新民一周|為什麼要去深空?

2020-07-30 新民周刊
新民一周|為什麼要去深空?

這是代表著人類意志的一步。

文 | 朱國順

7月27日,天問一號探測器在飛離地球120萬公裡的深空,向故土投來深情一瞥,利用光學導航敏感器對地球、月球成像,獲取了清晰的地球與月球罕見合影。在這張從120萬公裡外獲取的黑白合影中,地球與月球一大一小均呈白皙新月狀,鑲嵌在暗黑色的宇宙間,交相輝映,驚豔絕倫。

這張獨特的照片,生動展現了中國進入深空探測時代的唯美而又嶄新境界。

為什麼要去深空?7月23日長徵5號發射之後,許多人就提出了這樣一個問題。能解釋這一切的,或許就是那個詩意的回答:因為星辰大海,就在那裡等待我們。

廣義來說,對地球以外天體開展的空間探測活動,都可以稱為深空探測。這當中,只有對地球的衛星月球的探索,相對比較成熟。阿波羅載人登月、中國嫦娥探測器到達月球背面,都是具有廣泛影響的事件。

有著更為重要標誌性意義的,則是真正離開地球引力範圍的深空探測,這是人類跨出地球搖籃的重要一步,也是向著更浩瀚星海奮進的起點,有著非比尋常的意義。

離開地球引力的深空探測,實際上非常困難。7月23日發射的天問一號,選擇了火星離地球最近的時候開始旅程,5600萬公裡的路程,要花半年多時間。高達每秒30萬公裡的電波速度,也無法對探測器進行實時遙控,只能依靠事先精心設計的運行軌跡,孤獨地飛向深空中太陽系另一個行星。

太陽系包括有太陽和8個行星、67個衛星以及至少50萬個小行星,直徑大約為90億公裡。目前有意義的深空探測,也僅限於太陽系內,因為地球距離太陽1.5億公裡,從這個有人類活動的星球出發,且不說其間有無數難以解決的難題,即使能徑直向太陽系邊界飛行,也至少需要15年才能飛離太陽系。飛離太陽系後,一個更加廣闊的星辰大海會展現在面前,探測器一頭扎進的,將是更加浩瀚的銀河系。

138億年前宇宙大爆炸之後不久,誕生了銀河系,時間距今天約125億年。銀河系大體上是由恆星、塵埃和氣體組成的扁平盤狀構造,通常稱之為銀盤。銀盤外形如薄透鏡,以軸對稱形式分布於銀心周圍,其中心厚度約1萬光年,不過這是微微凸起的核球的厚度,本身的厚度大約為2000光年,直徑將近16萬光年。

銀盤是銀河系的主要組成部分,它擁有四條清晰明確且相當對稱的旋臂,每條旋臂相距4500光年。太陽系位於獵戶座旋臂靠近內側邊緣的位置上,距離銀河系中心約2.64萬光年。銀河系中像太陽這樣的恆星,大約有1200億顆。

根據這樣的描述,我們可以想像一架探測器飛離太陽系後,一頭扎進的會是一個何等無垠的星海。這個時候,距離的計量單位只能用光年來計算了,因為如果還是用每秒16.7公裡的第三宇宙速度來計算的話,實在太微不足道了。

且以我們現在能夠想像的最高速度每秒30萬公裡的光速來計算,探測器飛離太陽系後,假如對太陽系所在的獵戶座旋臂厚度進行探測,需要2000光年;從所在的獵戶座旋臂去隔壁的另一條旋臂旅遊,需要4500光年;如果想去銀河系中心看看,那需要2.64萬光年;而假如突發奇想在銀盤中橫向走一回,那就需要16萬光年。更具有挑戰性的,是一切順利走遍銀河系之後,還會有更浩瀚的河外星系在等著。

我們現在能夠描繪的深空探測,就是有著這樣廣闊的未來。最新研究認為,宇宙直徑為1560億光年,可觀測的宇宙年齡大約為138.2億年。這一切,未來都可以歸類為深空探測的範疇。

為什麼要去深空?因為這是一個近乎於夢想的使命,有一個無比浩瀚的星辰大海在等待著我們邁出第一步。正如10萬年前人類祖先從樹上來到地面一樣,如果沒有最初邁出的第一步,就不會有今天地球高度發達的文明。

7月23日奔向火星的天問一號,是我們開始漫漫徵途邁出的第一步。

這是代表著人類意志的一步。

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