旅行者1號越飛越慢,太陽系深處有什麼力量在阻擋?

2020-12-03 火星科普

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

迄今為止,43年前出發的旅行者1號是離開地球飛得最遠的太空飛船。旅行者1號正以17公裡/秒的速度在蛇夫座方向前進,目前距離太陽223億公裡,它發出的信號以光速傳回地球需要將近21小時的時間。

旅行者1號飛入太陽系深處,去往前所未知的地方。然而,旅行者1號的速度在持續下降,從最初出發時的最高38公裡/秒降為目前的17公裡/秒,速度已經下降了超過一半。

那麼,為什麼旅行者1號的速度會不斷變慢呢?太陽系深處是否有未知的力量在阻止旅行者1號飛行呢?旅行者1號未來會被太陽吸引回來嗎?

時至今日,雖然旅行者1號還能與地球進行通信,但它早已耗盡用於推進的燃料。旅行者1號攜帶的鈽核發電機可以再給儀器供電5年,但它無法給飛船提供前進的動力。

儘管如此,旅行者1號仍然可以飛入星際空間中,不會被太陽的引力所束縛住,更不會被吸引回來。這是因為旅行者1號的飛行速度很快,始終快於它所處位置的太陽系逃逸速度,所以旅行者1號不需要任何動力,僅依靠慣性就能飛出太陽系,只是時間的問題。

旅行者1號離開地球時達到的最快速度不到40公裡/秒,它還沒有能力飛出太陽系。可能有些人會納悶了,第三宇宙速度只有16.7公裡/秒,旅行者1號的速度遠大於此,它完全可以脫離太陽系,但為什麼說不行呢?

根據牛頓力學計算可知,在地球軌道上,太空飛行器無動力飛出太陽系所需的速度要達到42公裡/秒。但由於地球本身以30公裡/秒的速度繞著太陽公轉,所以充分利用地球的軌道速度,所需的逃逸速度將會下降到12公裡/秒。不過,從地球上出發的太空飛行器還要克服地心引力作用,所需的初速度還要再大一些,計算結果為16.7公裡/秒,這就是第三宇宙速度。

需要注意的是,第三宇宙速度是相對於地球而言,以地球作為靜止坐標系。而旅行者1號的速度是相對於太陽而言,以太陽作為靜止坐標系。旅行者1號的初速度並沒有達到42公裡/秒,所以沒有達到太陽系逃逸速度。

但好在旅行者1號趕上了百年一遇的天文事件,它可以一口氣相繼飛越太陽系中兩顆質量最大的行星——木星和土星。經過木星的引力加速之後,旅行者1號獲得了逃逸太陽系的速度。而經過土星引力的進一步加速,旅行者1號成為目前飛行最快的星際飛船。

至於為什麼旅行者1號不斷減速,原因在於太陽的引力作用始終存在。旅行者1號飛出太陽系需要克服太陽引力做功,而它已經沒有動力,所以必定有部分的動能會轉化為勢能,導致速度下降。

但不管怎樣,旅行者1號註定會進入浩瀚的星際空間中,不再會回到太陽系中,時間估計是在1.8萬年之後。由於旅行者1號的速度沒有達到第四宇宙速度,也就是擺脫銀河系引力束縛的逃逸速度,估計為500公裡/秒,所以旅行者1號不會飛出銀河系,而是會像太陽一樣繞著銀河系中心運動。

