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【太阳系是扁平的,向上或向下飞,不就可以快速飞出太阳系了吗?】太阳系中的八大行星以及大多数小天体 , 基本上都是在一个被称为“黄道面”的平面上围绕着太阳运行 , 因此我们通常都会认为 , 太阳系是扁平的 , 这就很容易令人产生一种想法:既然如此 , 那在发射探测器的过程中 , 如果向上或向下飞 , 不就可以快速飞出太阳系了吗?
这看上去似乎有点道理 , 但仔细分析一下 , 我们就会发现实际情况并非如此 。 实际上 , 太阳系是指以太阳为中心 , 并被太阳引力约束在一起的天体系统 , 而在其最外层的区域 , 其实运行着大量的冰质小天体 , 它们一起组成了一个被称为“奥特星云”的球状结构 。
也就是说 , 从整体上来看 , 太阳系的形状并不是扁平的 , 只有飞出“奥特星云”才能算是真正地飞出了太阳系 , 而由于“奥特星云”是一个球状结构 , 因此无论是向哪个方向飞 , 探测器的飞行距离都是一样的 。
另一方面来讲 , “飞出太阳系”也可以定义为:探测器飞得足够远 , 以至于太阳的引力无法对其形成有效的约束 。 众所周知 , 在距离相等的情况下 , 太阳的引力在各个方向上都是一样的 , 这也就意味着 , 就算探测器向上或向下飞 , 也不可能因此而具备快速飞出太阳系的能力 。
可能有人会认为 , 太阳系的“黄道面”中存在着大量的小天体(如小行星 , 彗星) , 它们数量多、速度快 , 如果探测器是相对于“黄道面”是水平飞行的 , 就可能会因为避让这些小天体而“绕路” , 而如果探测器向上或向下飞 , 就可以不考虑这方面的问题 , 因此就可以快速飞出太阳系 。
然而在过去的日子里 , 人类已经发射了大量的探测器 , 尽管其中的绝大多数都是相对于“黄道面”水平飞行的 , 但这些探测器都不会考虑避让小天体 。 为什么呢?答案很简单 , 那就是太阳系实在是太空旷了 。
在火星与木星之间 , 存在着一个“小行星带” , 这是太阳系中小天体最密集的区域之一 , 目前“小行星带”中已知的小天体数量大约有50万个 , 考虑到还没有被发现的小天体 , 我们不妨将这个数量翻个倍 , 也就是100万个 。 这看上去似乎很多 , 但把它们放到“小行星带”所占的空间之中 , 就显得非常少了 。
“小行星带”是一个环状结构 , 其内侧边缘与太阳的距离约为2.17天文单位 , 外侧边缘与太阳的距离约为3.64天文单位 , 简单计算一下可知 , 即使不考虑“小行星带”的厚度 , 这片区域中小天体之间的平均距离也高达77.7万公里 , 这是什么概念呢?
这样说吧 , 在地球和月球之间的空间中 , 其实可以将太阳系中除了地球之外的所有行星全部都放进去 , 而正如我们所知 , 地月平均距离为38万公里 , 相对而言 , “小行星带”中小天体之间的平均距离大概是地月平均距离的两倍 , 这还没有算上“小行星带”的厚度 。
连太阳系中小天体最密集的区域都如此空旷 , 太阳系在整体上的空旷程度可想而知 , 以这样的空旷程度 , 探测器撞上小天体的概率可以说是微乎其微 , 完全可以忽略不计 , 实际情况也确实如此 , 在过去发射的众多探测器中 , 从来没有出现过撞上小天体这样的情况 。
当然了 , 小天体可以不去考虑 , 但大天体肯定是要考虑的 , 特别是像木星、土星这样的巨行星 , 不过这些大天体并不会对探测器造成阻碍 , 与之相反 , 如果计算精确地话 , 探测器还可以利用它们的“引力弹弓”为自己加速 , 进而达到快速飞出太阳系的效果 。
比如说目前飞得最远的探测器——“旅行者1号” , 就曾经连续利用了木星和土星的“引力弹弓”为自己加速 , 而它的“姊妹探测器”——“旅行者2号” , 更是连天王星和海王星都没有错过 。
显而易见的是 , 如果探测器向上或向下飞 , 那就无法利用大天体的“引力弹弓” , 只能依靠自身的动力飞行 , 在这种情况下 , 探测器非但不能快速飞出太阳系 , 反而会飞得更慢 , 甚至还很可能会无法达到飞出太阳系所需的速度 , 毕竟我们人类目前的空间推进技术 , 并没有想象中的那么强大 。
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