2500年太空猜想 X 17条冷知识

tattu飞翔

“多么美啊！

我看见了陆地、森林、海洋和云彩。”

——尤里·加加林

1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐“东方1号”飞船，围绕地球一周，飞行108分钟后返回地面，完成了人类第一次征服太空的壮举。

如今快60年过去了，我们对于太空的探索仍在继续着，正如尼古拉·特斯拉曾经说过：The sun is the past，the earth is the present，the moon is the future。从第一艘载人飞船到第一次载人登月，人类实现了数个一小步。关于太空，我们仍有无数的猜想，这广袤而神秘的未知空间，充满了诸多谜题。今天，就让我们一起来了解，关于它的17个“冷知识”。

   光   速1

光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。自20世纪初起，我们的理论一直受制于爱因斯坦验证的光速极限，即每秒186282英里（约合每秒30万公里）。



即使我们把宇宙飞船加速到这一速度，到达距离我们最近的恒星系统半人马座阿尔法星（距离我们大约4.3光年）并返回，也需要近十年时间。

   月  亮2

月球直径大约是地球的四分之一，质量大约是地球的八十一分之一。月球是地球唯一的卫星，其表面布满了由小天体撞击形成的撞击坑。月球表面为超高真空，白天最高160℃，夜间最低-180℃。



奔月是人类的一项伟大梦想，1959年，苏联发射的“月球1号”飞到月球附近，进行绕月飞行，开始了人类对月球的考察。中国是世界第五个成功发射月球探测器的国家。2019年1月3日10点26分，“嫦娥四号”探测器在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区成功着陆，世界第一张近距离拍摄的月背影像图通过“鹊桥”中继星传回地球，这揭开了古老月背的神秘面纱。

    黑  洞3

被吉尼斯世界纪录中记录的“宇宙中密度最大的物体”，黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。跟中子星（除黑洞外密度最大的星体）一样，黑洞也是由质量大于太阳质量好几十甚至几百倍以上的恒星演化而来的。



2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65亿倍。掉进黑洞的东西去哪了？一直是个未解之谜。一个有趣的说法是，洞里时空可以调转了，回到过去。说它“黑”，是因为它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。

    Y （伽玛）射 线4

又称γ粒子流，是原子核能级跃迁退激时释放出的射线，是波长短于0.01埃（1埃=0.1纳米）的电磁波。在太空中产生的伽马射线是由恒星核心的核聚变产生的，因为无法穿透地球大气层，因此无法到达地球的低层大气层，只能在太空中被探测到。



γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。军事中，还是隐形的杀人武器，是核武器的组成能量之一。

   失  重5

物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重（假如说地球重力消失了，那么人只要轻轻一跳将会向着一个方向永远飞行下去），泛指零重力或微重力环境，并非不受重力。比如古代的轻功、腾云驾雾、飞天术等等，都可以认为是“微重力现象”。



在太空中，航天器在环绕地球运行或在行星际空间航行中处于持续的失重状态。失重对航天器上与流体流动有关的设备有很大影响。利用航天失重条件能进行某些在地面上难以实现或不可能实现的科学研究和材料加工，例如生长高纯度大单晶，制造超纯度金属和超导合金以及制取特殊生物药品等。失重为在太空组装结构庞大的航天器提供了有利条件。

  冷  焊6

冷焊是应用机械力、分子力或电力使得焊材扩散到器具表面的一种工艺（方法），与传统的焊接不同，因冷焊技术的硬度、粘附力和强度特别高，它又被称为“液体金属”。可以理解为，经过冷焊工艺的钢铁、玻璃等相关连接，硬化后可能比处理前更能打。



但在航天领域，有一种“冷焊现象”，指在空间高真空条件下，固体表面会失去所吸附的气体，比如两块钢铁可能粘着在一起，并在达到清洁和压力条件下完全粘合，即引起冷焊。这种现象可使航天器上的一些活动部件出现故障，如加速轴承磨损、电气活动触点卡住、太阳能电池翼伸展困难等，目前可知的技术是采用不易冷焊的材料或使用润滑剂来避免这一现象。

   外 星 生 命7

长期以来，对于地球以外生命体的猜测就从未停止过。从来自火星的陨石，到发现火星、木星上存在水源，联想到地球上发生的诸多“怪事”，让更多人愿意相信，在地球之外，可能存在具备高等智慧的外星人，而由此也诞生了专门研究和测试关于外星生命猜想的学科——地外生物学/天体生物学。



