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艺术家的超新星爆炸概念即将消灭一颗类似土星

更新时间:2020-09-11 15:12点击:

  当谈到星际旅行带来的挑战时,没有简单的答案。距离巨大,旅途所需的能量巨大,涉及的时间尺度是天文数字。但是,如果有一种方法可以利用利用自然现象达到相对论速度(光速的一小部分)的飞船在恒星之间移动呢?

艺术家的超新星爆炸概念即将消灭一颗类似土星

  科学家已经确定了宇宙中的物体能够做到这一点的情况,包括超高速恒星和由超新星爆炸加速的流星。深入研究这一点,哈佛大学教授马纳斯维·林甘(Manasvi Lingam)和亚伯拉罕·勒布(Abraham Loeb)最近探索了星际飞船如何利用超新星爆炸产生的波,就像帆船利用风一样。

  这项研究详细介绍了他们的研究“使用自然天文物理源推动航天器达到相对论速度”,该研究最近在网上发表,也是《科学美国人》的一篇文章的主题。正如他们在研究中所解释的那样,足够先进的文明有可能利用超新星释放的能量来加速航天器达到相对论的速度。

  这些航天器将能够使用轻帆(又称太阳帆)或磁帆来控制爆炸力,这是天文学家们长期研究的两种推进概念。这些概念依靠太阳产生的电磁辐射来产生抵抗高反射帆的压力,从而以不需要引擎或推进剂的方式产生推进力。

  由于推进剂是航天器整体质量的最重要贡献者之一,因此轻帆/磁帆概念的好处是比传统航天器轻得多,因此发射到太空的费用要便宜得多。另一种可能性是依靠定向能量(激光)来加速这种航天器,使其速度比仅使用太阳辐射时快得多。

  勒布(Loeb)教授除了是哈佛大学(University of Harvard)的小弗兰克·D·贝尔德(Frank D. Baird)的科学教授外,还是突破星空咨询委员会的主席。作为非营利组织Breakthrough Initiatives的一部分,Starshot目前正在努力创造一种光帆,该帆将被激光加速至光速的20%,从而使其能够在短短20年的时间内到达半人马座。

  正如勒布(Loeb)通过电子邮件告诉《今日宇宙》(Universe Today)时,正是在考虑如何自然地加速这样的航天器时,他才想到了使用超新星的想法:

  “早在2019年12月,我的妻子和两个女儿就在旅行中,我有幸独自一人待在家里一个星期并思考科学。在洗个澡的时候,我想到了阳光对射起小帆起不到多大作用我以这种思想为基础对超新星进行了详细的计算,超新星的亮度是太阳一周的数十亿倍,因此我意识到具有现有参数的光帆可以达到光速。他们在战略上提前放置在即将爆炸的大质量恒星周围。”

  最初,勒布(Loeb)在2020年2月6日发表在《科学美国人》上的一篇文章《冲浪超新星》中解释了这个想法。原始文章也可在哈佛-史密森天体物理学中心(CfA)网站上找到。正如他在那儿所论证的那样,即使距离它有数百万公里,超新星也将能够加速重于“相对论速度每平方米不到半克”的轻帆。

  简而言之,超新星产生的能量和亮度相当于平均每个月产生十亿个太阳。太阳风只能将光帆推至光速的千分之一(0.01%或0.001 c),而超新星可以轻易地将风帆加速至光速的十分之一(0.1 c)。


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