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因为176年才会出现的一次发射时机,比当代的技术更重要。

上世纪70年代,科学家敏锐地注意到九大行星(冥王星还未降级)中,木星、土星、天王星和海王星正在向太阳系同一侧靠拢,这种罕见的行星排布176年才会出现一次。

这意味着可以发射一次探测器,把太阳系中的所有行星大佬们一并访问了,同时利用行星引力作为跳板,借各位大佬的力量真正地冲出太阳系,出航宇宙。

于是1977年NASA推出了“伟大航道(The Grand Tour)”计划,还为此上了双保险,旅行者二号和旅行者一号相继升空,如今借助“引力弹弓效应”旅行者们已越飞越远。

引力弹弓效应

“引力弹弓效应”就相当于在宇宙中“借风出行”。这就好比15-17世纪人类开始横渡大洋,单靠划桨肯定是不行的,但借助风力就可以办到,而引力就是宇宙汪洋中肆虐的风。

一个飞行器从一颗行星附近掠过时,会受到行星引力的作用,沿双曲线轨道改变方向。如上图一般这种情况下,V0=V1。

但行星不是静止不动的,如果给行星一个移动速度V',最终V1>V0。但如果V'的速度方向相反,则V1<V0,所以引力弹弓不仅能加速,也能减速,就看科学家们怎么玩。

科学家通过计算八大行星的运行轨道,利用天体的重力场来给旅行者们加速,才能一次又一次将它们弹入更深的宇宙。也就是说,在旅行者号的太空中飞行的主要动力都是来源于引力,飞行器自带的推进器只需用来改变方向与调整角度,保证在利用引力加速的过程中不被“引力锁定”就好了。

目前两个旅行者号是人类利用“引力弹弓效应”最成功的一次宇宙探险,不仅传回了大量行星与其卫星的资料,还让我们对太阳系有个更清晰的认知。

2008年7月3日,《自然》杂志上就曾发表了一篇论文说,两个探测器以完全相反的方向穿越太阳系边缘时与太阳之间的距离存在显著差异,这表明太阳系不像原先认为的那样是一个简单的对称大圆球,而应该近似椭球体,“像个鸡蛋”。

旅行者号的装备

旅行者1号”和“旅行者2号”两个探测器原本应该叫“水手计划”的“水手11号”和“水手12号”。最后由于有了深入探索宇宙的机会,才更名旅行者。

两个机体大致相同,由几百万个独立部分组成,部分零件损坏可替换,重0.9吨。由于它们的目标是远离太阳,因此并不能像其他探测器一样以太阳能为动力源。它们拥有一个小型核反应堆,一小团钚元素的放射性衰变就能为它们提供上千瓦的能量。

大部分辅助设备都位于中部,携带了宇宙射线传感器、等离子体传感器、磁强计、广角、窄角电视摄像仪、红外干涉仪等11种科学仪器,最重要的是一个直径3.7米的大型无线电天线可以与地球指令部通信,飞向外太阳系的旅行者号完全由地面控制,控制点是NASA的喷气推进实验室(JPL)。

旅行者号,还携带了一张名为“地球之音”的铜质镀金激光唱片,由美国著名天文学家法兰克·德雷克(德雷克方程提出者)和卡尔·萨根(科普大咖)设计,讲述了地球的情况并包含了我们这颗行星上各种声音。

这曾使一些人害怕,害怕在宇宙的“黑森林法则”中泄漏了我们的位置,会让更先进的文明向我们瞄准。然而有这种想法的人一定忘记了宇宙有多么的浩瀚,也不了解旅行者号可能被发现的几率是多么微乎其微。

总结

当代宇宙远洋出航技术,实际上并没有什么重大性的突破。我们还无法做到仅靠飞行器自身的动力系统出航宇宙深空。没有天时、地利、人和的条件,我是无法把探测器送出太阳系的。

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最佳贡献者
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目前,美国宇航局(NASA)发射的旅行者1号仍然是飞得最远的星际探测器,它现在与我们的距离达到了220亿公里,即147天文单位,或者20光时。

42年过去了,宇航科技又有了长足的进步,为什么人类现在不用最新的科技再发射一个新的星际探测器去探索宇宙呢?

