我们知道,太阳系基本上是一个平面,八大行星及矮行星、小行星等所有天体,都是在一个平面上围绕太阳公转。当然,黄道面也不是绝对的平面,个别天体有倾角,但不大。科学家将我们所处的地球设为零度,那么其他天体多多少少都有一点倾斜的。八大行星中,水星的轨道倾角最大,约为7度,而天王星的倾角最小,约为0.6度。而矮行星冥王星的轨道倾角最大,约为17度多。

有哪一艘探测器飞出太阳系了(如果探测器垂直于太阳系黄道面飞行)(1)

太阳系黄道面

但即便是冥王星的17度倾角,放在垂直90度中,也是不大的。因此,从遥远的太空中看太阳系(假如能做到的话),太阳系还是一个平面。其实,不光是太阳系,银河系也算是一个平面,只不过银河系的中心位置鼓起来,像两个斗笠扣在一起一样。

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银河系

那么问题来了,人类整天梦想走出太阳系,为此殚精竭虑,不懈努力,但依旧是困难重重,难以实现。目前,走出地球家门最远的是旅行者一号探测器,它于1977年发射,至今已经不停地飞行了整整44年了,它现在位于柯伊伯带的外缘,距离地球225亿公里,但它依然没有飞出太阳系,因为外围还有奥尔特云,奥尔特云很厚,旅行者一号要穿越奥尔特云,最低还得3万年。只有飞出奥尔特云,才算是真正地飞出来太阳系,才能脱离太阳引力束缚。既然这样,那探测器为何不直接向上或向下飞呢?如果以垂直于太阳系黄道面飞行,不是可以更快、更直接的飞出太阳系了吗?干嘛要顺着各个天体的位置往边上飞呢?

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太阳系绕银河系运行图

其实,一开始我也是这样想的。咱们让探测器直接往上飞或者直接往下飞,不是更加方便地飞出太阳系了吗?答案是:不能!理由很简单粗暴,太阳是个很大很大的球体,它的光和热是辐射到四面八方的,是立体性的,同理,它的引力也是360度全方位的。什么叫飞出太阳系呢?说白了就是脱离太阳引力束缚。你往上飞或往下飞,跟往边上飞,道理是一样的,太阳的引力不会因为你垂直往上飞就小了,也不会因为你往边上飞就大了,太阳的引力范围约2光年左右,只有飞离这么远,才能算飞出太阳系。

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冥王星的公转轨道倾角最大

那么,沿着各大行星的位置顺序往边上飞有什么好处呢?答案也很简单,有两条:一是获得行星引力效应,为探测器加速。例如旅行者一号,就借助了木星和土星的引力弹弓效应,从而获得加速,最终速度达到最大每秒21.6公里,超过了第三宇宙速度,才飞到了柯伊伯带。二是顺便捎带探测一下沿途的天体,比如旅行者一号就顺便“考察”了木星和土星,并对它们的卫星也做了探测。旅行者一号也是迄今为止飞得最快的人造飞行器。

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旅行者一号探测器

所以,探索宇宙,走出太阳系,一定是沿着各大行星往外飞,顺便探测一下沿途的天体,否则没有意义。

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扭曲时空

经过近年来天文学家的研究表明,太阳系比原来认为的要大得多,人类要走出太阳系还很困难。太阳系的最外侧行星就是海王星,但这仅仅是五六十亿公里的距离,而太阳系的直径高达2光年,飞到冥王星的位置,连太阳系千分之一的路程都没过,而旅行者一号飞了44年,才飞了不过千分之一的路程。因此,要飞出太阳系,指望人造的探测器,恐怕是完成不了这个任务。只能等待科学家发明出速度更快的飞行器,才有希望飞出太阳系。

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旅行者1号探测器携带的镀金唱片

那假如我们有了光速飞行器,要走出太阳系的家门,是否还困难呢?答案是:能做到,但也不容易!即便是有了光速探测器,穿越太阳系也要一、二年的时间,要探索银河系,更是痴人说梦。但是,但是,但是,重要事情说三遍!人类是绝不可能制造出光速飞行器的,从理论上就绝无可能。根据爱因斯坦的相对论原理,速度越快,质量越大,能量越高。要接近、达到或超过光速,起码要达到太阳能量的10亿倍以上,这是非常恐怖的。

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时空被扭曲

不过,科学家们对此比较客观,他们说一万年以后人类有可能制造出以曲率引擎作为动力的宇宙飞船,该飞船的速度有望超过光速。所谓曲率引擎,就是改变前进中的飞船的时空,将飞船前面的空间弯曲压缩,飞船后面的空间弯曲扩大,这样改变时空结构,时间就会被大大缩短,从而使飞船的速度大大提高。一句话,曲率引擎就扭曲飞船前后时空,从而间接改变飞船速度。

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曲率宇宙飞船

但是,这只是设想,也可能是一厢情愿。因为即使能做到扭曲时空,但飞船用什么材料做也是个问题。因为飞船前后强大的引力场,能将一切撕碎。经过计算,科学家发现,要将时空扭曲,飞船要接受接近黑洞边缘强度的压力,这是目前任何材料都不具备的。

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时空被扭曲

在那种压力下,连光都被吞噬,无法逃脱,何况是地球上的金属材料呢!

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