然而，史蒂芬·霍金、西蒙·莫里斯等诸多科学家却认为人类与外星生物的接触存在着巨大的风险，就如同星球大战等影视剧里，担心地球可能沦为殖民地。

   星 际 行 星8

或称为流浪行星、孤儿行星，粗略地说是不绕任何恒星公转的行星，它们原本绕着自己的恒星公转，受到其他行星等天体的引力影响后被抛出该行星系，流浪于星系或宇宙之中。2012年11月14日，加拿大蒙特利尔的科学家们发现了一颗星际行星。这颗星球暂时被命名为CFBDSIR2149，体积为木星的7倍。它的年龄大约在5000万到1.2亿年之间，温度在400摄氏度左右。研究人员认为光是在我们银河系中就存在有超过2000亿颗这样的行星体。



科幻作家刘慈欣的小说《流浪地球》的概念也有类似之处，其中讲述了因为太阳剧变，导致人类必须使地球脱离太阳引力，在宇宙流浪的未来世界。流浪，听起来很酷，又很孤独。

   极 端 温 度9

宇宙中的极寒极热，又称宇宙温度。热力学上，存在一种绝对零度，0K（K即开氏温度标）约等于-273.15℃，是热力学的最低温度。而在宇宙中的极端温度，在星球中，例如，太阳表面温度是6000℃，而太阳系中远离太阳的冥王星的表面温度却只有-230℃。目前发现宇宙中已知温度最低地方，是回力棒星云，距离地球5,000光年的一个原行星云，它也被称为“宇宙冰盒子”。这个星云的温度经测量为1K（−272.15°C）。



而作为世界最大的航天工程、在地球轨道运行最大的空间平台——国际空间站，它以每秒8公里的速度围绕地球公转，除了能在一天看到16次日出日落，还将体验到极端的温度变化，据了解，当国际空间站面对太阳时，它所经历的(外部)温度大约是250华氏度(121摄氏度)。另一方面，当地球完全遮挡住太阳的时候，温度骤降到零下250华氏度(零下157摄氏度)。

   黑 暗10

“宇宙中有这么多发光天体，为什么宇宙不是明亮的反而是黑暗的？”有种种猜测，一种说法，宇宙一直在不断膨胀，而且其扩张的速度已经超越了光速，宇宙大爆炸至今137亿光年以外的星体发出的光，永远都只能在路上，我们永远也看不到；



另一种说法，在宇宙中存在许多“暗物质”，例如黑洞一般的天体，把光都吸走了。所以，宇宙也是本是一片明亮，只不过肉眼凡胎的我们看不见而已。宇宙的魅力，却正是这些隐秘的存在。

   磁  星11

听名字就知道，它是个很有“磁性”的天体。磁星是中子星的一种，而中子星是除黑洞外密度最大的星体，磁星能释出高能量电磁辐射，以X射线及y射线为主。同时也因为磁星所拥有的巨大的能量磁场，在张力产生期间，天体会出现“星震”，容易造成星震（外壳撕裂，类似地震），“星震”会释出大量物质及能量，当中物质被困在自身的强大磁场中，继而在数分钟内蒸发殆尽。



天文学家曾观察到三万光年外磁星爆发，耀眼光环如同太空烟火，而这场烟火可能频频爆发，持续万年之久。这场面，有点像玄幻剧中，大魔王被结界困住，使出杀手锏释放能量磁场，最后不敌便经脉尽断灰飞烟灭。

   肌 肉 骨 骼 萎 缩12

长期处于失重状态的宇航员，容易患上“空间运动病”。过去三十多年太空飞行中，苏联和美国的科学家收集了一些初步的数据。这些数据显示，失重对内分泌、红白血球的产量、内耳平衡器官及骨质的疏松，都有一定程度的影响，但最明显的生理失重状况，莫过于太空失水及其引起的一些症状，如太空贫血、内分泌降低、双腿肌肉萎缩等。



因此，宇航员在太空上，只有模仿地球引力和负荷，加强运动才能解决肌肉萎缩，骨质疏松，心功能衰退的问题。可见航天旅程实际是一场身体的极限考验，而我们只有解决了人的问题，才能考虑飞出太阳系，去往宇宙更多未知的领域，毕竟，一次飞行，可能持续十几年。

