为什么我们的宇宙飞船沿着黄道平面飞行?

我有一个朋友,不太懂天文和科学。有一天他问我这个问题:月亮在我们头顶上,不是吗?因为我们抬头就能看到。我估计我的想法也是被我们发射卫星的事实所验证的,因为我们发射卫星的时候,卫星似乎总是垂直向上发射的,以保证能够到达我们头顶的月亮或者天空中其他东西的高度。

答:我很长一段时间都忘不了他对宇宙的理解(比如他认为月亮和那些天体就固定在我们头顶)。从表面上看,这种理解似乎是有道理的。但我告诉他,他的想法没有一个是真的。我们太阳系的所有天体都在同一平面上。简单来说,我们的太阳系几乎是平的(更确切地说,叫黄道)。

他的想法也引起了我的思考:我们发射卫星,为什么不能直接让卫星以垂直于黄道面的角度射出太阳系?这些卫星到达地球上空的高度不是更好吗,还是“更高”的有利位置可以拍出更好的照片?

首先需要明确的是,地球也在黄道面(或者太阳系的平面)上运动,速度大概是每秒30公里!这意味着任何物体离开这个星球的速度都是其自身速度和地球公转速度的总和。举个例子,当你从飞驰的火车上扔出一个球,球的速度就是火车的速度和你扔球的速度之和。

所以为了把卫星垂直发射出太阳系的平面,你需要消耗大量的燃料来抵消卫星在地球轨道方向的动能。只有完成这一步,你才能垂直加速,卫星才能垂直飞出黄道。

我们仍然不知道将一颗卫星垂直射出太阳系需要多少燃料。但是因此,卫星肯定需要增加载荷,这就增加了卫星的质量。因此,从逻辑角度来看,这对美国国家航空航天局来说将是一项艰巨的任务。更不用说,这次发射任务要花很多钱。

你要知道太阳系里绝大多数天体都是在黄道面上运行的。而大部分吸引我们的天体,或者至少是我们想要探索的天体,都运行在太阳系的黄道面上。所以沿着太阳系黄道面发射卫星自然更有意义。

如果我们要设计一颗能直接飞出太阳系黄道面的卫星,大概也找不到什么有意义的发现。然而,如果卫星继续朝那个方向向上飞,它最终可能会飞入奥尔特星云。

事实上,我们不知道奥尔特星云的起点和终点。考虑一下:以旅行者1号目前的速度,它可能无法在未来300年内到达奥尔特星云。

旅行者一号

这是美国国家航空航天局航海家1号的艺术照片,它是离地球最远的人造物体。

但是,我们并不是没有发射过从太阳系垂直向上飞的卫星。

早在1990年,美国国家航空航天局和欧空局联合发射了名为尤利西斯的自动太空探测器。这个探测器的基本任务是进入太阳轨道,在不同高度观测太阳。

为了做到这一点,尤利西斯需要能够控制自己的轨道倾角离开太阳系的黄道面。要做到这一点,你需要在黄道平面内沿着通常的轨道去木星,然后利用木星的引力做一个垂直于太阳系黄道平面的弹射。

不仅尤利西斯,旅行者1号和旅行者2号的轨道倾角分别约为35度和80度,这意味着这些飞行器都是沿着涌入太阳系的黄道平面运行的。

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.科学abc- Ashish

圣本尼迪克特学院和圣约翰大学

北德克萨斯大学

欧洲航天局

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