为什么旅行者号飞了43年还有动力?为什么也不会撞上小行星? 飞行四十多年,旅行者号为什么没有撞上小行星?

作者&投稿:衅志 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

43年过去了,美国宇航局(NASA)的旅行者1号和旅行者2号还在太空中飞行,前者离地球222亿公里,相对于太阳的速度为17公里/秒;后者离地球185亿公里,相对于太阳的速度为15.3公里/秒。

这么多年过去了,为什么两艘旅行者号太空飞船还能继续飞行呢?它们的动力来自于哪里?它们不会撞上太空中的小行星吗?

事实上,旅行者号飞船早已消耗完燃料,它们现在是无动力在太空中飞行。而且太阳的引力已经无法把它们吸引回来,这两艘飞船的轨道是开放的双曲线,它们将会依靠惯性飞向遥远的星际空间。那么,为什么无动力的旅行者1号和2号还能飞出太阳系呢?

关于这个问题,就要涉及到第三宇宙速度。通过计算可知,从地球出发的太空飞船,只要初速度加速到16.7公里/秒(相对于地球),也就是第三宇宙速度,它们就能依靠惯性飞出太阳系。

在太阳系的不同位置,受到的太阳引力不同,所以对应的太阳系逃逸速度也是不一样的。越靠近太阳,受到的太阳引力作用越强,对应的太阳系逃逸速度越高,反之亦然。

旅行者1号和2号在离开地球时,火箭并没有能力把它们加速到第三宇宙速度,而只是让它们达到第二宇宙速度,使它们可以摆脱地球引力束缚,飞向地球轨道外侧的太阳系。旅行者号飞船最终能够飞出太阳系,还要得益于四大巨行星的引力加速。

旅行者号遇上了一百多年一遇的天象。木星、土星、天王星、海王星,这四大巨行星的排列方式很特别,它们运动到了太阳的同一侧,旅行者号在理论上可以一次性飞越四颗行星。

由于旅行者1号的探测任务在中途发生变化,因为拥有浓厚大气层的土卫六引起了天文学家的强烈关注,所以旅行者1号只相继造访了木星和土星。旅行者2号则相继造访了四大巨行星,这是人类至今唯一一次近距离探测天王星和海王星。

在几大巨行星的强大引力加速作用下,旅行者1号和2号都超过了它们各自所在位置的太阳系逃逸速度。因此,尽管它们已经耗尽用于加速的燃料,但仍然可以离开太阳系。

为什么旅行者号飞了几十年都没有撞上太空中的小行星?

在太阳系中,火星与木星之间存在小行星带,其中直径大于1公里的小行星数量至少有110万颗,而尺寸更小的小行星数量更多。尽管如此,旅行者号穿越小行星带时,也没有与其中的小行星发生碰撞,这是因为太空极其空旷。再加上小行星和旅行者号都很小,引力很弱,所以旅行者号与小行星相撞的可能性极低。

只要避免正面撞上几大行星,旅行者号就能安全地在太空中飞行。未来,当旅行者号进入更为浩渺的星际空间之后,它们更大可能不会撞上太空中的天体,这两艘无人太空飞船将会像太阳一样环绕银河系中心运动。



1977年,美国航天局先后发射了旅行者二号和旅行者一号飞船(没错,是先2号后1号)。四十多年过去了,这两艘飞船仍然在执行它们飞出太阳系的使命。目前旅行者一号飞船已经距离地球超过210亿千米,人类仍然能够接收到来自它的信号。NASA的实时监测显示旅行者一号目前相对太阳的速度大约是16千米每秒,相对地球的速度会随地球位置的不同而不同,大的时候可以超过40千米每秒,小的时候也有十几千米每秒。

一艘飞船以那么高的速度飞行了四十年,依靠什么做动力?其实飞船也好,卫星也罢,在几乎所有的时间里都是在做无动力飞行,只有发射阶段及轨道调整时才需要用火箭为它们提供动力。

发射旅行者号飞船时需要有强大动力的火箭将其送出地球。火箭并不是一直点燃,将飞船加速到一定速度后,燃料就会耗尽,继而火箭脱落。飞船获得了较高的速度后就可以逃逸出地球,无动力飞行时会到达太阳系其他行星处,利用引力弹弓效应还可以为自己加速,速度达到一定程度后就可以摆脱太阳引力的束缚,成为一颗逃逸出太阳系的星际飞船。第一宇宙速度及第二、第三宇宙速度就是飞船做无动力飞行时所需的最小发射速度。只要有了那样的初速度,后续的飞行就不需要提供动力。

在飞行过程中,飞船会经过火星和木星轨道之间的小行星带,也会经过土星的光环,但它们均平安无事。这主要是因为太阳系是非常空旷的,探测器和陨石相撞的几率几乎为零。在设计制造那些飞船的时候,并没有专门考虑怎么样避免陨石的撞击。如果真的发生了陨石和探测器的相撞,保护措施也很难产生效果,毕竟两者的相对速度至少是几千米每秒。在这样大速度的撞击下,保护措施会形同虚设。

