美國的旅行者一號已經飛出地球40多年了,為什麼沒有被其他天體捕獲或者撞上小行星?

西洋參情滿天下



美國的旅行者一號從1977年發射升空以來,迄今為止已經在茫茫太空中飛了41年了,旅行者一號的最初目的是利用太陽系行星百年一見的特殊幾何排列來進行加速,從而儘可能的探測太陽系絕大部分行星,不過在探測完木星土星和它們的衛星之後旅行者一號已經偏離了預定的航線,從此只能向太陽系外飛去,而探測太陽系外側行星的任務就交給了旅行者二號。

旅行者一號藉助土星的引力彈弓效應加速離開黃道面之前就已經穿過了位於火星和木星之間的小行星帶,但旅行者一號包括後來的旅行者二號在穿越小行星帶時都沒有和小行星發生物理上的碰撞,但這並不是因為科學家在事先計算好了旅行者一號的飛行軌道,而是因為旅行者一號基本不可能撞上小行星。


位於火星和木星之間的小行星帶雖然有50多萬顆小行星,但這些小行星分佈在寬度達到4億公里的空間之內,如此大的空間讓小行星之間的平均距離達到了50萬千米以上,地球和月球之前的距離才38萬千米,也就是說直徑不到10米旅行者一號在小行星帶飛行是無法撞到任何一顆小行星的,因為小行星之間的距離太長了。

目前旅行者一號的速度已經達到了17km/s,這個速度已經超過了太陽系16.7km/s的逃逸速度,所以旅行者一號是可以離開太陽系的,幾十年前旅行者一號就離開了太陽系行星質量最大的木星,現在已經飛到了太陽系的邊緣,太陽系的邊緣天體的引力是無法捕獲旅行者一號的。


宇宙探索未解之迷


這個問題其實很簡單,就是認知偏差。

我們課本上標註的太陽系天體看起來距離很近,加上火星和木星之間的小行星帶,會顯得太陽系的天體密度很大。

其實非也,宇宙空間極其空曠。

宇宙到底又多空曠呢?

我們都知道原子核與電子的距離極其遙遠,電子距離原子核就相當一個人站在北京,一群電子在100公里外繞這個人旋轉。形象一點,你現在站在北京,有一群人(電子)在天津繞著你旋轉。中間全是真空。這就是原子內部的空曠。

或許原子內部的空曠已經震撼到你了。但是我想說,這和宇宙的空曠比起來根本不值一提。

地球到月球之間的距離看起來很近,比如這樣

其實那就是課本為了簡化而已,事實上地月距離卻是這樣


地月直接的距離完全可以塞進其他七個行星

旅行者一號從地球發射出去,現在飛到奧爾特星雲。其中經過了五大行星和小行星帶。

地球距離火星平均距離2.28億公里。除了中間飄蕩的小行星和碎塊基本都是真空。旅行者一號在地球火星之間遊蕩,就只佔它們距離的億分之一的空間。就相當輪船在太平洋中游蕩。

宇宙的空曠遠超想象。所以旅行者一號撞死天體的概率不足億分之一。撞上小行星的概率就更低的可憐,甚至比你連中三天500萬大獎的概率還低。當然,這都沒有考慮引力因素。

旅行者一號之所以沒有被天體引力俘獲,在於人為計算好了路徑。

以後旅行者一號核動力電池耗盡,或者就會失控。那麼旅行者一號撞向小行星的概率基本忽略不計,因為小行星引力不強。但很有可能被大質量天體的引力俘獲。旅行者一號的歸宿也就是被天體引力俘獲繞其旋轉,或者撞向它。

如果命好,繞過了引力俘獲,其最後的結局也是飛向銀河系中心的黑洞。


科學認識論


簡單來說,宇宙空間非常非常的空曠,只要事先設計好旅行者1號的飛行線路,保證它不會撞上行星,那麼,探測器與其他天體相撞的可能性極小。

在發射之前,旅行者1號的大致飛行路徑已經被設計好。通過把旅行者1號加速到足夠快的速度,它能近距離飛掠兩顆氣態巨行星(木星和土星)而不被它們的引力捕獲。並且旅行者1號還能利用兩顆氣態巨行星的引力彈弓效應進行加速,從而超過擺脫太陽系所需的逃逸速度。

只要避開行星,旅行者1號與諸如小行星這樣的小型天體發生碰撞的可能性很小,因為太空實在太廣闊了。哪怕大如太陽這樣的恆星,它在宇宙中的存在仍然是微不足道的。要知道,太陽的直徑為140萬公里,而與太陽最近的恆星(比鄰星)遠在40萬億公里之外。雖然太陽系中有不少的小行星密集區域,比如小行星帶、柯伊伯帶,但小行星之間的距離仍然非常遙遠,旅行者1號幾乎不會撞上它們。