旅行者1号的时代背景

虽然旅行者1号当年发射时,太空竞赛已经结束了5年,但这次探测任务源自于上世纪60年代的行星之旅计划,那时正值太空竞赛的白热化阶段。当时,NASA希望能够发射无人太空飞船一次性探测四大巨行星——木星、土星、天王星与海王星。因为在70年代,赶上了百年一遇的行星排列方式,太空飞船可以借助行星的引力进行加速,以较少的燃料在较短时间内一次性飞越四大巨行星。

在此之前,已经有先驱者10号和11号先行探路,所以旅行者1号和2号的性能设计有了更进一步提高。旅行者1号在探测土星时,对土卫六进行了计划外的探测,由于飞行轨迹受到土卫六引力的影响,无法进行后续的探测,只有旅行者2号完成了四大巨行星的探测。

此后,旅行者1号开始了星际探测任务。它还在不断发回数据,让我们能够进一步了解太阳系。旅行者1号仍会不断发现新的事物,因为它正在飞入未知领域,前往此前从未去过的地方。

旅行者1号之后的星际探测器

2006年,也就是在旅行者1号离开地球29年之后,NASA再次发射了一个能够飞出太阳系的探测器——新地平线号。这艘无人太空飞船的首要任务是探测冥王星,它于2015年飞掠冥王星,完成探测任务。此后,新地平线号深入柯伊伯带,开展新的探测任务。

不过,无论是先驱者号,或者旅行者号,还是新地平线号,都不是真正意义上的星际探测器。虽然它们都能飞出太阳系,但它们并没有确切的目的地,而是像恒星那样绕着银河系中心旋转。并且随着电力的耗尽,这些探测器在未来数十年都会与地球失联,那时它们还远未飞出太阳系。

真正的星际探测器

上个世纪90年代初,人类首次发现了太阳系外的行星。自那之后,我们已经找到了4000多个地外世界。我们一直渴望对那些系外行星进行探测,以期发现外星生命。但由于距离十分遥远,系外行星太小,目前地球上最强大的天文望远镜都无法对那些遥远世界进行有效观测。

唯一有效的方法是发射星际探测器,对系外行星开展直接探测。那么,哪个目标才是最佳首选者呢?

在2016年,欧洲南天天文台(ESO)的天文学家发现,在距离太阳最近的恒星比邻星周围就有一颗行星——比邻星b,而且它可能还是一颗运行在宜居带中的岩质行星,这意味着它有可能孕育出了生命。因此,比邻星b将会是星际探测任务的首选目标。

目前,针对比邻星b的星际探测计划有两个。一个是霍金作为发起人之一的“突破摄星计划”,还有一个是NASA将在阿波罗11号登月100年(2069年)时启动的星际探测任务。

星际探测任务的最大难点在于距离。虽然比邻星是我们的近邻,距离我们只有4.2光年,但这个距离对于我们来说仍然非常遥远。如果以旅行者1号的速度(17公里/秒),飞抵比邻星需要大约7.4万年。因此,为了实现星际探测,需要接近亚光速的飞船。

根据设想,“突破摄星计划”的超轻纳米飞船的速度可以达到光速的20%,NASA的星际飞船的速度可以达到光速的10%。如果以这种速度飞向比邻星b,仍然至少需要二三十年的时间。

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好问题,我来答


大家好,我是首席太空官!我相信,大多天文爱好者,都会有这个迷惑,为什么几十年前的旅行者一号二号可以达到的水平和探索的空间为什么现代不可以呢?

