旅行者1號是人類向太空發(fā)射的一個(gè)深空探測器,誰也沒有想到這個(gè)不起眼的探測器成為人類最偉大的人造飛行器之一,因?yàn)樗鼊?chuàng)造人類歷史上多個(gè)第一:第一個(gè)飛出太陽系的探測器;飛行距離最遠(yuǎn)的探測器(目前距離地球220億公里);飛行速度最快的人造飛行器(速度為17.8公里每秒);第一個(gè)同時(shí)造訪了木星、土星、海王星、冥王星的人造飛行器,它的發(fā)射為人類研究太陽系起到很大的促進(jìn)作用。
旅行者1號探測器
旅行者1號雖然作為人類有史以來飛行速度最快的飛行器,它的速度達(dá)到17.8千米每秒,相當(dāng)于時(shí)速6.2萬公里,也就是說它從地球飛到月球僅僅需要5個(gè)小時(shí)而已,盡管如此旅行者1號的速度相對來說非常慢,相對于誰呢?銀河系、宇宙空間就不提了,因?yàn)橄鄬τ谶@些空間來說,它的速度根本不值得一提,這里是相對于太陽系來說的,即使相對太陽系這個(gè)小恒星系來說,旅行者1號的速度依然很慢,慢到什么程度呢?從1977年9月5日發(fā)射升空,到飛越冥王星軌道進(jìn)入系外空間(傳統(tǒng)的太陽系外空間,不談奧爾特星云),旅行者1號花了整整35年
旅行者1還已經(jīng)飛出傳統(tǒng)太陽系邊界
美國宇航局在2012年的時(shí)候宣布旅行者1號穿越冥王星軌道進(jìn)入系外空間,它也成為人類歷史上第一個(gè)飛出太陽系的人造飛行器,飛行總里程達(dá)到200億公里,旅行者1號的飛行路徑大體是這樣的:從地球出發(fā),經(jīng)過火星與木星之間的小行星帶,然后經(jīng)過木星、土星、海王星,再然后進(jìn)入冥王星軌道,最后穿越冥王星軌道進(jìn)入系外空間,看到旅行者1號這樣的飛行路徑,很多人感到不解,我們的太陽不是扁平的嗎,旅行者1號為什么舍近求遠(yuǎn)要從平面路徑飛行,而不是朝著垂直方向往上或者往下飛,這樣不是可以更快飛出太陽系嗎?如果朝著垂直方向往上或者往下飛得話,不僅可以大大節(jié)省燃料,而且也不用花了35年那么長的時(shí)間,那么事實(shí)果真如此嗎?
太陽系的黃道平面
旅行者1號之所以按照原來的路徑飛行,而不是朝著所謂的太陽系上方或下方飛行,主要包括三個(gè)方面原因。
第一個(gè)原因:節(jié)省燃料
其實(shí)如果旅行者1號不是按照原來的路徑去飛的話,那么按照其他任何路徑飛行都要比原來的飛得更慢更耗燃料,為什么會(huì)這樣呢?因?yàn)橛钪嬷械奶祗w都是具有引力的,人類經(jīng)常借力用力讓飛行器飛得更快更遠(yuǎn),這在科學(xué)上叫做引力彈弓效應(yīng),所謂引力彈弓效應(yīng)就是飛行器在經(jīng)過某個(gè)天體的時(shí)候,借助天體的引力和自轉(zhuǎn)讓飛行器得到很大的加速度,從而飛得更快更遠(yuǎn),而旅行者1號原來的飛行路徑需要經(jīng)過木星、土星、海王星等大行星,這些大天體具有強(qiáng)大的引力彈弓作用,因此讓旅行者1號最快的速度達(dá)到17.8公里每秒,而且飛行了200億公里也沒有消耗完燃料,這當(dāng)中引力彈弓效應(yīng)起到了關(guān)鍵作用。
引力彈弓效應(yīng)
第二個(gè)原因:完成預(yù)定使命
人類建造旅行者1號并不是讓它到太空旅行的,在旅行者1號身上除了肩負(fù)飛出太陽系的任務(wù)外,還肩負(fù)著為人類探測木星、土星及其衛(wèi)星、海王星等太陽系重要天體,因此它必須按照預(yù)定的路線飛行才能夠有效探測到這些重要的行星,才能夠完成它的使命,從而最大發(fā)揮這個(gè)探測器的效益(建造這個(gè)探測器花了幾十億美元)。
旅行者1號拍攝的土星環(huán)
第三個(gè)原因:太陽系引力作用原因
平時(shí)我們看到太陽系扁平的面叫做黃道平面,雖然垂直于黃道平面往上飛,看似很容易飛出太陽系,其實(shí)并非如此,因?yàn)樵谔栂迭S道平面的上方或者下方都受到相同大小的太陽引力,也就是說太陽引力范圍是形成了一個(gè)球狀形的,不管你往哪個(gè)方向飛,受到的引力大小其實(shí)是一樣的,不過飛行效果就差很多了,垂直于黃道平面飛,沒有引力彈弓效應(yīng),不僅飛行的慢,而且非常耗燃料,可能還沒有飛出太陽系的引力范圍就已經(jīng)消耗完燃料了,而平行于黃道平面飛,可以借助行星引力彈弓作用更快更順利飛出太陽系,所以并不是垂直黃道平面就能很快飛出太陽系,恰恰相反,是飛得更慢甚至都飛不出太陽系,因?yàn)槿剂嫌鸵呀?jīng)用完了。
太陽系的引力呈現(xiàn)球體壯
還有平時(shí)我們看到的太陽系扁平只是它其中一面,太陽系真正的運(yùn)行軌跡圖是這樣的(如下圖)。
看完太陽系真實(shí)運(yùn)行軌跡圖,你有什么感想,是不是被震驚到了?