為了快速飛出太陽系,探測器為何不垂直黃道面發射?明明這樣可以更快

天空之城 2020/10/14 檢舉 我要評論

距離我們最遠的探測器是旅行者一號,它是NASA在1977年發射的一顆星際探測器,目前已經飛行43年距離地球224億公里,但是它仍舊沒有飛出太陽系。

對於這種情況很多人都非常的疑惑,讓探測器垂直于黃道面發射,那樣豈不是很快就飛出太陽系了?因為在很多人的印象中,太陽系就向下邊類比圖中的結構一樣,中心是恒星太陽、八大行星在「同一個平面」上繞太陽公轉,除了水星和金星外,其它大行星都有自己的衛星,這些衛星繞著中心行星在公轉。

在大部分人的頭腦裡太陽系的結構就是這樣簡單,地球繞太陽公轉的軌道所在平面天文學上被命名為黃道面,而幾乎所有大行星都在黃道面上下小角度之內繞太陽公轉。看下圖中只有冥王星相對特殊,它的公轉軌道面偏離很多,同時偏心率也很大,這也是它被降級為矮行星的原因之一。

那麼為了快速飛出太陽系,一般探測器為何不垂直黃道面發射?

1、首先是探測目的不同

人類發射探測器都有特定的探測目的,畢竟探測器又不是人類的煙花說放就放,每個探測器的成本都非常高。人類真正的太空探測開始於上個世紀前蘇聯和美國的太空競賽時期,二戰結束後美蘇冷戰開始,除了軍事領域外在多個領域內都產生了一定的競爭,例如深海探測、地心探索等等,而在太空領域內最值得被稱讚。

NASA現在處在領先地位也是那個時期打下的基礎,發射數十顆火星探測器、金星探測器,載人登陸月球,發射太陽探測器,四顆遠日行星的探測器等等,到今天為止還有小行星探測器以及多顆星際探測器,毫無疑問這些探測器探測任務都是相當明確的,那麼這個時候自然不會垂直于黃道面發射,因為毫無意義。

2 、除了探測任務外,不垂直于黃道面飛行,主要還是因為太費燃料

探測器的飛行需要能量系統,而目前人類的科技水準尚不足以製造無視能量損耗的探測器,有的時候飛行還需要借助大行星的引力彈弓效應進行加速,例如旅行者系列號探測器就經歷過多次引力彈弓加速,這才讓它們的飛行速度超過第三宇宙速度。

如果垂直黃道面飛行就沒有機會借助引力彈弓效應來節省燃料了。

3、對太陽系的結構認識不準確

人類對於太陽系范圍的認識是循序漸進的,最初認識觀測八大行星就是我們的極限,那個時候我們認識的太陽系的范圍就是很小的范圍,最遠也就到海王星為止了。

但是隨著發展我們認識到冥王星之外還有柯伊伯帶,在那裡聚集著大量的小行星以及一些矮行星,這片區域曾被認為是一片虛空,是太陽系的盡頭所在,但是跨度在40-50天文單位的這片區域內卻存在著大量的天體,它們都是在太陽系形成之初就存在的。

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