要飞出太阳系的探测器,最省力的方法是哪种?

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tibet4254

对太阳系结构有一定了解的朋友们都知道，以太阳为参考时，太阳系内的八大行星和其它无数的天体都近乎在一个平面上运动。很少有逾越这个平面运动的天体，好像这些天体都遵守着一个规则。除了自然天体以外，我们人类所发射的探测器也都遵循着这个规则，比如我们所熟悉的旅行者号和新视野号深空探测器，它们都是以“横向”的方式朝太阳系以外飞行的。以飞得最远的旅行者1号为例，已经飞了43年的它，如今依旧处于太阳的引力统治范围内，虽然说它已经进入到了星际空间，但是依旧还在柯伊伯带的范围内。想要完全飞出太阳系，至少还要数万年。

那么这里就会有一个显而易见的问题，为什么我们发射的探测器一定要横向飞行呢，为什么不以“上下”飞行的方式飞出太阳系呢？这样不是更加容易飞出太阳系吗？

有这种想法很正常，这是我们基于视觉上的直觉想法，但是很遗憾，这种方法是行不通的。这里我们要知道，太阳系的这个扁平状平面结构是以太阳为参考系得到的，八大行星和其它的天体几乎都与太阳处在同一个平面上。但是太阳系的范围却是以太阳的引力范围来计算的，真实的太阳系并不是一个平面，而是一个以太阳为中心的巨大球形空间，这个空间的半径大约是1光年。
知道了这一点以后，我们就应该知道，其实“上下”飞行并不能更快地飞出太阳系，上下飞和横向飞，想要飞出太阳系，需要飞行的直线距离都是一样的。那为所有的探测器都统一选择横向飞行呢？因为这样的飞行方式有诸多的优点。

第一个优点就是，探测器的体积有限，携带的每一丝燃料都是十分珍贵的，横向飞行可以利用各大行星的引力弹弓效应，对探测器实现免费加速，这样就能用最少的时间，最少燃料飞行最远的距离。利用引力弹弓这种行星加速器，我们才能更加高效地探索太阳系的外围空间乃至星际空间。

第二个优点就是，探测器可以借机对经过的行星进行飞掠观测。比如在利用木星的引力弹弓效应时，探测器就必须要在木星轨道上飞行一段时间，而这段在轨飞行时间就是探测器观测木星的最佳时期。当所有的探测器都这样时，我们人类就能节约观测成本，用最少的资金获得最多，最全面的观测数据。
而上下飞行就没有这样的优势了，只能看到黑漆漆的宇宙，无法获得真正有用的科研数据，这样的探测计划对于现阶段的人类来说就是最大的浪费，是毫无意义的，毕竟每一次太空探索都需要耗费大量的人力物力和财力。
当然，值得一提的是，这里我们所说的“上下”飞行和“横向”飞行其实都是不准确的说法，这完全是以我们人类在地球上的感官来划分的，在真实的宇宙空间里，是没有所谓的上下左右之分的。所有的天体都是“漂浮”在空间之中的，人去了也是这样，没有区别。
我们的太阳系乃至整个银河系之所以都整体呈现出“扁平状”，是因为旋转的效果，并没有什么特殊的含义，是力学规律导致了这样和谐而又统一的现状。所以大家应该能够理解为何人类所有的探测器都以这种看似“舍近求远”的方式飞出地球了吧，这是经过了最科学的考量的。

sunflower2018

以飞得最远的旅行者1号为例，已经飞了43年的它，如今依旧处于太阳的引力统治范围内，虽然说它已经进入到了星际空间，但是依旧还在柯伊伯带的范围内。想要完全飞出太阳系，至少还要数万年。

crazyai

这里要知道太阳系的平面结构是以太阳为参考系得到的，八大行星等天体与太阳几乎在一个平面上。但是，太阳系的范围是由太阳的引力范围来计算的。真正的太阳系不是平面，而是以太阳为中心的巨大球形空间，这个空间的半径约为1光年。知道这一点以后，相信大家就应该知道，其实飞行并不没有哪种省力更快的方法飞出太阳系。

yzhanping

第三宇宙速度（V3）从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度，亦称逃逸速度。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3=16．7公里/秒。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大于16．7公里/秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的唯一要素，目前只有火箭才能突破宇宙速度。

cccvip

顺着地心引力和众星球引力的合力方向，飞出太阳系