美国的旅行者一号已经飞出地球40多年了，为什么没有被其他天体捕获或者撞上小行星？
美国的旅行者一号已经飞出地球40多年了，为什么没有被其他天体捕获或者撞上小行星？
旅行者1号是于1977年9月发射的一颗深空探测器，其主要目的是探测木星、土星及它们的行星环，该探测器于1979年1980年分别完成了对木星和土星的探测，完成了既定的历史使命，接下来沿着原先的运行轨道继续向太阳系外围行进，目前已经航行超过220亿公里 。在旅行者1号飞行的过程中，势必会穿越木星和火星之间的小行星带以及海王星外侧的柯伊伯带，那里分布着数量众多的小行星和固体碎块，为何它没有撞上这些小行星或者被太阳系内巨大的行星引力所俘获呢？
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【美国的旅行者一号已经飞出地球40多年了，为什么没有被其他天体捕获或者撞上小行星？】
首先我们看一下旅行者1号在沿途所经过的行星情况 。它从地球发射之后到飞离太阳风影响范围的这段历程中，大质量行星包括火星、木星、土星、天王星和海王星是其必须要迈过去的坎 。在上述行星表面的逃逸速度分别为5.02公里/秒、59.5公里/秒、35.5公里/秒、21.3公里/秒、23.5公里/秒，从这些数据来看，除了火星表面的逃逸速度较地球小之外，其余星体很大的逃逸速度，决定了如果探测器比较接近这些星体，就会有很大的几率被它们的引力所俘获 。
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由于火星距离地球较近，而且表面逃逸速度很小，在发射时科学家们早就计算好了躲避火星的路线，使之直接奔向探测的目的地－木星 。同时，在发射旅行者1号和2号这两颗深空探测器时，也是刻意选择了木星、土星、天王星、海王星这四颗大质量气态行星基本处于一个弧形轨道的特殊“窗口期”，通过复杂的计算，不断修正探测器的运行轨迹，使之既可以完成探测任务，也能够利用这些大质量行星的引力弹弓效应进行加速，从而以更快的速度奔向下一个目的地 。其中，旅行者1号主要利用木星和土星进行加速，旅行者2号则充分利用了木星、土星、天王星进行加速 。
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因此，难得的发射窗口和精密的轨道设计，使得两颗探测器不可能被太阳系内被行星引力所捕获，这些行星的引力反而为探测器的飞行注入了强大的能量，拿旅行者1号来说，在完成土星探测和利用引力弹弓进行加速以后，其运行速度达到了17公里每秒左右，这种状态之下，太阳系内的一些矮行星都不足以对其造成威胁，而且更重要的是，在利用土星的引力弹弓进行加速以后，旅行者1号的飞行轨迹则逐渐偏离黄道平面，转而向银河系的银道面靠拢，黄道面和银道面有着高达60多度的夹角，这就使得其受到太阳系内其它大质量行星和矮行星引力的影响越来越小 。
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下面，再来看一下探测器为何没有撞上小行星 。太阳系内主要有两个小行星带，一个是位于木星和火星之间的小行星带，宽度大约在1.5个天文单位左右，分布着50万颗左右的小行星体，这些小行星的质量都非常小，即使此处的小行星都集合起来，也只能达到月球质量的4%，其中约有一半的质量都集中到四个有名的小行星带上，分别是：谷神星、灶神星、智神星和健神星 。另一个是位于海王星外侧的柯伊伯带，这里小行星的分布规模更大，宽度达到20个天文单位左右，拥有数百万颗小行星体，这个区域的小行星体质量差别较大，绝大部分都是直径在1米以下的岩质微星，但也有个别质量很大的，比如冥王星，直径在超过了2000公里，曾经还被列为太阳系的第九大行星 。
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从人类发射的众多深空探测器来看，其搭载的主要设备包括主体部分、相机、太阳能板、天文望远镜、通讯、姿态调整、动力设备等等，都没有携带可以跟踪或者清除沿线小行星体的装置，这种配备的探测器结构，一方面是为了尽量减少探测器的载荷，另一方面也说明了探测器在沿途撞上小行星的几率可以忽略 。减少载荷可以理解，撞上小行星的几率我们则可以通过简单的计算看出一些端倪 。