   金  星13

金星，它是离地球最近的行星。它清晨称为“启明”出现在东方天空；傍晚称为“长庚”处于天空的西侧。在日出稍前或日落稍后达到亮度最大，其亮度在夜空中仅次于月球，排第二。神话故事里，它是“太白金星”，还是“阿佛洛狄忒”、“维纳斯”，充满了柔情的色彩。金星的天文符号“♀”也被当做女性的标志。



实际上，金星也确实是个性情多变的天体，它是太阳系中拥有火山数量最多的行星，那里的天空是橙黄色的，而且雷电频频，天文记录到的最大一次闪电持续了15分钟，而且，由于它的大气中有大量的二氧化碳，这一“保温”效果使其地表温度达460℃以上。在那儿，下雨都是“浓硫酸”味的。

   背 景 辐 射14

宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也称为微波背景辐射。宇宙充满了温度刚刚超过开氏2.7度（开式温度=摄氏温度+273）、能用地面射电望远镜和人造卫星上的仪器探测到的辐射之海。这被解释为宇宙由之诞生的大爆炸火球的直接证据。



而在人类生活环境中本来也存在着辐射，包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线，称为本底辐射。比如太阳、岩石的外辐射以及来自食品、空气、水的内辐射，都将对生物生长造成不同影响。

   超 超 新 星15

质量为太阳质量8至25倍的恒星会因引力坍缩而最终发生超新星爆发，最终遗留下一颗中子星。研究表明，如果是质量更大的恒星，它们则会以形成黑洞而终结其一生。这种形成黑洞的爆发是宇宙中规模最大的超新星爆发，叫做“超超新星”，也叫“极超新星”。超超新星的能量极大，可瞬间摧毁一切生命，恒星也会因此而受到严重破坏。



根据2005年由美国国家航空航天局及肯萨斯大学的科学家作出之共同研究结果，指出地球于4亿5000万年前的奥陶纪-志留纪灭绝事件，有可能是一颗极超新星释放出的伽马射线暴引起的，其过程持续了十秒，并摧毁了地球一半的臭氧层，使得太阳释出的紫外线袭击地球，导致地面及近海面的大量生物死亡，从而破坏食物链。

   时 间 膨 胀16

天上一日，地下千年，描述的就是这个道理。相对于以极高速运动的飞船，尽管地球已经经历了很长的岁月，飞船内的人却没什么老化，因为极大的速度会使飞船（和里面的所有物体）的时间减慢。也就是说，地球上的观察者会发现，当飞船的时钟走了一圈时，地球上的时钟已经转了许多圈了。



利用这个效应，可能缩短人类漫游太空的计划，但前提是我们需要研发一些更新、更先进的推进技术，比如把飞船加速到接近光速，目前而言恐怕不太现实，而且另一个问题是，当达到这样的时速时，也许会接近一个有着极大引力的地方，如黑洞，那里会有强大的引力时间膨胀效应，例如电影星际穿越中便有相关的桥段出现。

   太 阳 耀 斑17

太阳耀斑是发生在太阳大气局部区域的一种最剧烈的爆发现象，周期约为11年。在几分钟到几十分钟内，太阳在短时间内释放大量能量，引起局部区域瞬时加热，向外发射各种电磁辐射，并伴随粒子辐射突然增强，所释放的能量相当于上百亿颗巨型氢弹同时爆炸。



耀斑爆发时，通常会对地球电离层造成扰动，造成无线电信号干扰，引起空间飞行导航偏离，地面通信中断等后果，甚至全球性的大停电。在古代，太阳被视作神明的象征，在现代，太阳也是守护地球的王者，但王者“发脾气”的时候，凡人则要千万小心。

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根据美国宇航局(NASA)的监测发现，已经46亿岁的太阳，也在逐渐走向衰老，地球也一样。

但愿若干年后我们的子孙，仍能在诸位星球的庇护下繁衍生息，看得到陆地、海洋、森林和云彩。到那时，我们在月球的轨道空间站运营顺畅，在月亮上培育的第一波兔子家族在顺利长大，科学家们已经研究出了飞出银河系的计划，而且收到了从6000万光年外不明天体传来的电波：你好，外星人。那时候，每个人的梦想，不再是赚更多的钱，而是拥有一颗属于自己的星球和飞船。

这是我的2500年猜想。
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（以上内容整理自科普中国·科普百科，list 25）

一份遗愿清单
每个人的心里，都有一个「树洞」


追风少年，向着春天出发！

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