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这个问题乍一看上去像是一道数学运算题 ， 计算方法很简单 ， 就是用一光年的距离 ， 除以目前最先进航天器的飞行速度 ， 就可以得出到达一光年外星球所需要的时间 。 然而 ， 问题没有想象得那样简单 ， 要解释这个问题 ， 还真不是一两句就能说明白的 ， 这里面有几个关键的概念需要再解释说明一下 。

第一：一光年的地方是否有可以飞去的星球
【鄂元娟|以人类目前最先进的航天科技水平，飞往1光年外的星球需要多久？】人类对宇宙包括太阳系的认知 ， 是随着科学技术水平的不断提升特别是天文观测技术的持续进步而逐渐拓展和深入的 ， 从最早期人们对“天圆地方”的理解 ， 到地心说、日心说 ， 再到银河系模型的确立 ， 以及后来星系团概念的逐级提升 ， 直至可观测宇宙的范围 ， 人类对宇宙的博大和人类的渺小这种巨大的反差对比愈来愈震撼 。

从人类的视角来看 ， 太阳系或许就非常庞大了 ， 但即使与银河系相比 ， 也是非常微不足道的 。 至于太阳系的范围 ， 近现代以来也是一直没有明确的定论 ， 也是根据科学技术的发展和观测手段的提升而不断拓展的 ， 从最初发现的金木水火土五大行星引申出土星是太阳系的边界 ， 然后远日行星的发现 ， 将太阳系行星的边界一直向外延伸 ， 天王星、海王星、冥王星（后来被踢出太阳系行星队伍 ， 降级为矮行星）持续刷新着太阳系范围的纪录 。

接下来 ， 柯伊伯带的发现 ， 一度使人们认为这一区域就是太阳系的边界 ， 这里拥有数量众多的小行星和冰晶态物质 。 不过 ， 科学家们在对进入太阳系的一些长周期彗星的研究中 ， 逐渐发现这些彗星应该发源于距离太阳更远的区域 ， 因此最终 ， 科学家们太阳的有效引力范围这视为太阳系的边界 ， 处在太阳系最外围的是奥尔特星云 ， 与太阳的距离处在5000-10万天文单位之间 ， 即0.08-1.6光年 。 而该区域中没有任何其它恒星 ， 也没有大型的行星 ， 只有少量的微型岩质小行星 ， 其余的都是由水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳等冰晶混合物构成的奥尔特云天体 。

因此 ， 严格意义上来看 ， 在与地球距离1光年的地方 ， 是基本上没有可供航天器降落的星球的 。 距离地球最近的恒星系为4.2光年外的比邻星 ， 那里已经发现有行星存在 ， 不过不适宜人类宜居 ， 如果纯粹的想让航天器抵达 ， 理论上只要携带足够的燃料是可以在行星上面登陆的 。

第二：光速或者亚光速条件下的时间膨胀问题
根据爱因斯坦的狭义相对论 ， 物体的运动速度 ， 在不同的惯性参照系内 ， 对时间和空间变化的影响结果是不一样的 。 如果以相对静止的观测者角度测量的物体运动速度为U ， 运动物体本身的惯性参照系与观测者所在的惯性参照系之间的相对运动速度为V ， 那么二者有一个对应关系式：V/U＝1+（1-V^2/C^2）^(1/2) ， 而两个参照系内时间的流逝程度之比为：T’/T＝（1-V^2/C^2）^（1/2） ， 上述两个关系式中C代表的是光速 。

这也就意味着物体的运动速度越快 ， 其在观测者角度来看所经历的时间间隔就会越短 ， 虽然两个参照系中的时间是独立的 。 这也就相当于 ， 如果我们能够看到一个处于光速运动的飞船 ， 那么里面的人的动作在人眼中是停滞状态的 ， 感觉像是处于光速运动的飞船所经历的时间被拉长了一样 ， 这就是所谓的时间膨胀效应 。

同时 ， 如果我们考虑狭义相对论下的空间尺缩效应 ， 那么对于光速飞船所在的参照系上 ， 无论多远的距离 ， 都将无限地被压缩 ， 都会瞬间到达 。 这就是人们习惯进行的光速旅行设想 ， 当一个人以光速旅行一段距离再回到地球以后 ， 地球上已经过了许多年 ， 而这个人感觉就像是刚经历了一个瞬间的主要原因 。

所以 ， 即使真的实现以光速或者亚光速飞行 ， 特别是实现载人飞行 ， 那么就必须将这种膨胀效应考虑进去 ， 也就是充分考虑两种惯性参照系所带来的时间差 ， 如果飞行目的地距离地球非常遥远 ， 那么实施飞行的宇航员即使再回来 ， 原先地球的一切都将发生翻天覆地的变化 。 另外 ， 在光速或者亚光速飞行时 ， 所有与地球间的信息反馈和传输 ， 都将有非常严重的延迟 ， 这也注定了这些宇航员必将经历无比“孤独”的旅行生涯 。分页标题
第三 ， 现有技术能否实现光速或者亚光速飞行
从目前的科技水平看来 ， 如果以液氢和液氧作为燃料 ， 以化学能量转化的方式为火箭发射提供能源 ， 理论上所能提供的最高速度仅仅为25公里每秒左右 ， 这还是加上了地球的自转和公转速度的换算结果 ， 但是实际上 ， 受到火箭自重、燃烧能量转化效率等方面的影响 ， 从地球上发射的火箭的最高速度 ， 也仅能达到15公里每秒左右 ， 这个速度距离能够逃逸太阳系的第三宇宙速度还有一定的距离 。

实际上 ， 当距离太阳越远 ， 脱离太阳系引力的最低速度就会越小 ， 比如目前的旅行者1号的平均净速度只有17公里每秒 ， 已经处在距离太阳220亿公里的区域 ， 以这个速度脱离太阳系的引力束缚完全不成问题 ， 只不过这个速度距离光速或者亚光速差距实在是太大了 ， 即使飞离太阳系外围的奥尔特星云也还需要至少2万年的时间 。

从目前掌握的航天器加速方案来看 ， 除了常规的化学能源外 ， 还有引力弹弓效应、等离子体加速、光辐射等 ， 不过引力弹弓效应可遇不可求 ， 仅靠一两个星体的加速 ， 其效果并不十分明显 ， 虽然可以一定程度上大大提升速度极限 ， 但受到星体质量和引力效应上限的影响 ， 想达到亚光速是不可能的 。 等离子体加速虽然理论上可以使航天器速度达到200公里每秒以上 ， 但这种方式还处于理论和实验阶段 ， 即使成功之后对航天器的加速只能达到千分之一光速 ， 如果到达1光年外的区域 ， 也得需要1000年 。 光辐射目前也只停留在理论阶段 ， 受到光辐射能量密度的限制 ， 也只能应用到微型探测仪器的发射和加速方面 。

当然 ， 可控核聚变是目前科学界正在加快推动研究的一项技术 ， 一旦成功 ， 必将对能源应用领域产生革命性的发展 ， 届时航天器以可控核聚变技术为核心 ， 理论上可以将航天器的速度提升到光速的3%左右 ， 虽然距离光速甚至亚光速仍有非常大的差距 ， 但至少在近距离的深空探测上 ， 为人类足迹的延伸提供了可行性 。

来源：(网络)

【】网址：/a/2020/0714/1594694423.html

标题：鄂元娟|以人类目前最先进的航天科技水平，飞往1光年外的星球需要多久？