Tốc độ tối đa con người có thể đạt được là bao nhiêu?
Ánh sáng là tốc độ. Trên thực tế, nó là thứ tồn tại nhanh nhất, và một quy luật của vũ trụ là không gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Ánh sáng di chuyển với tốc độ 300.000 km/giây và có thể di chuyển từ Trái đất đến Mặt trăng chỉ trong hơn 1 giây.
Những thứ nhanh nhất từng được tạo ra
Ánh sáng có thể trải dài từ Los Angeles đến New York trong vòng chưa đầy chớp mắt. Mặc dù 1% của bất cứ điều gì nghe không giống nhiều, nhưng với ánh sáng, tốc độ đó vẫn thực sự nhanh - gần 7 triệu dặm một giờ!
Với tốc độ 1% ánh sáng, sẽ mất hơn một giây để đi từ Los Angeles đến New York. Tốc độ này nhanh hơn 10.000 lần so với máy bay phản lực thương mại hiện nay. Tàu thăm dò Mặt trời Parker được thể hiện bởi một nghệ sĩ, là vật thể nhanh nhất từng được con người tạo ra và sử dụng lực hấp dẫn của Mặt trời để di chuyển bằng 0,05% tốc độ ánh sáng.
Viên đạn có thể bay đến 4.200 km/giờ - tức gấp hơn 3 lần tốc độ âm thanh. Máy bay nhanh nhất là máy bay phản lực X3 của NASA, với tốc độ tối đa 11.200 km/giờ. Điều đó nghe có vẻ ấn tượng, nhưng nó vẫn chỉ bằng 0,001% tốc độ ánh sáng. Hiện nay, những vật thể do con người tạo ra nhanh nhất là tàu vũ trụ.
Người ta sử dụng tên lửa để phá vỡ lực hấp dẫn của Trái đất, có tốc độ 40.000km/giờ. Tàu vũ trụ đang di chuyển nhanh nhất là Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA. Sau khi phóng từ Trái đất vào năm 2018, nó lướt qua bầu khí quyển thiêu đốt của Mặt trời và sử dụng lực hấp dẫn của Mặt trời để đạt vận tốc 535.000 km/giờ. Tốc độ đó nhanh đến chóng mặt - nhưng chỉ bằng 0,05% tốc độ ánh sáng.
Điều gì đang ngăn cản loài người đạt tới 1% tốc độ ánh sáng? Nói một cách ngắn gọn - đó là năng lượng. Bất kỳ vật thể nào đang chuyển động đều có năng lượng do chuyển động của nó. Các nhà vật lý gọi đây là động năng. Để đi nhanh hơn, bạn cần tăng động năng. Vấn đề là cần nhiều động năng để tăng tốc độ? Để làm cho một cái gì đó di chuyển nhanh gấp đôi, cần gấp 4 lần năng lượng. Tạo ra một thứ gì đó nhanh gấp 3 lần đòi hỏi năng lượng gấp 9 lần,...
Ví dụ, để một thiếu niên nặng 50 kg đạt 1% tốc độ ánh sáng, sẽ tốn 200 nghìn tỷ Joules (một phép đo năng lượng). Lượng đó gần bằng lượng năng lượng mà 2 triệu người ở Mỹ sử dụng trong một ngày. Cánh buồm mặt trời, hình vuông sáng bóng mỏng được nhìn thấy trong bản trình diễn tàu vũ trụ IKAROS của nghệ sĩ Nhật Bản, có thể đẩy một tàu vũ trụ bằng 10% tốc độ ánh sáng.
Chúng ta có thể di chuyển nhanh như thế nào?
Có thể đạt được thứ gì đó bằng 1% tốc độ ánh sáng, nhưng nó sẽ tốn một lượng năng lượng khổng lồ. Con người có thể làm cho một cái gì đó đi nhanh hơn nữa không? Đúng! Nhưng các kỹ sư cần phải tìm ra những cách mới để làm cho mọi thứ di chuyển trong không gian. Tất cả các tên lửa - ngay cả những tên lửa mới kiểu dáng đẹp được SpaceX và Blue Origins sử dụng - đốt cháy nhiên liệu không khác nhiều so với xăng trong ô tô.
Vấn đề là nhiên liệu đốt rất kém hiệu quả. Những phương pháp khác để đẩy tàu vũ trụ liên quan đến việc sử dụng lực điện hoặc lực từ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân - quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt trời - cũng hiệu quả hơn nhiều so với nhiên liệu hóa học.
Các nhà khoa học đang nghiên cứu nhiều cách khác để di chuyển cực nhanh - thậm chí là các ổ đĩa dọc, cách di chuyển nhanh hơn ánh sáng được phổ biến bởi Star Trek. Một cách đầy hứa hẹn để đưa một thứ gì đó di chuyển rất nhanh là sử dụng một cánh buồm mặt trời. Đây là những tấm nhựa mỏng, lớn được gắn vào tàu vũ trụ và được thiết kế để ánh sáng mặt trời có thể đẩy vào chúng, giống như gió trong cánh buồm bình thường.
Một số tàu vũ trụ đã sử dụng cánh buồm mặt trời để chứng tỏ rằng chúng hoạt động, và các nhà khoa học nghĩ rằng cánh buồm mặt trời có thể đẩy tàu vũ trụ tới 10% tốc độ ánh sáng. Một ngày nào đó, khi loài người không bị giới hạn trong một phần nhỏ tốc độ ánh sáng, chúng ta có thể du hành tới các vì sao.