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在宇宙里是黑暗的,飞船能像汽车一样开灯照路吗?
上海科技报科普问答主持人:主任记者 吴苡婷
这个问题想问的可能是飞行器的导航系统。我们很多人过去看星球大战这样的科幻片看得太入迷了,认为宇宙中非常热闹,一个星球到另一个星球就是一瞬间的事情,大量飞行器可以密密麻麻地在太空飞行,很容易被撞到。
真实的情况是宇宙浩瀚无垠,宇宙中的星球与星球之间的距离非常远,拿太阳系来说吧,如果把太阳系比作一个北京、上海之类的大城市,那么几个行星就是城市地图上很小的几个圆点,从一个星球到另一个星球很远很远,按照目前我们掌握的飞船速度能力,就算在太阳系内部飞,从一个星球到另一个星球要走上几个月,几年,甚至十多年,飞船在宇宙中飞行和汽车在路上行车完全是两码事,所以飞船要靠使用车灯来导航在宇宙中根本就是毫无意义。绝大多数的宇宙就是一片死寂,连遇到流星和小行星的几率都是非常小的。
在火星和木星之间有一个小行星带,我们很多人过去一直想像拥有很多小行星的小行星带非常危险,稍不留神就要撞上那些密密麻麻的小行星,其实根本没有那么可怕,因为根据科学数据显示,小行星之间的平均距离有100万英里,如果地球的航天器在飞越小行星带时看到了1颗小行星,那就是天大的运气啊,几率是非常低的。就算一支浩浩荡荡的宇宙舰队穿越小行星带都是非常安全的。正常情况下是无法用肉眼看到远处的小行星的,我们只能用一些电磁波反射系统和导航设备感受到万里之外的物体存在。
当然可以,飞船也是可以开灯照路的,不过主要靠雷达和导航系统。
你觉得飞船开不了灯是因为光不能在真空环境里传播,还是觉得宇宙是黑暗的光无法存在。
第一个问题很好回答,我们的太阳光就是太阳发出的光源通过宇宙中漫长的路程来到地球,自然光可以存在于真空环境。
第二个问题宇宙并不都是黑暗的,有恒星作为光源体就有亮的地方,比如天上的星星,它们总不会是路灯吧。
当然也有绝对黑暗的地方,那就是黑洞,任何物质都逃不出黑洞,甚至时间,因此光也会被吞噬在黑洞里。
别怕,宇宙那么大,不可能那么巧就能撞死一个外星人的。天体与天体之间的距离宽得你不敢想象,怕撞天体这条也不用担心,有足够宽的路给你走,所以这条担心也去掉了。这样你觉得还有必要开灯吗?开灯没有物质反色的话你肉眼也看不到,而且能量对于飞船来说多么重要,开灯多浪费,能量用完了去哪补充啊?你还想着太阳能充电?如果有太阳能的话也没必要你开灯咯。
宇宙远航灯光只是宇航员的心理安慰
能进行星际远航的文明的科技水平肯定会高于目前的地球文明,我们能想到的他们一定都会想到,甚至做的更好。就宇宙飞船在黑暗的宇宙中是否开灯照明的问题,我们认为有可能,但却没有必要。
星际航行最宝贵的就是能源,有些飞船因为航程遥远,中途很少能获得能源补给,一般都会特别珍惜。如果飞船有导航系统和雷达系统,灯光可有可无,最起码飞船外部的照明大灯是没有必要的,开大灯会白白浪费来之不易的飞船能源。
无论是地球人还是外星人,向往光明的心情都能理解,也不可能完全不使用光源。所以,在飞船内部肯定会有照明灯光。因为灯光可以给黑暗中的宇航员带来安全感和心理安慰,是星际远航不可缺少的。
根据人类的经验,确定了远航的目标后,飞船一定会设置成自动导航模式,让宇航员在飞船内部愉快地***和学习,一直到达目的地附近然后切换成宇航员手动驾驶模式。当然,星际远航没有必要开灯的另一个原因是宇宙中所有物种对光线都很敏感,飞船一路亮灯也可能会暴露宇航路线,给飞船带来不可预见的危险。
这道题的答案恐怕要让你失望了,飞船在黑暗的宇宙中即便像汽车那样开灯,也极有可能无法照亮道路。
要解释这个问题,首先得来看看人为什么能看见东西?人之所以能够看见东西,是因为光线照到了物体的表面,并发生了漫反射,反射的光线进入了人的眼睛,这才能够使人产生视觉反射看见东西。
就像题目中问的,汽车在夜间打开车灯,车灯发出的光线照到路面上,而路面又不是很光滑,发生了漫反射,这样你才能看见路。如果仔细观察,无论开的是近光灯还是远光灯,你会发现,其实车灯照射的角度都是向斜下方的,目的就是让你看路。没有车灯设计的是平行照向前方的,这样的话,除了照对面来车司机的眼睛没有任何作用。
在这里还要引申一点,我们看到的物体为什么有颜色呢?那是因为这个物体的表面只能反射这个颜色的光,并吸收其他颜色光。比如我们看到树叶是绿的,那是因为树叶的表面能够反射绿色的光,并且会把其他颜色的光都吸收掉。
再来看看飞船,飞船在宇宙中遨游,它有没有路呢?没有,它只有路线。那么如果飞船开了灯能照到什么呢?只能照到离的比较近,体积比较小,分布比较密集的小行星,尘埃,太空垃圾,彗星什么的。
如果目标再大一点,比如行星之类的,灯这种东西就不管用了。为什么呢,因为行星这么大的天体,如果你能看见,它表面反射的光线绝不是一盏灯就能射出来的,怎么不得有一颗恒星那么强的光才行。太阳多少瓦?飞船的灯才多少瓦?而且呢,不论是汽车的灯也好,飞船的灯也好,它射出的光线,绝不是平行的,而是散开的,它的目的是照到越大面积越好,为的是让你看见更多的区域。而我们知道,光线越集中越亮,强光手电用过吧,它可以调焦距,当把光斑调到一个亮点的时候,它照的是最远的,但你能看见的也就是光斑那么大的区域。而不管是什么灯,一旦照射距离远的话,发生的散射也就越厉害,这样打到物体上,再反射回你的眼睛,光的能量就不剩多少了,你也就看不见什么了。如果你想验证这几点,可以多买几根激光笔,赶上月食的时候照月亮,看看能不能把它照亮。
到了宇宙中,飞船面对的目标物体都是非常远的,基本上开了灯也没有什么用,该是漆黑一片,还是漆黑一片,因为多数情况下,前面没有什么东西可以反射光线,太阳怎么也比你的灯亮吧,如果到了宇宙中,背对太阳,你前面还是黑的。
当然,飞船上该不该装灯呢?得装,因为它还是有用的。什么时候用呢?比如飞船着陆的时候,他有可能需要灯光来照亮地面。
或许有人该问,如果在行进中,飞船的灯没有用,那么它该如何躲避障碍物呢?首先是在宇宙中遇到障碍物的概率是比较小的,而且以飞船的行进速度,躲避障碍物也不靠视觉反应,当你能看见障碍物向你飞来时,基本上也已经晚了。和飞机类似,在进行空战时,现在的飞行员也基本不用肉眼瞄准,一架飞机恨不得它一半的技术核心都在雷达和传感器上,就更别提飞船了。
这么一想,如果呆在漆黑一片的宇宙中,还真是有点儿吓人呢,既然开了灯,也什么都看不见,还不如省点电用在飞船内部呢。
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