太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

  • 小编 发布于 2019-11-23 08:23:33
  • 栏目:科技
  • 来源:科学探索菌
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纠正一下错误认知,太阳系并不是扁平的,而是近似于球体。大家之所以感觉太阳系是扁平的,那是因为八大行星差不多都在同一个平面上,这源于太阳系的起源 。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

至于为什么不垂直发射,主要出于两点:技术原因和目的性。

太阳系的边界在哪儿?

不在柯伊伯带,不是日球层,而是以奥尔特云为边界。太阳系的半径大约一光年。我们发射的探测器要想彻底摆脱太阳引力的束缚,则至少需要距离太阳两光年。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

以人类目前的科技水平,连太阳系都飞不出,目前的旅行者号探测器也只是跨过了日球层,仅这一旅程就花费了40多年。以第三宇宙速度(16.7千米每秒)计算,人类要想飞出太阳系,大约需要花费1.8万年的时间。

这里介绍一下黄道面的概念,地球绕太阳公转一周的轨道平面被称之为黄道面。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

人类为什么垂直于黄道面发射飞行器飞出太阳系?

那是因为人类的飞行器太弱了,那样会需要消耗更多的能源,需要更快的速度才能飞出太阳系,目前人类的化学燃料火箭也没有那么大的推力可以产生这么快的加速度。

如果沿着八大行星的轨道平面飞行,利用行星的引力弹弓效应为飞行器加速,就可以较轻松的达到第三宇宙速度。美国发射的旅行者号探测器就曾利用木星进行加速。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

还有很重要一点,就是人类发射飞行器的目的是什么?

由于飞行器的造价都很高,单纯的飞出太阳系并没有什么作用,人类发射飞行器的最主要目的还是为了探测太阳系。如果垂直于行星轨道面,整个旅途就失去了意义。

什么是引力弹弓效应?

简而言之就是利用行星的引力和公转速度为探测器进行变轨加速。引力既可以为探测器加速,也可以为探测器减速。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

就以地球为例,地球本身存在自转,我们顺着地球自转方向发射火箭与逆着地球自转方向发射火箭,两者消耗的燃料以及所需要的速度都是不同的。引力弹弓效应虽然与之不同,但差不多就是这个意思。

在太阳系内的航行中,科学家们最喜欢利用木星的进行变轨加速。使飞行器切入木星轨道,由于木星的公转速度非常快(大约13千米每秒),引力也比较大,飞行器在木星引力的拖拽下产生加速效应,飞行器与木星擦肩而过,利用木星的引力将飞行器抛射出去,故称之为引力弹弓效应。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

(此图为旅行者2号探测器的飞行轨迹,从图中可以看到,它共利用了4颗行星进行了加速)


这种方法也有很大的局限性,由于存在公转,行星并不是总在你所需要的位置上,有时候要等好几年才能利用一次。而且这种方法也只是人类在现有技术情况下才使用的,非常浪费时间。


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