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拿小行星带来说，如果我们在一个平面上观测，其平均分布密度为3万亿平方公里的范围内仅有1颗小行星体，也就是说两颗小行星之间的平均距离将达到100多万公里，探测器从中穿越如果想要撞上小行星，要比开枪在一块操场中击中一只蚂蚁的难度都要大，因此这种几率可以忽略 。如果拿柯伊伯带来说，小行星体之间的距离还要大得多，平均都达到上千万公里，这个距离探测器想方设法撞上都没有可能性 。
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至于旅行者1号将来要进入通过的奥尔特星云，这里理论上是太阳系的边界，其物质密度更加稀少，绝大多数都以星际气体和尘埃物质为主，以旅行者目前的运行速度，这些星际气体和尘埃并也不会在短期内对探测器造成什么危害，但从长期来看，肯定会影响探测器的寿命，而且会造成一定程度的探测器减速，只不过在那么遥远的区域，探测器已经早已不在人类的掌握和监测范围之内，至于其最终的命运如何，只能依靠它自己了 。
其他网友观点
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相信这个问题是很多人的疑惑，这很正常，但要说清楚却非常的不容易 。
上世纪70年代，一名叫“盖里·弗兰卓”的NASA实习生，在偶然间发现木星，土星，天王星和海王星即将运行至一条弧形的轨迹线上 。也就是说如果人类能在这之前发射一枚航天器，就能连续使用“木星，土星，天王星和海王星”进行四次引力弹弓加速，从而使人类的航天器获得前所未有的速度，甚至理论上有飞出太阳系的可能 。为了不错过这几百年一遇的好机会，NASA紧急发射了两枚探测器，旅行者1号和旅行者2号 。2014年、2018年两枚航天器先后飞出了太阳风的覆盖范围，进入星际空间 。
第一个问题：该如何看待旅行者1号在太空中的撞击威胁，为什么航天器在正常情况下很难撞上小行星？通常情况下我们当然可以认为宇宙是空旷的，这是真实的情况 。无论是在太阳系还是宇宙，宇宙中的天体都是非常稀疏的，绝大部分小行星都集中在特定的小行星带 。在太阳系中，狭义上的小行星带一般是指位于火星和木星之间的小行星带，但实际太阳系大多数的小行星并不限于这个小行星带 。如果按照小行星的实际分布分类，太阳系的小行星大致可分为三种情况 。
一、是在太阳引力下形成的小行星带，围绕太阳运行 。譬如位于火星和木星轨道之间的小行星带、柯伊伯带 。这种小行星带是人们通常意义上的小行星带，其中包含了数量众多的小行星，直径从几米到上千千米不等 。这种小行星带尽管小行星在总数上并不少，但因为环绕太阳运行的轨道过大，实际上总体非常稀疏 。
以火星和木星轨道之间的小行星带为例，这里目前被人类编号小行星就达到了120,437颗，从表面上看数量非常之巨 。但因为环绕太阳运行的轨道过大，距离中心点太阳的半径距离就达到2.17-3.64个天文单位，所以小行星整体的密度仍然非常稀疏，各个小行星之间的平均距离都在50万千米以上 。航天器穿过小行星带撞上小行星的概率，不亚于在北京和上海之间开枪，击中其中的一只蝴蝶 。所以在正常情况下，这种风险可以忽略不计 。
二、因为行星引力形成的小行星密集的星环 。从严格意义上来说，行星的星环其实也是小行星带，只不过不是围绕太阳运行而是围绕一些大质量的行星运行 。在太阳系，木星、土星、天王星、海王星（也就是旅行者号使用引力弹弓的四大行星）都有自己的星环 。这些在地球看起来发光的行星星环，其实就是由密集的小型天体构成 。它们的直径从几厘米到几十米不等，非常密集 。从理论上来说，如果航天器闯入这些星环，撞上这些小行星的概率几乎是100% 。但好的地方在于这些行星星环的直径和厚度都不大，航旅行者1号和2号在使用这些行星进行引力弹弓加速的时候，只要稍加注意就能规避 。
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三、奥尔特星云 。为什么要将奥尔特星云单独提出来说呢？因为它的情况很特殊，奥尔特星云是包裹太阳的星云物质 。这里是彗星的家园，由于远离太阳，异常的寒冷 。