  1. 背景: OK,我们了解一下当时的背景,但是正处于美苏争霸,美国跟苏联都希望在天空领域获得更高的成就。双方都在举全国之力,搞航空!
  2. 技术: 那么当时的技术水平呢?首先可以肯定在当时美国的技术水平是领先世界,但肯定不如现在的。那么当时为什么要发射旅行者一号呢?
  3. 时机: 70年代末,美国NASA的天文学家发现了一个千载难逢的机会,即1977年,科学家观测发现了176年一遇的行星几何排列:木星、土星、天王星和海王星都将运行至助推的理想地点,形成了一个队列。这时,可以运用引力弹弓效应,只需要少量燃料作为航道修正,其余时间段都能借助各个行星的引力进行加速。机会难得,要知道,类似的队列将要到22世纪中期才会再次出现。这样旅行者号就可以借助行星的引力弹弓加速到足以摆脱太阳引力的第三宇宙速度,用最快的方式飞出太阳系!所以,对于当时旅行者就是一个传奇的故事!
  4. 类似探测器: 难道就没有类似旅行者1.2号的探测器了吗?有的!因为旅行者号任务比较久远,比较广为人知,其中2006年NASA就发射了一颗探测器前往冥王星,没错,他就是新视野号探测器。它借助火星的引力弹弓,飞往冥王星,途中顺路探测了木星,2015年7月14日,协调世界时11时49分,新地平线号探测器飞跃冥王星,最近距离13695公里,速度每秒13.78公里;协调世界时12时00分,飞越冥卫一,最近距离29473公里,每秒13.87公里。并测得冥王星直径约2370千米,卡戎直径约1208千米。
  5. 后续一一2019年1月1日,新视野号探测器到达小行星Ultima Thule(意为“天涯海角”),这颗小行星距离冥王星16亿公里,Ultima Thule正式名称为2014 MU69。现在新视野完成NASA安排的所有任务,像旅行者号一样向太阳系边缘飞去,将于2029年飞出太阳系!它是目前已有的速度最快的飞行器,搭载的科学仪器也比旅行者号更加先进,让我们期待它有更好的表现吧!

感谢观看,如果不好请指正点评,我是@首席太空官 了解最新航天资讯以及很多天文科普请关注我!谢谢大家支持!!

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旅行者1号是几十年前的产物了,为什么不再用当代最新技术再发射一个呢?

旅行者的各项数据假如放到现在的话,随便找个老人机的性能都可以秒杀它,当然指得是它的通讯速度和芯片计算能力,比如各项探测设备是手机所不具备的,但无论如何,现代电子设备的发展迭代非常迅速,1977年的产物,无论如何都是古董级别了,为什么就没有人想过发射一个新的和旅行者任务类似的探测器呢?

旅行者探测器的装备与性能

旅行者一号是NASA在1977年9月5日发射的探测器,总质量825.5千克,它是有史以来飞得最远的探测器,到现在为止距离地球约148天文单位,二号则距离稍近一些,但也有122天文单位,是距离地球第二远的人造物体了。

旅行者系列是NASA的喷气推进实验室所制造,使用的是三轴稳定陀螺仪,推进器的燃料是连氨,总共设备大约有如下:

通讯天线:直径3.7米的抛物面天线(应该是当时所有探测器天线中最大口径的),通讯频率则是2.3和8.4GHz(下行),上行是2.1GHZ,别看这个频段带宽很大,但现在路途遥远,通讯速度连1Kbyte都无法保证

磁带记录器存储空间:64千字节即64KB,大约是1M的1/20多点,我们人手数个的U盘大约是8-16G,1G=1024M。

电池是三个氧化钚同位素核电池,提供大约470W电力,但到现在为止由于半衰期的原因,产生的电力已经难以维持,据NASA工程师估计,极限能维持到2025年!

旅行者机载电脑:也许还不能称之为电脑,只能叫做机载数据处理系统,单片机8086的芯片比它性能好不要太多。

以上是我们比较熟悉的几个设备的性能,其它的比如相机系统也非常古老,和海盗号探测器类似,但它们留下的行星标准照曾经是一代人的记忆,当然现在的土星和木星照就丰富多彩了,因为卡西尼(土星)和朱诺(木星)以前所未有的分辨率拍摄了难以计数的两颗行星照片,只要你愿意,你可以去NASA的网站上下到硬盘塞不下为止!

为什么不制造一个更先进的探测器?

其实已经造了,而且已经于2006年1月29日出发,直接在地球轨道上即达到了太阳系逃逸速度,经过在2007年2月28日木星的引力弹弓加速,在2015年7月14日飞掠了冥王星,近距离得到了冥王星的大量资料。在2019年1月1日飞掠了小行星486958,也就是大家俗称的天涯海角!

