美国1977年发射的旅行者1号确实在行星轨道的平面上飞行,总距离211亿公里,只有0.002光年。
要飞出太阳系所在的奥尔特云,彻底摆脱太阳引力,还需要2万年。
旅行者1号在垂直太阳系能不能飞快一点?太阳系是平的,不代表太阳的引力场是平的。
太阳的引力场是一个球形结构,和包括黑洞在内的所有行星的引力场一样。
黑洞的引力场看起来像个洞,洞是平面结构。引力场不是平面的洞,是三维的洞,从任何方向看都是洞。
黑洞周围的基板也是平的,所有的星系,包括太阳系,因为自转,结构都是平的。
在太阳系形成初期,它是一个巨大的星云,由大量的气体和尘埃云组成。
在重心处,星云物质坍缩并聚集成原来的太阳。
在外围,没有落到太阳表面的物质围绕重心向一个方向旋转,形成吸积盘。
吸积盘上的物质合并成一颗行星。
所有的行星从诞生的那一刻起就围绕着太阳转。吸积盘所在的虚平面就是所谓的黄道平面,太阳系的所有行星基本上都位于这个平面上。
到目前为止,人类所有的宇宙飞船都将在黄道上运行。
我们看不到太阳的南极和北极,也没有航天器观测过它们。
行星围绕太阳公转的方向。我们定义北极的方向,指向北极星。
站在太阳的北极空看太阳系,所有的行星都是逆时针旋转的。
行星公转的同时也自转,自转的方向大多与公转的方向相同。
只是金星和天王星的自转方向和公转周期不同。
金星的自转方向是顺时针,而天王星的自转方向位于黄道面上。
行星不倒向太阳的原因是因为它的自转。
行星在引力场中的运动。重力场中的所有物体都在加速。旋转的物体也在做加速运动。
与重力竞争的是旋转行星的向心加速度。
正因为如此,任何物体在引力场中的运动都不是直线,而一定是圆或者椭圆。
实际上,所有的行星都是以椭圆的形式绕太阳运行,只是偏心率不同。
圆的偏心率为零。圆被认为是椭圆的一种特殊类型,正如正方形被认为是矩形的一种特殊类型一样。
地球轨道的偏心率很小,只有0.0167,所以地球轨道几乎是圆形的。
火星的轨道偏心率更大,为0.0935。在我们太阳系中,水星和冥王星的轨道偏心率最大,水星为0.2056,冥王星为0.2488。
彗星通常有极其偏心的轨道。比如哈雷彗星的轨道偏心率是0.967。
飞出太阳系的航天器必须走椭圆曲线。太阳位于椭圆的一个焦点上,椭圆的偏心率越高,另一个焦点离太阳越远。
如果另一个焦点在太阳系的引力范围之外,那么飞船就可以沿着这条曲线飞出太阳系。
从地球表面起飞,即使垂直于太阳系黄道飞行,在任何情况下都不可能直线飞出。
正确的飞行方式可以节省燃料。沿着行星的公转方向飞行,可以利用地球的线速度。
地球公转的平均线速度是每秒30公里。太阳系逃逸的第三宇宙速度是每秒16.7公里。
要知道这个16.7 km/s是30 km/s的速度叠加后飞船燃料提供的附加速度。
沿着地球公转方向飞向太阳需要每秒16.7公里。
如果垂直飞行,只朝太阳的南极或北极方向,速度就会变成每秒46.7公里。
所以垂直飞出太阳系比较困难。可能还没飞出来,就直接掉到太阳底下了。
绕地球发射卫星,也是尽量朝着地球自转的方向发射。
第一宇宙的速度是每秒7.9公里,地球赤道自转的线速度是每秒464米。这样沿着地球自转方向可以接收到约5%的燃料。
这就是为什么几乎所有的火箭发射都要向东飞,除非有特殊要求。
垂直飞出太阳系的唯一可能是降落在太阳的南极或北极。太阳表面的重力加速度是29 g,5000度高温。
即使不考虑飞船被烧毁,使用化学火箭,推力也要达到地球的29倍。
如果像土星五号一样大的火箭从太阳上起飞,它将需要150个发动机,产生10万吨的推力。
一个土星5 F1火箭发动机每秒消耗788公斤煤油,所以火箭的燃料会在几秒钟内耗尽。
火箭一离开太阳表面10米,燃料就会耗尽。
垂直飞出太阳系,任何化学火箭都做不到。
目前地球的文明程度只有0.7~0.75,垂直飞出太阳系。目前地球人玩不了。
只有地球文明达到2级,才能建造环绕太阳的戴森球体并降落在太阳极空,必须使用核动力火箭才能垂直飞行。