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开车去金星?W&M的物理学家做了计算

Planet Venus
金星 麦哲伦卫星在1990年至1994年间拍摄的金星全球雷达视图(没有云层)。图片由NASA提供
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大小比较 一幅插图描绘了地球和金星的大小。插图由Walter Myers提供

2005年11月,金星快车卫星以每小时18000英里的速度在155天内到达了离太阳第二远的行星。

为了更多地了解太空探索的复杂性,W&M News最近采访了物理学助理教授尤金·e·米哈伊洛夫(Eugeniy E. Mikhailov),并提出了一个问题。驾驶一辆汽车去金星需要多长时间,而不是像快车那样时速接近2万英里的交通工具?

米哈伊洛夫的研究重点是量子增强测量,他说,如果一切按计划进行,也就是说,如果车辆的重量包括乘客、燃料消耗和到金星的距离都恰到好处,一辆汽车可以在大约半个世纪内到达地球最近的恒星邻居之一。

他说:“首先,你需要一枚有足够燃料的火箭,它能产生足够的力量,把你和你的乘客以及旅行所需的设备带离地球表面。”“此外,在剩余的旅程中控制和维持太空运动所需的燃料也非常重要。氧气、食物和水也必须可用。所以,你得好好打包你的行李。”

{{youtube:medium|0 iidwgui6uc,威廉与玛丽学院的物理学助理教授Eugeniy E. Mikhailov讨论了如果人类去金星旅行将会遇到的困难}}

根据加州理工学院喷气推进佳博体育的数据,使用阿波罗11号等航天器的最佳速度,从地球飞行近24万英里到达月球需要大约三天的时间。然而,喷气推进佳博体育表示,具体距离可以根据所采取的轨迹而变化。

但如果你想越过这个距离前往金星,那就准备好带几本书,因为金星的距离大约是月球到地球距离的100倍。根据米哈伊洛夫的说法,根据实际日期,地球和金星之间的距离会增加,所以你必须提前安排好你的旅行时间。

“如果你用时钟的表面作为一个例子来表示我们在太阳系中的位置,它看起来就像这样,”他说。“地球代表时针,金星代表分针,时钟的中心是我们的太阳。就像时钟一样,会有一个点,当这两个指针分开得太远,它们完全相反。每隔几年左右,同样的模式就会出现在地球和金星上。金星离地球的距离随着地球上的岁月流逝而增加。这种情况将会发生,金星的轨道将把它放在太阳的另一边,而地球的位置仍然在一边。因此,在最远的地方,金星的距离大约是1.6亿英里,也就是1.7个天文单位,所以你必须在我们的两颗行星到达最近的距离之前计算好你离开地球的时间。”

米哈伊洛夫说,前往金星的飞船的速度对一次成功的航行也至关重要。米哈伊洛夫说,一辆汽车在太空中以每小时60英里的速度行驶,以节省燃料,大约需要50年的时间。

{{youtube:medium| 9yinz0crp20,威廉与玛丽学院的物理学助理教授Eugeniy E. Mikhailov计算了到达金星所需的时间和距离。}

“信不信由你,这是一种合理的估计,”他说。“然而,我不希望任何人和其他人被困在一辆车里那么长时间。在那次旅行之后,你和你最好的朋友可能不再是最好的朋友了。”

根据米哈伊洛夫的说法,一旦登上金星,旅行者就必须考虑到金星大气层的不适宜居住。地球的温度是人类生活的一个严重问题,用于促进工作环境的设备将被高温破坏。因此,温度极低的火星可能是人类殖民的更好选择,尽管它比金星更远,米哈伊洛夫说。

他说:“想想看,当你在平均温度约为华氏400度的情况下烤饼干时,烤箱会有多热。”“嗯,在金星上,这个数字是两倍。地球的整体(表面)压力对人类生理也是危险的。我们需要在金星上运行的计算机被设计成在地球的正常温度下运行。也许比冰点低一点,也许比沸点高一点。所以,我们的设备几乎会立即被损坏或摧毁,这将使那里的生活变得非常困难。”

然而,米哈伊洛夫说,人类会欣赏生活在金星表面的一些东西。

他说:“我们会感觉(重量)轻了一点。”“那颗行星表面的引力大约是地球的90%。所以,这意味着我们可能会跳得更高,走得更轻松。”

{{youtube:medium|SGpNFQWyC6k,威廉与玛丽学院的物理学助理教授Eugeniy E. Mikhailov讨论了前往金星的太空飞行的后勤方面。}

目前,米哈伊洛夫正在研究几个量子光学项目。特别是他正在研究压缩(低于标准量子极限)量子态的成像。他和他的团队希望在未来一年内取得初步成果。