当前新视野号并没有探测新的目标,因为所获取的资料大约需要18个月才能完全传输回地球,因为新视野号是直达冥王星的“快车”,而且新视野号搭载的联氨燃料有限,对于距离这个轨道比较远的天体难以探测,因此在飞掠探测小行星486958后暂时还没有新的天体探测任务。

但新视野号的的寿命将会延续到2038年,到那时探测器的信号可能再难以获取,它的后续任务是观测太阳风的极限范围,相信新视野号的观测会比旅行者号更精确!新视野号正朝着人马座方向前进,这个方向是最终的目的地是银心!

类似旅行者号对于太阳系外的探测,也许新视野号会是绝唱了,未来更多可能是对于柯伊伯带的观测,但这有一个比较严重的问题,因为无论是冥王星还是类冥天体,它们的质量都不够大,因此远道而来的探测器速度太高,难以被这些天体捕获进入轨道,因此需要大量的燃料来减速才能成为环绕探测器,新视野号选择飞掠就是这个原因!

另一个因素是对于100天文单位外,探测器的成本高(新视野号5.5亿美元),收益低,因为此处的太阳系范围极大,可探测目标轨道连续设计非常困难,一旦改变需要大量的燃料来更改轨道,而且周期极长,比如冥王星探测,新视野号从出发到到达冥王星没有任何耽搁,但也横跨9.5年,而这是不计成本的直接加速到达冥王星,如果经过多颗行星的引力弹弓轨道,那么很抱歉,超过15年完全有可能。

最后一个因素是未来的探测会放在木卫和土卫上,以及彗星类天体,这些目标成本相对较低,而且对于太阳系最有可能存在生命的木卫和土卫上科学家兴趣极大,因此我们可以确信未来的热门探测地是这些天体,各位无需再考虑太阳系外,在推进速度提升之前大谈探测毫无意义!

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事实上2006年人类已经发射了更先进的探测器,它就是新视野号,飞过冥王星时给人类带来了更加详细的资料。

但本质上来讲,新视野号与旅行者一号飞船并没有太大区别,旅行者一号在2025年左右将彻底与人类失去联系,之后自由自在地漫游在宇宙星际空间,而新视野号在2038年左右也很难与人类有联系了。

的确,过去几十年,人类科技一直在进步,这点我们都深有体会。但说到航空领域,其实进步并不是很明显,起码没有质的飞跃。最主要的原因就是动力推进系统仍旧是火箭推进,而燃料仍旧是传统化学能源。

事实上传统化学能源与古人类使用的火本质上是一样的,这意味着我们的能源使用有多么地落后!

传统化学能源效率相对非常低,巨大的火箭推进系统的绝大部分重量都被燃料占据,能够有效使用的部分太少了,这也造成了火箭的动力系统很难实现大的飞跃,因为想要推进系统更强,就必须使用更多的燃料,而更多的燃料意味着更大的质量,更多的“没有用”的质量!

目前旅行者一号飞船已经飞行了40多年,飞行距离达220以光年,但也只有20光时左右!

除非人类在动力推进系统上有重大的突破(比如使用核动力推进等),否认发射再多的探测器意义也不大!

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旅行者系列探测器任务不论是从科研角度还是社会角度来看都是极其成功的,因为它第一次传回了太阳系外侧行星的图像同时也点燃了社会各界对太空探索任务的激情


但是很少有人知道旅行者系列探测器任务其实是“仓促上马”的,甚至可以说它完完全全就是一个巧合。因为上个世纪初人类的太空探索完全是以金星火星月球等“邻居星球”为目标的,毕竟当时的探测器机动能力很差且没有太阳能电池板来提供能源,想探测木星土星等远距离行星时总是力不从心。

1961年加州大学洛杉矶分校的研究生迈克尔.米诺维奇用当时的IBM7090计算机研究三体问题时发现“如果速度和方向合适,那么一艘飞船完全可以在无动力情况下窃取其他天体的轨道速度从而实现自身的加速减速与变轨”,而具体的操作过程就是现在我们所说的“引力弹弓”


1965年NASA实习生弗兰德罗计算出了木星土星天王星海王星四颗远距离行星的轨道在1976到1977年会发生176年一遇的交叉现象,NASA意识到这样的交叉和之前的引力弹弓结合在一起将是一次探测太阳系外行星的绝妙机会。


