科学家常说脚下的地球是人类唯一的家园,但天文学家却并不这么认为,因为地球乃至整个太阳系,归根结底只是银河系的数千亿分之一而已。

考虑到太阳类型和宜居带范围后,天文学家保守估计银河系至少有2万个地球,以及若干个类似太阳系这样的拥有多颗行星环绕的太阳系,其中Tau Ceti宇宙岛及其潜在的行星一直是天文学家和科学爱好者关注的焦点。
该宇宙岛早在2012年就被天文学家重点关注,因为当时发现了它附近有5颗类地行星,其中2颗位于太阳宜居带内,并且Tau Ceti本身还是一颗和太阳类似的黄矮星,完全没有超新星爆发的迹象,这意味着它附近的行星将拥有一个稳定的能量来源,有充足的时间诞生生命甚至演化出文明。
目前科学界认为地球的生命起源于38亿年前的海底火山附近,但地球的古代长达45.5亿年,所以从地球诞生到出现生命中间的这段时间,就是稳定的太阳能量在起作用,而相似的过程完全有可能发生在Tau Ceti宇宙岛上。

目前发现的这5颗类地行星,一般被称为超级地球,质量在地球的2到7倍左右,虽然它们普遍都距离太阳很近,但由于Tau Ceti的质量比太阳小一点,所以宜居带也会更靠近太阳内侧,这样一来有2颗宜居行星也是很正常的事情。
基于以上真相,天文学界一直在监听Tau Ceti宇宙岛上可能存在外星文明信号,在它距离地球仅有12光年的情况下,如果那里真的存在外星文明并掌握了无线电技术,那么我们是有可能收到它们弥散在宇宙中的电磁波的。
相较于一个世纪之前天文学家只认为行星存在于太阳系内,现在的天文学家们已经承认宇宙中存在大量类似的太阳系的太阳系了,而且几乎所有太阳附近都拥有一到两颗行星,整个宇宙的行星数量甚至于宜居行星的数量,最后可能比今天的地球人口总量还多,所以人类文明完全没必要在脚下的地球上坚守。
然而一旦涉及到离开地球,有一个问题是我们始终绕不过的,那就是宇航速度。