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  • 旅行者1號2號已經飛出太陽系了嗎?太陽系有多大?
    旅行者1號探測器於1977年9月5日發射升空,比同年8月20日發射的雙胞胎旅行者2號晚了16天,在對木星和土星及土衛六展開了探測後,直接向宇宙深處進發。截至2019年2月22日,旅行者1號距離地球約145個天文單位(220億公裡),相當於145倍地球到太陽的距離,是距離地球最遠的人造物。那它是否已經離開了太陽系範圍呢?我們得先弄清楚太陽繫到底有多大,太陽系的邊界到底在哪。
  • 旅行者1號品嘗太陽系外味道
    「目前,旅行者1號所處空間環境已經滿足前兩個條件,它所接收的宇宙射線比以往增加了2倍,所接收的太陽輻射的高能粒子卻只有以前的1%,但探測器的磁力計還未發現磁場方向的偏轉。」龐之浩說,「美國航空航天局之所以認為旅行者1號還沒有飛出太陽系就是因為這個條件還沒有滿足。但是旅行者1號確實已經到達太陽系的邊緣了。」就像我們兩個國家的國界上有界碑一樣,越過界碑就算出了國。
  • 旅行者2號行駛178億公裡,遇到高溫火牆阻擋,人類走不出太陽系?
    1977年美國NASA發射旅行者2號,旅行者號攜帶人類期望,成功進入了宇宙中,它的主要目標是向太陽系飛出,飛出太陽系的過程中,先後經歷了木星、土星、天王星等等,受到木星引力的影響,讓它加快太陽系外飛行,如果它在沒有任何動力的情況下,按照太陽系內的引力慣性作用,能成功飛出太陽系,可是它到達太陽系邊緣的時候
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    自從旅行者1號發射之後,它一直往太陽系邊緣運行,時隔幾十年的時間,它還沒能走出太陽系,甚至讓眾多科學家們比較疑惑,令人意外的是旅行者1號在運動的過程中,竟然發現了一個神秘保護罩,讓它不得不停止下來,這個神秘保護罩又是什麼呢?誰阻擋旅行者1號?
  • 旅行者1號的速度越來越慢,未來會被太陽的引力拉回來嗎?
    在人類向宇宙發射的眾多探測器中,旅行者1號無疑是最受矚目的,它於1977年9月5日發射升空,歷經40多年,飛越了200多億公裡的距離,現在已經成為了距離地球最遠的人造天體。如今的旅行者1號正向著太陽系外的星際空間繼續前進,大家都希望它能夠成功地飛出太陽系。
  • 旅行者二號傳回了什麼?科學家看到希望,太陽系的真面目暴露
    在收集到這些數據之後,科學家就可以繪製太陽系外側的「圖景」,以便我們可以觀察到太陽系以外的風採。不過呢,雖然旅行者2號探測器已經進入了星際空間,但這並不是盡頭,這才是它新旅程的開始,這是它正式離開太陽系,進入了新的宇宙環境探索,邁向新的徵程。那麼旅行者2號探測器到底發現了太陽系外面什麼秘密呢?
  • 42年的旅行後,「旅行者號」傳回:太陽系邊緣溫度高達31000度!
    科學研究表明,決定溫度的高低取決於物質內分子運動的劇烈程度,而越接近真空的環境,分子的運動就越緩慢,溫度也就越低。為了揭開這個神秘的面紗,美國宇航局於1977年先後發射了兩艘探測飛船:旅行者一號以及旅行者二號無人,其目的有兩個,一是希望在探索太陽系的同時能夠「偶遇」地外生命,其二則是走出太陽系,去探索宇宙的更深處。經過了42年的漫長旅行後,這兩艘宇宙飛船已經飛越了太陽系的內邊緣,除了無法擺脫太陽的巨大引力外,它們已經基本上不再受到這顆恆星的任何影響。
  • 越飛越遠的「旅行者1號」,是如何與地球保持聯繫的?
    比方說1977年從美國發射離開地球的「旅行者1號」,如今已經在宇宙中遊蕩了42年的時間,名副其實的成為了一名「旅行者」,如今,它已經飛抵太陽系的邊緣,朝著銀河系的中心地帶前進。在過去的42年中,旅行者1號在太陽系中前行,為我們傳回了很多非常有價值的珍貴資料圖片,它曾經近距離拜訪過木星和土星,也是人類歷史上第一臺拍攝了土星、木星以及它們的衛星群高清照片的空間探測器,如今,旅行者1號也成為人類發射的所有探測器中,距離我們最遠的一個。
  • 旅行者1號拍到了什麼?飛越200億公裡後,內容讓人深思!
    旅行者1號拍到了什麼?飛越200億公裡後,內容讓人深思!想必這張被稱為暗淡藍點的圖片很多人都看過,這是旅行者1號在離開地球之後所拍攝下來的,這張照片上出現之後,引發了全人類的深思,我們究竟是誰?我們究竟從哪裡來?
  • 旅行者1號快要飛出太陽系了?
    旅行者1號是由美國宇航局研製的一艘無人外太陽系空間探測器,重815千克,於1977年9月5日發射,截止到現在仍然正常運作。
  • 難道無法逃離太陽系?旅行者2號飛行43年,仍看不到太陽系盡頭
    1號探測器比旅行者2號探測器更遠,目前旅行者1號探測器是離地球最遠的無人飛船。>之所以旅行者2號的飛行距離相對較近,主要是因為它的飛行軌跡與旅行者1號不同,旅行者1號探測器在完成對木星、土星的探索以後,就朝著太陽系外飛去,而旅行者2號探測器不僅僅對木星、土星進行了探索,還對天王星、海王星這兩顆氣態行星也進行了飛越。
