太阳系是扁平的,旅行者号垂直飞出太阳系不是更快?我们被误导了

太阳系是扁平的,旅行者号垂直飞出太阳系不是更快?我们被误导了

太阳系示意图

喜爱看天文知识的朋友们会经常看见这张图片。这是太阳系的示意图。从这张图上我们获知,太阳位于太阳系中心的位置上,八大行星在各自的轨道上围绕着太阳公转,并且它们的公转轨道都在同一个平面上。太阳系好像是“扁平”的。

我相信很多朋友和我一样看了太阳系示意图后会产生这样的想法。既然太阳系是“扁平”的,那么我们让太空探测器垂直于太阳系平面飞行,岂不是更容易得飞出太阳系呢?

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旅行者号太空探测器

因为有了这种想法,旅行者号太空探测器的飞行路线就让我们无比困惑。可以说它是沿着太阳系“平面”飞行的。它现在都已经飞了快44年了,还没有飞出太阳系呢!科学家为什么不让旅行者号太空探测器垂直于太阳系的“平面”飞出太阳系呢?

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旅行者号飞行路线

以前的时候我也非常困惑,现在终于搞明白了。咱们一起来聊聊这个问题。

发射太空探测器的目的

我们为什么要发射太空探测器呢?我们要探索火星,那就向火星发射一个探测器。我们要探索木星,那就向木星发射一个探测器吧。总之,我们发射太空探测的目的就是为了探索太阳系中的个星球的,并不是为了想要飞出太阳系的。因此,我们发射太空探测器的路线就得沿着行星轨道运行的平面飞行。

旅行者1号和旅行者2号也担负着探测太阳系八大行星的使命。因此它们也得沿着太阳系行星轨道平面飞行。

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旅行者2号和海王星

旅行者号太空探测器发射日期很有意思。旅行者1号和旅行者2号太空探测器分别发射于1977年9月5日和1977年8月20日。它们为什么会在这一年发射呢?

科学家发现,在这一年,太阳系中的八大行星运行到了一个非常奇妙的位置上。这样,科学家只需要发射一枚探测器就可以一次性地拜访太阳系中的所有行星。这可真是一个千载难逢的好机会啊!如果错过了这次机会,人类还要再等上179年。

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旅行者号

因此旅行者号在1977年上路了。为了保险期间,美国发射了旅行者1号和旅行者2号两个探测器。

行星的引力弹弓效应

太空探测器要飞到距离地球遥远的行星那里可不是一件容易的事情。它得具备非常高的速度。如果只凭借火箭那点化学燃料赋予它们的速度是远远不够的。因此它们还得需要额外的加速。这个额外的加速来自于行星的引力弹弓相应。

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旅行者号借助土星引力弹弓效应

引力弹弓效应就是利用行星的引力场把太空探测器甩出去,以此达到给探测器加速的目的。我们可以想象一下我们小时候玩的弹弓。弹弓可以把石子儿弹射到很远的地方。利用行星的引力给旅行者号探测器加速,它就有能力飞到木星、土星、天王星、海王星那里了。

而事实上,旅行者号在经过几次行星引力加速后,速度已经达到了每秒钟17公里,即每小时61200公里。这个速度已经达到了飞出太阳系的第三宇宙速度(16.7公里/秒)。它飞出太阳系是迟早的事情。

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引力弹弓效应

因此,旅行者号探测器沿着太阳行星轨道平面飞行过程中可以一边探测各大行星,一边利用行星的引力进行加速,可以说是一举两得。

反过来如果它垂直于行星轨道平面飞行会怎样呢?很显然,它不可能达到飞出太阳系的第三宇宙速度,就永远飞不出太阳系。

我们被误导了,太阳系不是扁平的。

太阳系示意图会让我们误以为太阳系是扁平的。但实际上太阳系不是扁平的。虽然太阳系的八大行星基本上是在一个平面上的。但是太阳系八大行星可不是太阳系的全部。

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太阳系

在海王星轨道外侧的柯伊伯带可不是扁平的,它的形状像一个甜甜圈或者是游泳圈。在柯伊伯带的外面还有一个奥尔云。它是一个包裹着太阳系的球状云团。这里才是太阳系的边缘。科学家估计从太阳到奥尔特云距离可达1光年。相比之下,海王星到太阳的距离仅仅是太阳系边缘奥尔特云的十万分之五。

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奥尔特云和整个太阳系

况且,太阳的引力是面向四面八方的宇宙空间的。因此,太空探测和宇宙飞船的速度如果达不到第三宇宙速度,不管它往哪个方向飞都是飞不出太阳系的。

而以人类现在的科技来看,如果不借助于行星的引力弹弓效应加速,想飞出太阳系是不可能的事情。

现在大家是不是明白旅行者号为什么不垂直于太阳系平面飞行的原因了吧?

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