在宇宙中所谓的星云其实就是一些气体和尘埃，其中也会包含一些数量非常稀少的小型天体 。它们都是形成太阳及其行星的残余物质 。在宇宙中，大部分恒星都有自己的星云 。也就是说任何航天器想要飞出自己的恒星系，都必须经过这里 。在星云中撞上彗星或小型天体的概率可以忽略不计，但不可避免的要撞上这些密集的气体和微粒 。正常情况下，这些气体和微粒并不会对航天器造成致命的伤害，但肯定会造成航天器的减速 。
需要特别说明的是，在小行星带（特指火星和木星之间的小行星带）和柯伊伯带仍然包含大量类似奥尔特星云中的尘埃物质，它们有的来自小行星之间的撞击，有的和奥尔特星云一样属于太阳及其行星系统形成的残余物质，航天器在穿越的时候也不可避免的会造成一定的减速 。
所以综上所述：航天器在太空中飞行实际是一个复杂的话题，不可避免的将面临宇宙尘埃物质的撞击和阻拦 。但因为人们通常把肉眼可见，宏观意义上的天体当做小行星，所以就忽略了这些尘埃或极小天体造成的影响 。所以，在正常情况下，包括旅行者号在宇宙中撞上小行星的概率微乎其微，但撞击宇宙尘埃或微观意义上的一些小型天体却是在所难免的，这时候也只能靠航天器本身的硬度来扛 。
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第二个问题：美国的旅行者1号（2号）已经飞出地球40多年了，为什么没有被其他天体捕获？
相对而言这个问题比较简单，首先是因为旅行者1号和2号发射的初衷，就是赶上了几百年一遇的“木土天海”四大行星排列在一个弧形轨道线上 。为了利用“木土天海”四大行星的引力弹弓，在发射之前就行了复杂的轨道计算，并且在发射之后根据实际情况还能进行一定的轨道修正 。这就避免了在运用木土天海四大行星进行引力弹弓加速的时候，被它们捕获的可能 。当然这种情况并不是绝对的，航天是一项复杂且高风险的事业，如果计算出现偏差或者出现了不可预知的因素，被行星的引力捕获也是高概率的事件，在航天界火星就被称为航天器的坟墓 。对于相距地球更远的“木土天海”四大行星，其探测或者利用引力弹弓的难度比火星有过之而无不及 。所以旅行者1号、2号在飞出地球40年后，能先后利用这四大行星进行加速还能保证不被它们捕获，运气也占很大因素 。
其次旅行者1号和2号拥有很高的速度 。旅行者1号和2号在摆脱地球引力影响之后，经过木土天海四大行星的四次加速，都已经达到了17千米每秒左右的高速，这样的速度已经很难有天体能对它们进行捕获了 。再说在两枚航天器经过海王星之后，太阳系外围的柯伊伯带上除了冥王星、赛德纳、鸟神星、妊神星这些矮行星之外，再也没有什么大型的天体了 。这些矮行星由于自身质量的缘故，它们的逃逸速度远远小于旅行者1号和2号的速度，自然也就没有能力对它们进行捕获了 。
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其他网友观点简单来说，宇宙空间非常非常的空旷，只要事先设计好旅行者1号的飞行线路，保证它不会撞上行星，那么，探测器与其他天体相撞的可能性极小 。
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在发射之前，旅行者1号的大致飞行路径已经被设计好 。通过把旅行者1号加速到足够快的速度，它能近距离飞掠两颗气态巨行星（木星和土星）而不被它们的引力捕获 。并且旅行者1号还能利用两颗气态巨行星的引力弹弓效应进行加速，从而超过摆脱太阳系所需的逃逸速度 。
只要避开行星，旅行者1号与诸如小行星这样的小型天体发生碰撞的可能性很小，因为太空实在太广阔了 。哪怕大如太阳这样的恒星，它在宇宙中的存在仍然是微不足道的 。要知道，太阳的直径为140万公里，而与太阳最近的恒星（比邻星）远在40万亿公里之外 。虽然太阳系中有不少的小行星密集区域，比如小行星带、柯伊伯带，但小行星之间的距离仍然非常遥远，旅行者1号几乎不会撞上它们 。
四十多年过去了，旅行者1号还在太空中飞行 。在未来，旅行者1号会依靠惯性以两亿多年的公转周期持续绕行银河系，因为它在浩瀚的空间中撞击其他天体的概率很低 。
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