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有哪一艘探測器飛出太陽系了

圖文 更新时间:2024-07-25 22:55:04

我們知道,太陽系基本上是一個平面,八大行星及矮行星、小行星等所有天體,都是在一個平面上圍繞太陽公轉。當然,黃道面也不是絕對的平面,個别天體有傾角,但不大。科學家将我們所處的地球設為零度,那麼其他天體多多少少都有一點傾斜的。八大行星中,水星的軌道傾角最大,約為7度,而天王星的傾角最小,約為0.6度。而矮行星冥王星的軌道傾角最大,約為17度多。

有哪一艘探測器飛出太陽系了(如果探測器垂直于太陽系黃道面飛行)1

太陽系黃道面

但即便是冥王星的17度傾角,放在垂直90度中,也是不大的。因此,從遙遠的太空中看太陽系(假如能做到的話),太陽系還是一個平面。其實,不光是太陽系,銀河系也算是一個平面,隻不過銀河系的中心位置鼓起來,像兩個鬥笠扣在一起一樣。

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銀河系

那麼問題來了,人類整天夢想走出太陽系,為此殚精竭慮,不懈努力,但依舊是困難重重,難以實現。目前,走出地球家門最遠的是旅行者一号探測器,它于1977年發射,至今已經不停地飛行了整整44年了,它現在位于柯伊伯帶的外緣,距離地球225億公裡,但它依然沒有飛出太陽系,因為外圍還有奧爾特雲,奧爾特雲很厚,旅行者一号要穿越奧爾特雲,最低還得3萬年。隻有飛出奧爾特雲,才算是真正地飛出來太陽系,才能脫離太陽引力束縛。既然這樣,那探測器為何不直接向上或向下飛呢?如果以垂直于太陽系黃道面飛行,不是可以更快、更直接的飛出太陽系了嗎?幹嘛要順着各個天體的位置往邊上飛呢?

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太陽系繞銀河系運行圖

其實,一開始我也是這樣想的。咱們讓探測器直接往上飛或者直接往下飛,不是更加方便地飛出太陽系了嗎?答案是:不能!理由很簡單粗暴,太陽是個很大很大的球體,它的光和熱是輻射到四面八方的,是立體性的,同理,它的引力也是360度全方位的。什麼叫飛出太陽系呢?說白了就是脫離太陽引力束縛。你往上飛或往下飛,跟往邊上飛,道理是一樣的,太陽的引力不會因為你垂直往上飛就小了,也不會因為你往邊上飛就大了,太陽的引力範圍約2光年左右,隻有飛離這麼遠,才能算飛出太陽系。

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冥王星的公轉軌道傾角最大

那麼,沿着各大行星的位置順序往邊上飛有什麼好處呢?答案也很簡單,有兩條:一是獲得行星引力效應,為探測器加速。例如旅行者一号,就借助了木星和土星的引力彈弓效應,從而獲得加速,最終速度達到最大每秒21.6公裡,超過了第三宇宙速度,才飛到了柯伊伯帶。二是順便捎帶探測一下沿途的天體,比如旅行者一号就順便“考察”了木星和土星,并對它們的衛星也做了探測。旅行者一号也是迄今為止飛得最快的人造飛行器。

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旅行者一号探測器

所以,探索宇宙,走出太陽系,一定是沿着各大行星往外飛,順便探測一下沿途的天體,否則沒有意義。

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扭曲時空

經過近年來天文學家的研究表明,太陽系比原來認為的要大得多,人類要走出太陽系還很困難。太陽系的最外側行星就是海王星,但這僅僅是五六十億公裡的距離,而太陽系的直徑高達2光年,飛到冥王星的位置,連太陽系千分之一的路程都沒過,而旅行者一号飛了44年,才飛了不過千分之一的路程。因此,要飛出太陽系,指望人造的探測器,恐怕是完成不了這個任務。隻能等待科學家發明出速度更快的飛行器,才有希望飛出太陽系。

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旅行者1号探測器攜帶的鍍金唱片

那假如我們有了光速飛行器,要走出太陽系的家門,是否還困難呢?答案是:能做到,但也不容易!即便是有了光速探測器,穿越太陽系也要一、二年的時間,要探索銀河系,更是癡人說夢。但是,但是,但是,重要事情說三遍!人類是絕不可能制造出光速飛行器的,從理論上就絕無可能。根據愛因斯坦的相對論原理,速度越快,質量越大,能量越高。要接近、達到或超過光速,起碼要達到太陽能量的10億倍以上,這是非常恐怖的。

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時空被扭曲

不過,科學家們對此比較客觀,他們說一萬年以後人類有可能制造出以曲率引擎作為動力的宇宙飛船,該飛船的速度有望超過光速。所謂曲率引擎,就是改變前進中的飛船的時空,将飛船前面的空間彎曲壓縮,飛船後面的空間彎曲擴大,這樣改變時空結構,時間就會被大大縮短,從而使飛船的速度大大提高。一句話,曲率引擎就扭曲飛船前後時空,從而間接改變飛船速度。

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曲率宇宙飛船

但是,這隻是設想,也可能是一廂情願。因為即使能做到扭曲時空,但飛船用什麼材料做也是個問題。因為飛船前後強大的引力場,能将一切撕碎。經過計算,科學家發現,要将時空扭曲,飛船要接受接近黑洞邊緣強度的壓力,這是目前任何材料都不具備的。

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時空被扭曲

在那種壓力下,連光都被吞噬,無法逃脫,何況是地球上的金屬材料呢!

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