旅行者1號越飛越慢,太陽系深處有什麼力量在阻擋?

2020-12-22 火星科普

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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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    2號的新發現:天王星也「漏氣」旅行者2號在太陽系中遨遊八年半了,接下來終於要迎接它的下一個階段。那天是1986年1月24日,不久之後,旅行者2號將會遇見神奇的第七顆行星,冰冷的天王星。這張照片是1986年1月14日,旅行者2號接近天王星時拍攝的。朦朧的藍色是由於天王星大氣層中的甲烷吸收了紅色波段的光。
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    我覺得現在有部分科學家應該已經有些後悔了,並不是說旅行者號探測器的科學任務有啥問題,它們設計的目的就是為了探測外太陽系的行星,而且旅行者號任務非常成功,為我們發回了大量的外太陽系行星及其衛星的重要信息。
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    為此,1972年NASA發射了實驗飛船——先驅者10號,載著人類的期望飛向太空。這艘無人駕駛宇宙飛船就像太陽系先驅者一樣,當時創下了許多世界第一的紀錄。當時先驅者10號是地球上飛行最快、最遠的人工物體。它首次穿過小行星帶,飛向太陽系深處,探測木星和土星,並首先飛過太陽系八大行星的範圍。
  • 或許我們永遠也飛不出太陽系!
    截至2020年旅行者1號已經在宇宙只孤單的飛行了43年之久,飛行距離已達200多億公裡,但如果換成光年單位來計算,就連1光頭都沒有飛出去,或許我們永遠也飛不出太陽系。旅行者一號過去人們普遍任為,冥王星就是太陽系的邊緣,只要它穿過冥王星就相當於飛出太陽系,但這個答案明顯就是不正確的,科學家們提出了一個新理論,只要宇宙中的天體,受到太陽引力的影響,
  • 旅行者飛行227億公裡後,回望太陽系,發現一大團物質快速追來
    旅行者飛行227億公裡後,回望太陽系,發現一大團物質快速追來隨著科學技術的發展,人類也開始了對宇宙的探索,早在上個世紀70年代,美國宇航局就先後發射了旅行者1號和旅行者2號。而經過了整整40多年的飛行,旅行者1號和旅行者2號都已經成功穿越了日球層頂,進入了星際空間當中,開始朝著太陽系的邊緣飛去,目前旅行者1號距離地球已經達到了227億公裡,旅行者2號也達到了188億公裡,它們還將繼續前行。
  • 旅行者1號的最終目標會到底哪裡?可能結果你不會想到
    於是在1977年,科學家先後發射了旅行者1和旅行者2號星際飛船,它們的目標都是朝著太陽系外前進,走出太陽系搜尋可能存在的外星文明。那麼旅行者號飛船是如何實現搜尋外星文明的任務?其它這種搜尋是一種被動式的方式,相信很多朋友都知道,不管是旅行者一號飛船還是旅行者二號飛船,它們都攜帶著一終「金唱片」。
  • 再見,旅行者2號:我們終會在宇宙盡頭重逢
    在數不勝數的探測器裡,有兩個最為特殊,它就是旅行者兄弟:旅行者1號和旅行者2號。旅行者1號的任務,是到訪木星和土星,而旅行者2號的任務更大,它要觀測木星,土星,天王星和海王星。在人類探索宇宙的歷史上,旅行者兄弟可以說打開了新世界的大門,尤其是旅行者2號。
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    在茫茫的宇宙空間中,有兩個探測器正在探索著人類之前從未涉足過的區域,這兩個探測器就是著名的旅行者1號(Voyager 1)和旅行者2號(Voyager 2)。1977年,上述幾顆行星果然運行到了太陽系的同一側,而科學家們也早已準備好了旅行者1號和2號探測器,正所謂「機不可失,失不再來」,他們果斷在當年的8月20日首先發射了旅行者2號,然後在接下來的9月5日發射了旅行者1號。