  • 旅行者1號將停止?太陽系外有「能量罩」,難怪無法飛出太陽系!
    太陽系外有「能量罩」?人類被困住了?一切都和地外文明有關?自從人類航天技術高速發展後,讓人類一睹宇宙風光,進入宇宙後讓大家產生了很多天馬行空的想法,可是仍然有很多問題困擾人類,人類幾十年的時間都沒能飛出太陽系,對此很多國家把自己的探測器發射進入太陽系內,目的是為了讓探測器走出太陽系,說起探測器我們不得不提一下旅行者1號,它在太陽系移動的過程中竟然發現了保護罩,對此不得不停止運行,這是怎麼回事?
  • 旅行者2號突然恢復與NASA的聯繫,這顆探測器曾遭遇過什麼?
    「皮殼」,有人認為旅行者2號的速度不斷降低的原因就是受到了「皮殼」的阻擋,事實上在上世紀曾有科學家提出過太陽系有「殼」的說法,「無線電之父」尼古拉·特斯拉提出了多個超前的預測,其中就預測了太陽系受到皮層殼的包圍,雖然這層皮殼能有效保護來自系外的威脅,但也讓人類無法突破這層皮殼完全離開太陽系,從目前旅行者2號的速度不斷減慢的情況來看,想要完全離開太陽系可能還需要300年的時間。
  • 30年後 飛出太陽系的旅行者2號又有新發現
    1986年1月24日,旅行者2號飛越太陽系的第七顆行星天王星,並向地球傳回了數千張圖像,以及大量關於這顆行星大氣和磁場環境的科學數據和測量數據。圖1:1986年,旅行者2號探測器飛越天王星當時,旅行者2號收集到的數據為科學家們提供了一次前所未有的機會,讓他們得以直接觀察太陽系的冰態巨行星。
  • ​失控8個月,已飛188億公裡的旅行者2號傳回兩個字,啥情況
    正是有這些深空網絡的幫助,我們人類才能走向宇宙深處。到現在為止,已經有不少探測器朝著太陽系外側飛去了。在完成了對木星、土星的探索以後,旅行者1號探測器朝著太陽系外飛去,現在距離我們地球已經超過150個天文單位,即超過了225億公裡。按照當前旅行者1號的飛行速度及方向,大約需要繼續飛行73600年才能經過半人馬座比鄰星。
  • 太陽系真的很小?旅行者1號探測器,還要1.7萬年才能飛出去
    這一發現,讓本來抱著要飛出太陽系的旅行者一號探測器,越飛越絕望,在旅行者1號升空的時候,那時候認為的太陽系邊界才幾十億公裡,但是飛了30多年後,才發現跟整個太陽系的大小比起來,它才剛起步。人類在2006年的時候,發射了另一個深空探測器「新視野號」(新地平線號),其沒有旅行者1號的境遇,就是現有技術下,利用其強大的動力,強行提升速度,把速度拉升到14.5公裡/秒,在對其目標行星——冥王星進行觀測,完成預定目標後,也一頭扎入宇宙深空之中,目前離地球大約69億公裡。
  • 美國"旅行者1號"成首個飛離太陽系飛行器
    據NASA消息 美國1977年發射的「旅行者一號」探測器,成為有史以來第一個離開太陽系的人類製造的飛行器。「旅行者一號」又被稱為「航海家一號」。「旅行者一號」於1977年9月5日發射,35年後,於2012年8月進入星際空間,北京時間2013年9月13日凌晨2:00,NASA通過新聞發布會正式確認旅行者1號進入星際空間。驗證的方式是藉助2012年3月的日冕物質拋射測定。科學家說,旅行者一號的儀器顯示,它已經穿過太陽風,飛出了太陽系外緣,現在正在恆星之間飛行。
  • 旅行者1號飛行43年,在太空遇到什麼?究竟有沒有飛出太陽系?
    宇宙在140億年前一次大爆炸中形成,而地球則誕生於46億年前的原始太陽星雲,地球是太陽系中的一員,太陽系又歸屬於宇宙,並且在宇宙中有無數個太陽系般的星系,宇宙如此之大,人類對它的研究可以說微乎及微,目前而言,人類也僅僅只是對太陽系中地球周邊的幾個星球開始探測研究而已,就比如今天所介紹到的旅行者1號,也就是由美國宇航局研發的一艘無人空間探測器
  • 太陽系外有一堵「牆」,旅行者1號被什麼擋住了?
    遇到這種困境,人類退而求之放棄載人飛出太陽系,只能選擇發射深空探測器先去太陽系外探探路,因此人類在70年代相繼發射4個深空探測器,這4個深空探測器分別是先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號,其中旅行者1號是這4個深空探測器中飛得最快、飛得最遠的深空探測器,從1977年3月發射升空開始,旅行者1號在太空中孤獨地飛行了40多年,飛行距離高達220億公裡,本來這個距離已經遠遠超過太陽系的舊邊界
  • 旅行者1號如何標註出太陽系的位置?
    42年前,美國宇航局(NASA)把旅行者1號送上太空,去追趕早半個月離開地球的旅行者2號。此後,經過木星和土星的引力加速,旅行者1號成為能夠飛出太陽系的星際探測器,它很快超過了旅行者2號以及更早出發幾年的先驅者10號和11號。