其实可以类比一下东方红一号卫星。1970年中国的第一颗人造地球卫星东方红一号发射升空,到今年东方红一号卫星已经整整50周岁。美国、前苏联、日本等国家的第一颗卫星已经坠入大气层,而东方红一号卫星仍然在太空中遨游。卫星进入轨道后就失去了动力,其绕地运转完全是无动力飞行。五十年来东方红一号卫星见证了成千上万个飞行器进入太空,也见证了数千个探测器坠入大气层,却鲜见卫星和卫星发生碰撞,自己也没有和其他卫星或太空垃圾发生碰撞。

东方红一号的轨道在缓慢地降低,主要是因为其近地点高度只有400余千米,在那个高度会有非常稀薄的气体。气体分子不断和东方红一号卫星发生碰撞,使得卫星的高度逐渐降低。而旅行者号经过的太阳系空间气体分子会更稀薄,气体分子碰撞对其速度产生的影响非常小。



事实上,旅行者号飞船早已消耗完燃料,它们现在是无动力在太空中飞行。而且太阳的引力已经无法把它们吸引回来,这两艘飞船的轨道是开放的双曲线,它们将会依靠惯性飞向遥远的星际空间。

旅行者飞行了43年,还有动力是因为在太空当中没有了吸引力,根本就不需要动力,所以它就只能往前飞行,而且他用太阳能也能直接发电,供自己的正常使用。

当人类踏上太空,为了探寻更远的地方的时候,就需要飞行器来长远的工作,而提供动力在太空中最好的就是太阳能,当旅行者飞到太空的时候他就会展开双翼吸收太阳能,提供飞船源源不断的动力,飞行的时候自身也带导航功能所以不会撞到小行星。

旅行者1号已经飞了200多亿公里,为何它不会撞上太空中的小行星?~

其实旅行者1号在发射之前,科学家就已经为它设置了严密的运行轨道,因而撞上小行星的概率是很小的。毕竟发射空间探测器并不是一件小事情,科学家不可能没有经过严密的准备,就随意的将旅行者1号往宇宙中发射。
科学家们尽可能地考虑到了旅行者1号发射之后所会遇到的事情,并根据相关的专业知识为解决这些问题想出了相应的解决策略。正是因为有严谨的考虑,旅行者1号是不会轻而易举地撞上太空中的小行星的。


因而,旅行者1号只是按照科学家预先所给它设定的轨道运行,超过所设定轨道的路径,旅行者1号是不会运行的。并且,太空中各大小行星之间是有一定的间隔的。这些间隔也比较大,除了能够让各小行星自由运转之外,还有很大的间隙。

即使旅行者1号出现了意外的状况,并没有按照科学家所预设的轨道运行,那么撞上小行星的概率也是很小的。因为宇宙真的是太大了,大的超乎我们的想象,我们印象中的宇宙大小,有可能只是这其中的一部分而已。
所以,在浩瀚的宇宙中,旅行者1号撞上小行星是一件几乎不可能发生的事情。而且,旅行者1号想要撞上宇宙中的小行星,还是一件需要技术含量的事情。


因为在这个过程之中,它需要不断地根据实际的状况去调整自己运行的轨道,是一件很难完成的事情。因此,旅行者1号不会撞上小行星也是有理由可循的。

小行星带里陨石的分布远没有那么密密麻麻,甚至恰恰相反,陨石之间的距离非常遥远,动辄几十万公里远。虽然小行星带里拥有数十万颗陨石,但宽度也达到2.5亿公里左右!人类天文学家发射的任何探测器都不会也没有必要考虑会撞上陨石,撞上的几率只有几亿分之一,这比你中500万大奖的几率还要低很多!就是科学家刻意想让探测器撞上陨石也很难撞上!

有观点认为,科学家们在发射“旅行者”一号时,可能已经为其规划了固定的飞行路线,毕竟它目前仍然处于地球的信号控制范围之内。在此基础上,科学家们可以随时通过监测小行星的方位来控制“旅行者”一号顺利避开与它们相撞。这种推测有一定的道理,但是仍然有些牵强,宇宙拥有无数可能,随时都有可能出现小行星撞击事件,仅靠人工规避是不太现实的。



旅行者一号借助土星的引力弹弓效应加速离开黄道面之前就已经穿过了位于火星和木星之间的小行星带,但旅行者一号包括后来的旅行者二号在穿越小行星带时都没有和小行星发生物理上的碰撞,但这并不是因为科学家在事先计算好了旅行者一号的飞行轨道,而是因为旅行者一号基本不可能撞上小行星。

位于火星和木星之间的小行星带虽然有50多万颗小行星,但这些小行星分布在宽度达到4亿公里的空间之内,如此大的空间让小行星之间的平均距离达到了50万千米以上,地球和月球之前的距离才38万千米,也就是说直径不到10米旅行者一号在小行星带飞行是无法撞到任何一颗小行星的,因为小行星之间的距离太长了。

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几年不吃不喝也能生存的“幼龙”究竟是一种什么生物?
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