人类能走出银河系吗？

作者 / 太空精酿

最核心的硬核约束是逃逸速度，不以人类意志为转移。

在人类现有的认知范围内，万有引力定律、能量守恒定律和牛顿运动定律在宇宙中是普遍适用的，这也就衍生出了任何一个天体都有的航天器逃逸速度概念。

可以简单理解为：在这个速度下，一个航天器拥有的动能终于和它对天体的重力势能平衡了，动能可以完全转化为势能。

再可以简单理解为：这货飞出去后，即便被天体引力拖着不断减速，但它依然能逃到无限远的地方，速度也变得无限趋近于零。

只要超过逃逸速度，就肯定能永不回头。

显而易见，这个逃逸速度跟天体的质量和跟天体的距离有关系。

例如在火星表面，需要 5km/s；在地球表面，需要 11.2km/s；在木星表面，就需要 59.5km/s 了。

距离天体越远，引力越弱，越容易逃离。例如在太阳表面时，需要 600km/s；但是在地球附近，由于距离太阳很远以及地球运动带来的惯性助力，逃离太阳反而只需要 16.7km/s 了。

那么，现在看看银河系。

超级巨无霸！

这货里面保守估计有 1000-4000 亿个恒星，直径 10-18 万光年。在银河系中心，大家普遍认为存在着巨大的黑洞。

黑洞的逃逸速度，是超光速。换句话说，连光都逃不出去，只能被困在事件视界内，这也是为什么它叫「黑洞」的原因。如果我们住在银河系中心附近，就不用想着逃出去了。

幸运的是，太阳系所在的猎户悬臂距离银河系中心很远，我们逃离银河系反而变得「容易」很多，所谓的从地球出发逃离用的第四宇宙速度，大家认为只有 500+km/s。这个数据众说纷纭，因为大家对银河系的质量、半径之类的并没有精准的认知，但八九不离十。

这意味着我们的航天器达到这个速度之后，把它从地球上向着银河系外放出去，只要路上不撞到东西（包括直接冲进大天体引力希尔球），就肯定能逃出银河系。

可是，给一个有一定质量的航天器（哪怕仅有几吨吧）获得 500km/s 的速度增量，现在的人类科技还远远做不到。

即便是借助其他大型的恒星引力助力，对于现有的人类而言更是理论而已，因为我们对系内充满了未知。面对的风险远远超过用木星金星的借力，还不如不做。

从第三宇宙速度（逃离太阳系）的 16.7km/s，到第四宇宙速度的 500km/s，看似只有 30 多倍的增长。但动能公式告诉我们，航天器的最终动能需求会是速度的平方，也就是 1000 倍！这些都直接反映到火箭里的一个概念，特征能量 C2。

而且目前只能靠火箭来弄，摄星计划之类的都是幻想，因此实际情况下这个 1000 倍会进一步增加。因为这也带来了一个大问题，火箭自己也是重量、也要消耗到巨大的能量啊，更何况最终能量要求是暴增到逃离太阳系的 1000 倍，自身出发时需要的变化要更多。火箭越重，自己连飞都飞不起来了，还有个毛线用处。

现在人类的火箭极限是什么呢？用我《下一站火星》书里的原话好了，新视野号，

探测器的动能来自火箭，根据动能定理（能量跟速度的平方成正比），探测器 飞得稍远一点就需要更高的速度逃离，对火箭供能的要求会大幅提升。一次彻底摆 脱太阳引力的任务对火箭要求极高，目前仅有 2006 年发射的新视野号在离开地球 和太阳时达到并超过这个速度（相对太阳速度在 45 千米 / 秒左右），当时是一个 重达 569 吨的宇宙神 V-551 型火箭全力推送一个 0.478 吨重的探测器。其他四个目 前能够脱离太阳系的探测器（1972 年先驱者 10 号和先驱者 11 号，1977 年旅行者 1 号和旅行者 2 号）就要依赖木星等各大行星的「引力助推」才可能实现，甚至新 视野号在飞行途中也受到木星「助推」。

人类历史上只有的这一个探测器能直接飞出太阳系，代价是 569 吨火箭全力推 0.478 吨。

要把最终的速度提升到逃离银河系、相对新视野号再提升 1000 倍的动能，显然是远远远不够的，人类做不到，连擦个边都是奢望。

而且即便达到了又如何呢，一旦出发后巨大的引力便会让航天器迅速减速，旅程实际上在越来越慢。再以人类史上距离地球最远的航天器旅行者一号为例，自从 1977 年发射至今天（2022 年 2 月 26 日），它已经连续工作 45 年之久了，旅途远达惊人的 233 亿千米。

但这个距离，光速仅需要 21 个半小时就可以走完了，还不到一光天。而且旅行者的速度还在不断降低。就算抵达距离太阳最近的恒星半人马座，都需要至少数百万年。

人类历史才几千年，几百万年太遥远了。

这还是最近的恒星，银河系里可是有数千亿颗恒星呢。

人类几十年的寿命，在这种尺度算个啥。

要逃离银河系，就基本是搞笑了。

来源：知乎