太陽系是扁平的,那向上或向下飛,不就可以快速飛出太陽系了嗎?
更新于:2025-03-26 01:35:49

相信大家都看到過太陽系的圖片,以地球的公轉軌道(黃道面)為基準,雖然有些行星的軌道平面,與黃道面之間有些小夾角,但這些角度都不大,整體上看起來還是扁平的,那麼人類發射的探測器要是向上或向下飛,不就能輕輕鬆鬆飛出太陽系嗎?

這個想法聽起來挺有道理,但實際上我們對太陽系“扁平”的印象,很大程度上是被誤導了,因為這些圖片的比例大小都不是 1:1繪製的,而且經過了大量的簡化,所以看起來就像一個二維平面,但是太陽系的情況並非如此。

想弄清楚探測器能不能隨便飛出去,首先得搞明白太陽系到底有多大。在20世紀之前,天文學家認為太陽系就是太陽加上已知的大行星。隨著觀測技術的進步,冥王星被發現了,後來又發現了柯伊伯帶——一個充滿冰質小天體的環狀區域,太陽系的邊界因此向外擴展了不少。

然而,太陽系真正的邊緣是奧爾特雲,這片區域由太陽誕生時留下的冰質小天體組成,覆蓋了大約1到2光年的範圍,像個巨大的球體把整個太陽系包裹起來,換句話說,只有飛出奧爾特雲,探測器才算真正離開太陽系。

既然奧爾特雲是個球狀結構,那就意味著太陽系並不是單純的扁平盤子,而更像一個被球體包圍的系統。所以,不管探測器是向上飛、向下飛,還是朝其他方向飛,要穿越奧爾特雲的距離其實都差不多,根本沒有所謂的“捷徑”。

因為太陽的引力在各個方向上是均勻的,探測器想靠選個方向就快速脫離引力束縛,是行不通的。說到“飛出太陽系”,其實有兩種理解:一種是飛出奧爾特雲,徹底離開太陽系的引力範圍;另一種是飛到太陽引力不再佔主導地位的地方,也就是進入星際空間,即太陽風與星際介質交界處。

目前,人類發射的探測器,比如旅行者1號和2號,已經飛出了太陽風影響的區域,進入了柯伊伯帶,距離太陽大約162個天文單位(1天文單位是地球到太陽的距離,約1.5億公里),然而,它們離奧爾特雲還遠得很,還得上萬年才能接近。

奧爾特雲的內邊緣估計在2000到5000天文單位,外邊緣甚至能達到10萬天文單位(約1.6光年)。所以,飛出赫利奧圈只是邁出了第一步,要穿越奧爾特雲才是真正的起點。

既然方向不影響飛出太陽系的距離,那為什麼探測器大多選擇在黃道面內飛行呢?主要有兩個原因。首先,行星的引力彈弓效應,能幫探測器進行加速和轉向,節省燃料還能跑得更快。其次,行星、衛星、小行星這些主要目標都在黃道面附近,往這個方向飛方便近距離探索。

其次,如果單純為了“飛出太陽系”而造個探測器,不帶任何科學任務,那就跟往宇宙深處扔塊石頭沒啥區別,未來幾萬年內都不會有任何回音,對人類來說毫無意義,所以目前人造探測器的主要目的是探索太陽系里的天體,收集數據,飛出太陽系只是個附帶結果。

比如,旅行者1號和2號,最初的任務也是為了探索外行星,完成任務后由於無法回收,才繼續朝太陽系外飛去,不過旅行者號上面攜帶了一張鍍金唱片,裡面記錄了地球的聲音和圖像,科學家希望未來某一天能夠被外星文明發現。

總的來說,探測器不管往哪個方向飛,飛出太陽系的距離都差不多,沒有“向上飛更快”的說法。但沿著黃道面飛就不一樣了,探測器能借行星的引力彈弓加速,還能節省燃料。所以,人類發射的探測器大多選這條路,既能完成科學任務,又能盡量往外走一走。