现阶段最快的探测器,比如帕克号太阳探测器,在借助引力弹弓加速到情况下能达到每秒数百公里的速度,但一般的运载火箭前往月球和火星仍然需要一周和半年时间,而且有效载荷相较于其本身的质量和体积来说都很少,绝大部分时间都是在用燃料推动燃料,虽然马斯克的可回收火箭大大降低了发射成本,但仍然没有质的变化。
在目前的宇航速度连光速的百分之一,也就是每秒3000公里都达不到的情况下,探索太阳系内部都很吃力,更不要说飞出太阳系前往宇宙中的其他星球了,所以几乎所有科学家都在期待可控核聚变技术的问世,有了它未来的飞船才干有速度上的保障。
总体来看不论是近在咫尺的太阳系内的行星,还是遥远的系外行星,它们都是宇宙中无数颗星球之一罢了,人类文明当作一个科技史只有几百年的文明,未来还有很长的路要走。
为什么冲日前后是观测灶神星的好时机?中国科学院紫金山天文台科普主管王科超说,冲日是指天体与太阳的地心视黄经相差180度,此时天体、地球、太阳三者近似排成一条直线,地球恰好位于中间。
冲日前后,灶神星处于本轮会合周期中距离地球较近的阶段,被太阳照射的一面几乎完全朝向地球,亮度高且整夜可见,因此观测条件最为有利。
“10月中旬的前后数周都比较适合观测。
”王科超介绍,冲日时,灶神星在日落时从东方升起,几乎整夜可观测。
天文爱好者可借助双筒望远镜寻找它。
由于人类肉眼的观测极限约为6等,视力极佳的观测者,在无光污染的暗夜环境下有机会尝试肉眼观测它。
无论用肉眼还是用望远镜观测,灶神星均呈现星点形态。
“灶神星在星空中的位置也并非固定,相对于背景恒星每天会略微向西移动,但移动幅度很小。
借助星图定位,并连续观察几晚,就有机会从相对固定的背景恒星中辨认出这个会慢慢‘挪动’的小行星星点。
”王科超说。
值得一提的是,灶神星与地球距离最近时发生在10月9日,比冲日早4天,并非恰好发生在冲日当天。
王科超解释道,冲日看的是天体与太阳在天空中的相对位置,而不是距离远近。
灶神星的轨道既不是正圆,也与地球轨道不在同一平面,其轨道与黄道面存在约7度的倾角,因此“方向最对”和“距离最近”并不一定落在同一天。
王科超介绍,灶神星于1807年3月29日被发现,是人类发现的第四颗小行星。
灶神星个头相对较大、反照率高,是从地球上看最亮的小行星。
灶神星还有一个特别之处:地球上已经找到了来自它的陨石。
王科超解释道,陨石是太阳系天体形成和演化过程中不同阶段残留的“化石”。
灶神星在漫长的演化过程中经历过剧烈撞击,一些表面岩石由此被抛入太空,部分碎片最终落到地球。
在地球上收集到的无球粒陨石中,有一大类被称为HED族无球粒陨石。
HED取自三类陨石英文名称的首字母,分别是古铜钙长无球粒陨石(Howardite)、钙长辉长无球粒陨石(Eucrite)和古铜无球粒陨石(Diogenite),它们被认为来自灶神星。
“绝大多数陨石很难确定母体来源,但HED陨石不仅是已发现无球粒陨石中数量最多的族群之一,而且母体来源明确,这些‘送到地球的灶神星样品’为科学家研究灶神星的形成演化和撞击历史提供了重要依据。
”王科超说。
(新华社)
图片来源:比尔英戈尔斯 未来的航天器或许可以通过从行星、阳光和太阳风中获取动量而非使用机载燃料来飞得更远。
每一种传统火箭都面临着同样的问题:它必须携带用于推进自身的物质。
自从康斯坦丁齐奥尔科夫斯基提出火箭方程以来,航天器一直通过燃烧燃料并向后喷射来依据牛顿第三定律向前运动。
但是添加推进剂也会增加重量,这就需要更多燃料来加速更重的飞行器。
这种复合负担对任务造成了严重限制,也使得星际旅行显得异常困难。
如果航天器不需要携带推进剂就能移动呢? 一篇全面的综述通过研究太空飞行的无推进剂推进技术来探索这种可能性。
这些方法不依赖化学燃烧,而是从太空中已存在的力中获取能量或动量,有可能支持传统火箭无法完成的任务。
旅行者号航天器成功利用引力弹弓效应探索了外行星。
图片来源:美国国家航空航天局喷气推进实验室 引力助推用燃料换取时间 引力弹弓是最成熟的无推进剂方法,几十年来一直用于引导航天器。
工程师会在精心选择的时间和角度让航天器掠过行星,使其获得行星轨道动量的一小部分,无需燃烧燃料即可加速。
旅行者号曾利用这一策略到达所有四颗外行星。
它的主要限制在于时机:所需行星必须正确排列,因此发射机会很少,且可行路线受限。
帆利用阳光和太阳风 太阳帆通过利用太阳光的辐射压力提供更持续、更便捷的推进力。
这些巨大的薄膜通过反射光子产生推力,无需燃料就能缓慢但持续地加速。
日本的IKAROS探测器曾成功演示了这项技术,仅依靠太阳光就抵达了金星。
然而,太阳帆需要巨大、轻如蛛丝的材料,这些材料必须在恶劣的太空环境中存活多年,且其性能会随着与太阳距离的增加而显著下降。
伊卡洛斯(IKAROS),这颗展示了太阳帆技术的日本卫星。
图片来源:日本宇宙航空研究开发机构(JAXA) 磁帆采用不同的方法,利用超导线圈产生强大的磁场来偏转太阳风——从太阳持续流出的带电粒子流。
通过推动这种等离子体,磁帆不消耗推进剂就能产生推力。
它们可能比太阳帆提供更好的加速度,且不会像反射膜那样随时间退化。
问题在于?产生所需的磁场需要巨大的超导线圈,其半径可能达到50公里,并且需要维持在低温环境下。
建造和部署此类结构的技术目前根本不存在。
电帆是一种较新的变体,它使用带电系绳而非磁场来排斥太阳风质子。
这类系统有望比磁帆更轻,但它们同样需要部署极长的轻质导线,并且需要大量电力来维持必要的电荷。
每种方法都有其取舍 每种无推进剂方法都有独特优势,但也面临着不同的工程难题。
引力助推目前可行,但需要精确的行星排列。
太阳帆能提供稳定推力,但需要大型且精密的结构。
磁帆和电帆可避免材料退化,但所需技术仍在研发中。
该综述明确指出,没有哪一种单一方法能解决所有挑战,但这些方法结合起来可能从根本上改变我们探索太阳系及更远空间的方式。
对于真正雄心勃勃的星际空间任务而言,不携带推进剂可能不仅是有利的,甚至可能是绝对必要的。
参考文献10.1016j.actaastro.2026.01.024 改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。
相关知识 星辰是宇宙中闪烁的天体,包括遥远的恒星、环绕行星的卫星,以及偶尔划过天际的流星。
它们在黑暗中散发微光,曾是古人辨别方向的指南,也承载着人类对宇宙的好奇与想象。
每一颗星辰都有自己的故事,有的诞生于星云坍缩,有的在星系间流浪,是浩瀚宇宙写给地球的浪漫诗篇。
BY: Mark Thompson, Universe Today FY: AI 如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处