在1970年,美國航空航天局的科學副總監Ernst Stuhlinger 博士收到了一封來自修女的信。修女在信中表達了自己的疑惑:
為什麼地球上的很多孩童都還沒有飯吃,而他卻花費了數十億美元的金錢去探索外天空?
博士在回信中表達到:
我們人類不能只看到眼前的危機,即使解決了目前的問題,但是因為根源沒有斷,也沒有探索精神,遲早有一天會更加無力地看到同樣的危機,卻沒有資源去解決。
美國航空航天局NASA
的確,人類現在對於宇宙的探索越多,在未來的某個時刻就越能起到大作用。古人為我們留下了許多寶貴的知識,同樣的,我們也要為了子孫後代而奉獻。
到目前為止,人類已經在航天事業上已經取得了許許多多的里程碑,比如此前
美國發射的探測器新視野號就拍到了人類目前能看到的最遠的天體,
在此之前,人們還從外看過宇宙這麼遠的景象。
新視野號拍攝到的最遠天體
太陽系邊界
眾所周知,太陽系是以
太陽
為中心,其他因為引力受到太陽約束而集結在一起的天體系統,
太陽系裡面包含行星8個、衛星500個、小行星120萬個、矮行星、彗星以及行星際物質。
太陽是由於一個巨型星際分子云發生了坍縮形成的,距今已經46億年,不僅時間久遠,範圍也廣袤無垠。
若將
海王星看
做是太陽系的邊界,那麼太陽離邊界有
60個天文單位
。已知一個天文單位有
1。5億千米
,所以60個天文單位有
90億千米
。
若將
奧爾特星雲
看做是太陽系的邊界,則太陽系的直徑達
20萬天文單位
。而根據科學家估計,人類現在想要到達奧爾星雲邊際至少需要
300年
。
太陽系及其邊界宏觀概念圖
人類在航天事業的努力
人類為了更加具體的探索太陽系,已經向宇宙中發射過
人造衛星、探測器、載人飛船、空間站
等等。說起來,人類的太空探索之旅是從上個世紀中期才開始的,僅僅幾十年的時間,我們的進步令人感慨。
人造衛星
首先是人造衛星,在數千顆上天的人造衛星中,有
90%以上是應用衛星
,服務於人們的日常生活以及軍事,除此之外,還有一部分的
科學衛星和試驗衛星
。
1956年末,前蘇聯在和美國冷戰期間,得知美國將於9月進行火箭實驗,前蘇聯政府搶先首發了兩顆簡易的衛星。
蘇聯第一顆人造衛星
在1957年10月4日,
“伴星”1號運載火箭
在拜科努爾將人類第一顆人造衛星送上太空,衛星順利進入地球軌道,自此人類開啟了航空探索的新開端。同年第二月,前蘇聯又發射了第二個衛星,繞地球飛了
5個月
。
而後,在1958年的1月31日美國緊跟其後,成功發射了
探險者一號
。探險者一號的作用對於當時來說意義非凡,因為它發現了地球上空的兩個輻射帶,人們稱之為“
範愛倫帶
”。
我國也在1970年4月24日,於酒泉衛星中心利用“
長征一號
”運載火箭將人造衛星“
東方紅一號
”帶上太空,“東方紅一號”的重量是前蘇聯“衛星1號”的2倍。
中國東方紅一號
載人飛船
前蘇聯同樣也是世界上第一個發射載人飛船的國家。1961年4月12日,前蘇聯用“東方”號運載火箭發射了世界上第一艘
“東方”一號載人航天宇宙飛船
,
飛行員尤里·加加林成為世界上第一個航天員。
在四年後,前蘇聯的
列昂諾夫宇航員
完成了人類歷史上第一次太空行走。在次年,也就是1969年7月21日,美國
“阿波羅”11號
飛船成功完成了登月,轟動世界。
所以老師經常對學生說:雖然
阿姆斯特朗
只是在月球上走了一小步,但是對於人類來說,這是航天技術的一大步,更是人類文明的一大步。
人類留在月球上的第一個腳印
登月後,前蘇聯發射了第一艘空間站,美國發射了第一艘太空梭,在1995年,美國的“亞特蘭蒂斯”太空梭與運行了9年的俄羅斯“和平”號對接成功。
人類最遠的探測
而儘管人類往太空發射了諸多人造機器,但是到目前為止,只有
旅行者1號和旅行者2號
飛的最遠,甚至飛出了太陽圈。
不過因為人類從來沒有去過那麼遙遠的距離,所以我們的航天技術還達不到獲取兩個旅行者號拍攝畫面的水平,只能利用
無線電波
勉強進行聯絡。
無線電波
我們目前能看到的最遠的地方,是2019年新視野號在太空傳回的照片上的地方。透過這張照片,人類算是觸及到了
太陽系柯伊伯帶以及處在柯伊伯帶的一些奇形怪狀的天體
資訊。
柯伊伯帶
介紹柯伊伯帶
柯伊伯帶,同時也叫做倫納德-柯伊伯帶、古柏帶,被發現在海王星的外側,呈圓盤狀。
關於柯伊伯帶,科學家們早前就有一個猜想:既然位於火星和木星之間的小行星都是零散的小天體,說明這些都是太陽系的碎片,
被行星的引力所吸引而形成的“圓環”
。但是遙遠的海王星也具有行星才有的質量,這是否說明海王星的周圍也會有第二個行星帶存在呢?
