太空飛行器為什麼不垂直於太陽系平面飛出太陽系？這樣不是更近嗎？

在宇宙中我們看到的大多數物質結構組成的系統都是扁平狀的，例如：行星系和恆星系，當然行星系可以組成巨大的星團，不過宇宙中的這些星團只可以在有限的時間內保持球形穩定狀態，在未來所有星團中的大多數恆星都會在引力的作用下被彈射出去，發生逃逸，我們的太陽系在很久以前也是從一個星團中逃逸出來的。

還有扁平狀的恆星系（星系）也可以在更大的空間尺度上在引力的作用下組成星系群和星系團，當然這些結構也是不穩定的，例如：我們的本星系群，在未來40億年後將會發生合併，組成一個更大的橢圓星系。因此，宇宙中最穩定的基礎物質結構當屬盤狀系統，而我們的太陽系的物質分布就是這樣的。

如果以行星分布來看，太陽系分為內太陽系、外太陽系和外海王星區域，在內太陽系中包括地球在內有四個巖石星球，它們由較重的元素組成，天體密度也較大。在內太陽系和外太陽系中間，也就是火星和木星中間還存在一片廣闊的空間區域，那裡分布到大約50萬顆小行星，稱為小行星帶。

在小行星帶以外的外太陽系有四顆氣態星球，它們由大量的氣體組成，密度也相對較低，但是體積更大。在海王星之外是更加廣闊的太陽系空間，我們在這裡發現了很多類似於冥王星的矮行星，還有充滿無數小行星的柯伊伯帶，不過由於距離太陽比較遠，我們無法通過望遠鏡觀測獲得這個區域更多的信息。

我們以冥王星為界，那麼太陽系只有地球到太陽距離的50倍，也就是50個AU，0.08%光年！如果以柯伊伯帶界，那麼太陽系的範圍將達到500個AU。這說明我們常認為的以行星天體組成的太陽系其實只佔了太陽系非常小的區域。不過以上說的這些天體，不管是行星、矮行星還是小行星基本上都處在同一軌道平面上運行，也就是太陽的黃道面，它們之間的夾角非常小，因此以這些物質分布的情況來看我們的太陽系就是一個扁平狀的圓盤。

如果我們人類只是想簡單地飛出太陽系，是不是可以選擇往圓盤的上方或者下方飛？就能很輕鬆的進入星際空間？如果只是以以上的行星分布的觀點來看確實沒錯，但是我們的太陽系可沒這個簡單，因為在我們尚不了解的柯伊伯帶之外，還存在著早期太陽系形成時遺留下的物質，這些物質的總量大約有5-100個地球質量，但它們都是體型十分小冰凍天體，圍繞太陽在各個方向上形成了極為橢圓或拋物線狀的軌道，因此奧爾特雲表現出了球形結構。

我們能發現奧爾特雲的原因是，球狀結構十分不穩定，每隔一段時間就有小行星在引力的攝動下被拋射到太陽系內部，並且軌道周期長達10萬年之久，因此我們推斷在柯伊伯帶以外還有非常遙遠的物質雲。上圖可以看到在奧爾特雲面前，我們傳統上認為的太陽系大小只能望其項背，奧爾特雲距離太陽約50000～100000個天文單位，半徑差不多為1光年。

如果以奧爾特云為界的話，我們人類想要簡單的飛出太陽系的話，不論朝哪個方向都是一樣的，不存在垂直於行星盤就能直接離開太陽系的說法。其實這並不是主要的原因。我們不垂直往上飛的原因還有兩個特別重要的因素：

太陽系的主要引力源。

上文說了我們太陽系中大量的天體、物質結構以及分布，但是這些物質總量其實在太陽面前都是毛毛雨。太陽系雖然廣闊，物質豐富，但絕大部分的質量都集中在了太陽身上，毫不誇張地說，太陽自身就佔了太陽系總質量的99.86%，木星佔了0.1%，剩下0.04%就是其他物質。看到了太陽系中這樣的質量分布情況，相信你已經很清楚為何我們不選擇往上飛，因為不管往哪飛，最主要的就是克服太陽的引力。

而且如果我們選擇在行星盤內飛行，雖說太陽的引力巨大，但是當我們靠近其他天體時，由於距離更近，這些天體就能為飛行器提供對抗太陽引力的力，也就是我們常說的引力彈弓效應，通過其他天體的引力對飛行器進行加速，可以節約很多能源，讓飛行器更快的達到太陽系邊緣。

我們發射探測器的目的是什麼？

人類目前雖然可以進行深空探索，但以我們現在的能力只能說鞭長莫及，只能在太陽系內瞎轉悠，人類從航天事業發展以來，更多的科學目的是去探測太陽系內遙遠的行星及其衛星，並不是只想簡單粗暴地把探測器送出太陽系，這樣做完全沒有意義。

記住，我們的目的是為了探測太陽系內的行星，所以我們必須讓探測器沿著行星盤往外飛。

讓太空飛行器往行星盤上方飛並不能飛出太陽系，只能飛船行星盤，而且這個過程也相當「費油」，最主要的是，我們人類發射探測器是為了科學考察，而不是粗暴地往星際空間扔「垃圾」。