基于以上原因旅行者系列探测器任务才被马上确定下来

1977年两架旅行者探测器正式升空前往太阳系外侧行星,但直到今天距离最远的旅行者一号也才飞了20光时,这个距离和太阳系一光年的半径相比简直微不足道。


旅行者系列探测器发射之后人类又发射了卡西尼号和新视野号等行星探测器,这现在探测器同样为人类传回了大量高清图片,所以说目前再发射类似旅行者号这样的探测器以及没有什么意义了,着陆器才是未来太阳系行星探索的主流。

因此在技术进步极大的今天人类并不会再发射类似旅行者号一样的探测器

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人类对于宇宙的探索从未停止过,我们也向宇宙发射了许许多多的探测器。

旅行者1号就是其中之一,是由美国的NASA发射于1977年的,并在2012年飞出太阳的日球层,至今为止旅行者1号已经飞行了42年。

目前数据表明旅行者1号距离太阳大约220亿km,速度为17km每秒,科学家预计旅行者1号将会在2025年失去所有的电量,然后飞向太空。

旅行者1号是人类历史上最具有标志性的探测飞行器,也是目前飞行最远的一个飞行器。

其主要的任务是探测远日行星木星和土星,以及它们的卫星,后来旅行者1号向太阳系外的区域探索,为人类探索更多未知的空间。以当时人类的科技水平来说,这无疑是世界上最先进的探测器,虽然已经是几十年前的发明了,但还是在世界上最强的探测器,因为旅行者1号是人类历史上最远的探测器。

现在我们来回到问题,旅行者1号是70年代的产物,现在的先进技术无论怎样都应该比旅行者1号强。

为什么NASA没有利用当前最新的技术再发射一个呢

对于很多国家或机构来说,技术肯定赶超70年代,而对于NASA来说肯定也是如此。

NASA之所以没再像发射旅行者号那样再发射探测太阳系外围行星的探测器其实有很多方面因素的,简单来说

  • 一是六七十年代的美苏太空竞争已经结束,已经不需要竞争了;
  • 二是与资金有关,发射一个探测器是需要很大的一笔资金的;
  • 第三就是当初发射旅行者号的时机刚刚好,探测器可以借助多颗行星进行加速,在此同时也实现了对多颗行星的探测。

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1、其实发射深空探索器最关键的一个原因就是需求,有无需求?

2、要考虑就是经济性,现在摄像头很便宜,你会跑到深山野岭去安装几个吗?

3、其实NASA还发射过“新视野”号探测器,目前已经飞抵太阳系边沿。另外对于行星的探测器还是有不少的,比如“朱诺”与“伽利略”号等。

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懂点天文知识再来提问吧!我来告诉你,要179年一次八大行星才能排列成一条直线,飞行器从行星旁飞过可以利用引力弹弓效应加速,从而节约燃料,达到第二宇宙速度飞离太阳系!

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宇宙探索,承载的更多的是政治任务,也是根据时代和时事所改变的!

人类探索宇宙的高峰期是美苏争霸冷战时期!

由于意识形态上的对抗,美苏展开激烈的竞赛和竞争,以此来证明自己代表世界和人类未来方向!苏联首先把人类加加林送入太空,美国就第一个把人类送上月球,苏联又把人类第一个探测器送上金星,美国就发射旅行者号第一个飞出太阳系,八十年代美国发动星球大战计划,苏联就发射人类第一个宇宙空间站和平号!

可以说当时美苏在争霸竞赛上是不遗余力举全国之力的!

宇宙探索如果从现实利益角度来看是没任何回报的,纯往里搭钱!只是来证明国家的科技水平和文明水平,以达到政治目的!

这也是为啥美苏冷战期间,美国多次登月,可苏联解体冷战结束后至今三十年,美国就再也没登月了!

竞争对手没了,自然也就没有了竞赛,再往里面大规模投钱显然就没有必要了,有闲钱就去搞搞,没闲钱就不搞了,也无所谓!

众所周知,宇宙探索是最烧钱的,巨额的资金投入,可又没啥回报!

苏联解体,其中重要原因之一就是长期的军备竞赛拖垮了苏联经济,导致苏联内部不满情绪和积累危机,最终内部垮掉了!

