目前人类的太空探测器普遍使用的是化学燃料,由于携带的燃料有限,为了提高探测器的飞行速度,普遍会使用引力弹弓效应进行加速。旅行者1号探测器就利用了木星带行星的引力弹弓效应进行加速,不然很难达到第三宇宙速度。
上图为探测器利用引力弹弓效应进行加速的示意图
光速是宇宙中最快的速度。地球距离太阳1.5亿公里,光从太阳表面到达地球就需要8分多钟。太阳系的半径估计有一光年(1光年等于94600亿公里)。根据推测,海王星及柯伊伯带天体之外应该还存在奥尔特云,而一光年之外就完完全全是恒星际空间。
而距离太阳最近的恒星是比邻星(当然也是距离地球最近的恒星),距离太阳大约4.2光年。光每秒能够穿越30万千米的茫茫太空,4.2光年是直线距离,就算以光速前行,至少也要4.2年才能到达比邻星。
对于现有的航天技术而言,一光年其实非常遥远,旅行者1号也才飞了0.0023光年。如果旅行者1号要前往比邻星,以直线距离计算,都需要75000年。帕克探测器的最高速度为192千米每秒,是旅行者1号飞行速度的11.3倍,飞达比邻星至少需要6600多年。一光年的距离,帕克探测器至少也要飞行1500年。
现在探测器通常是利用化学燃料燃烧向外喷射出工质做功产生推力,根据一些科学家的计算,化学燃料的极限推进速度是25千米每秒。要想星际航行,必须要使用新的能源,新的推进技术,否则永远都只是梦想。目前最有希望的可能是离子推进技术,该技术还处于实验状态。
上图为小型离子推进器的尾焰
可见,人类要突破一光年这个障碍,应该还需要好几十年的时间。最近半个世纪里,旅行者1号仍将是飞得最远的探测器。