柯伊伯帶
美國天文學家
弗雷德裡克·倫納德
在發現海王星的軌道是向外被吸引後也認為,
海王星外側應存在一個天體群
。
而後,
荷蘭裔天文學家傑拉德·柯伊伯
透過觀察證實了這個觀點。1992年,天文學家
朱維特和學生劉麗杏
發現兩個候選的柯伊伯帶小天體,命名為
15760、(181708) 1993 FW。
而第二個行星帶正式被人們稱之為
柯伊伯帶
。
柯伊伯頻寬
25個天文單位
,比小行星帶重
20—200倍
。在柯伊伯帶中,天體非常密集,大部分都是由
水、甲烷、氨
構成的。
雖然天體有很多,但是直徑幾乎都在100公里以下,所以只有
300多個天體
能夠算成是小行星。近代第一個被發現的柯伊伯帶天體是
1992 QB1
,人們就把此後發現的同類天體統稱為
QB1天體。
該圖描述了當時已知的QB1天體
人們在發現了柯伊伯帶之後,就認為
這已經是太陽系的邊界了
。但是當旅行者一號和二號飛過柯伊伯帶後,人們發現
柯伊伯帶僅僅只是到達了太陽風的位置
,而想要真正衝出太陽系,還要
突破浩瀚的奧爾特星雲的阻隔,這至少要花300年的時間。
所以人們開始研究
暗物質
以及關於
黑洞
的研究,試圖發現摺疊時間的秘密。美國也有很多公司在研究人體冬眠以及基因冷凍計劃等等,不過到目前為止,這些技術都沒有多少進展。
奧爾特星雲所在位置
關於柯伊伯帶的照片
此前,在太空中飛行了數十年的
新視野號
一直追隨
MU69小行星
,順便觀察一下木星、冥王星。新視野號在到達了柯伊伯帶的位置時,拍下了小行星的照片並傳回地球。
照片上的柯伊伯帶佈滿了數不清的小行星,以至於人們根本無法區別MU69和其他小行星。
所以科學家們對照片進行了後期處理,將小行星們的光源抹去後,竟發現寒冷的柯伊伯帶的氣氛顯得非常寂靜冷清。
照片處理前後對比圖
關於柯伊伯帶的天體
冥王星
太陽系的八大行星,水星、金星、地球和火星是巖態內行星,木星、土星、天王星、海王星是氣態外行星,位於火星與木星之間的是小行星帶,小行星帶中大約有50萬顆小行星。
在20世紀之前,人們一直以為海王星就是太陽系中距離太陽最遠的一個天體,它們之間有30多個天文單位的距離。並且,當時
只有旅行者二號成功到訪海王星
,並傳回了一張照片,所以人們對此深信不疑。
海王星
但是隨著科學家們對海王星的執行軌跡的觀察,他們對此提出了質疑。果然在1930年,天文學家湯博在柯伊伯帶發現了比海王星更遠的
冥王星
的存在,人們就將冥王星列為
第九大行星
。
可是,在不久後,科學家們又發現冥王星太小了,質量比月球都小得多,最多隻能算作小行星。
而關於冥王星的探測是在2006年,美國為了探索柯伊伯帶發射了人類歷史上速度最快的航天器——
新視野號
,它在路過木星並拍攝了照片後,藉由木星的引力將速度激增了
14500公里每小時
,然後以
每小時84000公里
的速度飛向冥王星,終於在 2015年達到了冥王星。
美國新視野號探測器
在觀察冥王星的過程中,新視野號於其最近的距離僅僅只有
1。25萬公里
,它拍下了大量照片讓人們第一次看清了陌生的冥王星。
冥王星的表面幾乎到是覆蓋著冰,地形有山和平原,大氣層稀薄。而冥王星的衛星卡戎,表面則有許多坑坑窪窪和裂縫,人們猜想這可能是由於被多次撞擊形成的。
值得一提的是,因為此次探索對於人類有著重大的意義,所以新視野號是攜帶著冥王星發現者
克萊德·湯博
的一部分骨灰向太空出發的,這也是湯博本人的遺願。
冥王星
天涯海角
在完成了對冥王星的探索後,新視野號用了兩年時間一邊探索柯伊伯帶一邊朝著另一個目標飛去。這個目標就是一顆在1997年6月3日由天文學家
朱進與助手王嘉力、李向陽、馬春梅
發現的小行星。
國家天文臺將這顆
迄今為止人類航天探測器探測到最遠的一個天體
命名為“
天涯海角
”。這顆行星長得非常奇怪,表面是淡紅色,整體像一個扁的雪人,由一個大圓一個小圓拼在一起,
較大的部分叫天涯,直徑大約是20千米;較小的部分叫海角,直徑大約是16千米。
經過新視野號傳回來的圖片看來,
從天涯和海角的交匯處能看出這是一顆相撞後形成的小行星。
人們推測這兩個球體是慢慢靠近然後碰在一起,在經過了漫長的時間後,
表面的一氧化碳、甲烷、氮氣等慢慢昇華, 變成了現在相融的樣子。
“天涯海角”小行星
同時,科學家還發現其表面的紅色是
由於紫外線長期照射天體中的含碳分子導致的,
所以,在天涯海角上很有可能存在過有機物,存在有機物就代表可能存在著生命。而這著實是人類無法沒有想象到的。
結語
當人們以為柯伊伯帶是太陽系的邊緣後,就對於探索太空的征程充滿了希望。但是當
奧爾特星雲
橫空出現在人類的面前時,我們也沒有喪氣。
宇宙是如此的浩瀚無窮,從古至今人們都在不斷努力探索著星河的奧秘。希望在不遠的將來,人類的科技能夠讓我們探尋更多的奇蹟,讓我們和我們的後代離太空更近一步!
人類在太陽系的探索