八十年代,美国总统里根宣布发动星球大战计划,苏联反制紧接着也推出自己的星战计划,八十年代人类第一个宇宙空间站和平号在苏联发射升空!

有人说星球大战计划就是美国忽悠苏联的,为了拉苏联加大军备竞赛拖垮苏联经济,其实并非如此!

美国也切切实实真的在搞星球大战计划,并往里投入巨额资金,随着苏联解体,星球大战计划也并没取消,如今的全球GPS卫星定位系统和国家导弹防御系统都是在星球大战计划基础上发展来的,美国佬花费了数以万亿的美元用了二三十年的时间才有了今天的太空霸权,全球最大最完善导航系统是美国的GPS,世界唯一国家导弹拦截系统的也只有美国!

要不说,军备竞赛太空竞赛是太烧钱的买卖,就连世界超级大国的苏联最终都给拖垮了崩溃解体了!

美国为了赢得冷战竞赛胜利,也天文数字的投入,随着苏联解体,美国最大的竞争对手消失,冷战结束,在这么旷日持久的投入显然也就没有存在的必要和意义!美国对宇宙探索的热情和投入也开始大幅度降低,从六七十年代频繁的登月,阿波罗登月计划一直持续到阿波罗十八号,到冷战结束后再也没登月过!

旅行者号七十年代发射的,也是冷战竞赛的产物,以此来证明美国的科技实力和文明程度,达到政治目的!

现在在投入巨额资金再去搞飞出太阳系,美国是既没了当年的热情也不愿意在花那么多钱!

要不美国宇航局NASA的经费是年年缩减,他连维系目前已经发射的探测器和日常运营都捉襟摸肘,哪还有多余的钱去搞新的太空探索计划?

没有国家实力支持,任何宇宙探索项目是根本搞不起来的,就在于太烧钱了!除了举全国之力,谁也负担不起!

要不说宇宙探索主要目的是政治任务,起到宣传体现国家实力科技水平文明程度的作用,人类都登月半个多世纪了,从月球上得到任何资源和回报了吗?纯往里搭钱呢!

随着中国的崛起,中国开始登月,日本,印度也都发射了自己的登月探测器,美国有了新的竞赛目标,从沉浸了三十年没登过月的美国近期又宣布重返月球再次登月计划了,美国总统特朗普高调宣布未来几年美国要重返月球再次登月!

要不说,一场新一轮冷战,富裕太多政治任务目的的宇宙探索,又要拉开竞赛的热闹序幕!

中国也好,美国也好,印度也好,日本也好,等等,纷纷推出登月计划,他们也压根没指望能开采月球资源和建立月球殖民地能有所现实回报,目前技术也根本不可能实现!至少五十年内甚至一百年内甭想了,登月主要目的就是政治目的,还有什么能比宇宙探索登月更能体现和宣传国家整体实力科技水平和文明程度的呢?毕竟把人类送上另一个星球是一个国家最高综合实力和科技水平的体现!

随着各国相继发布自己的登月计划甚至火星计划,让人嗅到了新一轮冷战的味道,各国都开始展开新一轮军备竞赛科技竞赛国力竞赛文明竞赛,到底谁主宰和承载人类未来的希望和方向,谁才是世界最终领导者!

人类历史本来就是充满了竞争,才推动人类文明不断快速前进,要不说各国的竞赛是有利于人类文明进步的!

人类宇宙探索最辉煌最充满激情时期恰恰是美苏争霸冷战时期,双方不遗余力不惜代价举全国之力的投入,刺激了宇宙探索大跃进一般的前进,人类文明进入新的高度!太空时代来临!

没有竞争就不会进步,有竞赛才有动力,这是有利于人类整体的,就像赛场上的选手,都拼了命的往前冲,就看谁先抵达终点!

美苏冷战竞赛结果以苏联轰然倒下而告终,但随着中国等国崛起,让人嗅到新一轮冷战竞赛的味道,虽然表面上都不承认有新冷战,但大家都心照不宣的在明争暗斗在斗争再做准备!就像今年美国发动的贸易大战!

在未来,宇宙探索又会热闹起来,各国都憋足了劲来证明自己实力!人类新的太空时代或许就要拉开序幕!

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