四十多年過去了,旅行者1號還在太空中飛行。在未來,旅行者1號會依靠慣性以兩億多年的公轉週期持續繞行銀河系,因為它在浩瀚的空間中撞擊其他天體的概率很低。


火星一號


答:一是人為控制飛行器,避免被大天體的引力捕獲;二是撞上小天體的概率非常非常低,和買彩票中一等獎差不多。

旅行者一號在1977年9月5日升空,現已經飛了41年,距離地球216億公里,在2013年宣佈飛出了太陽風頂層,進入星際空間。

在這41年的時間裡,旅行者一號之所以沒有被其他天體捕獲,主要有這麼兩個原因。

一、主動控制

旅行者一號在大行星附近,利用了木星和土星兩顆行星的引力進行加速,只要控制得當,就不會被行星的引力捕獲。

而它的姐妹探測器“旅行者二號”,利用了木星、土星、天王星和海王星,一共四顆行星的引力進行加速。

圖中我們可以看到,旅行者二號在接近大行星之後再遠離,其速度都得到了提升;由於旅行者二號為了詳細探訪海王星,所以在海王星處主動減速,這也是最終速度比旅行者一號慢的原因。


二、撞擊概率

我們看到的大多數太陽系圖片,會很明顯地看到小行星帶和柯伊伯帶中,存在大量的小天體,給人一種密集感;實際上並不是這樣的,這些小天體的大小,相對於太陽系尺度來說微不足道。

按照比例來看,如果把柯伊伯帶的直徑,縮小成1000公里,那麼其中的天體,最大直徑也沒有超過0.1米,而旅行者一號的尺寸縮小到0.1微米。

而且這些小天體的分佈,也沒有圖中那麼密集,如果你到了太陽系上方用肉眼觀看,其實除了太陽外,你什麼都看不到;旅行者一號在空間中穿行,隨機撞上小天體的概率是幾百萬分之一,和買彩票中一等獎的概率差不多。


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艾伯史密斯


旅行者1號於1977年9月5日在美國佛羅里達發射升空,至今已經41年過去了。是目前人類飛行最遠的航天器了,現在距離我們大約140個天文單位(日地平均距離,大約1.5億公里)。

這麼長的時間、這麼長的距離為什麼沒有被其他天體捕獲或者撞上小行星?

對於這個問題我們可能有一個誤區,在一些影像或者圖像中我們可能看到過密集的小行星群,在太陽系內主要介於火星和木星軌道之間,大約是在2.17-3.64天文單位範圍之內。看著圖片可能給我們的第一感覺就是密密麻麻的一片,但實際上並沒有我們想象中的那麼密集。宇宙是極其空曠的,各個天體之間會有很大的“安全距離”的,非官方數據顯示小行星帶中小行星的平局距離超過百萬公里,地球周長才4萬多公里。可想而知旅行者一號撞上小行星的概率比中彩票的概率低多了。

按照官方之前公佈的速度,旅行者1號現在是17.062公里/秒,已經超過第三宇宙速度16.7公里/秒。這個速度連太陽都束縛不了它了,至少在太陽系它不會被任何的天體捕獲。

但是在以後的日子裡並不排除它被其它天體捕獲的可能。但是這個以後可能是千年、萬年後甚至更久之後了。


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科學黑洞


簡單來說,就是宇宙太空曠了。地球每天都會有隕石襲擊,但你從來沒有被擊中過,這差不多是一樣的道理。環繞地球密密麻麻的人造衛星也一樣,被小行星撞上幾率很小的。

即便是旅行者一號穿越的小行星帶,也沒多大事。


這張示意圖顯示的,位於火星木星之間的小行星看起來密密麻麻的,這只是比例縮小的示意圖而已。實際上這裡的小行星即便很多,但它們之間的距離很多都是幾十公里幾百公里,對於一個直徑幾米的飛行器,基本沒什麼影響的。

至於沒有被其他天體捕獲,在於我們設計好的路線。能捕獲旅行者一號的天體,也只有巨大的氣態行星,包括土星,木星,天王星,海王星能做到,而且需要飛行器和它們也很近,否則也不能捕獲。


科學家就曾利用木星,讓旅行者一號適當地接近木星,利用一種稱之為“引力彈弓”效應的機制加速旅行者一號。至於其他的天體,它們逃逸速度都遠低於旅行者一號的的飛行速度,貼著它們飛都無法捕獲。

再往外太空,天體密度更加小,包括柯伊伯帶也如此,看起來密密麻麻的,實則很空曠的。

就像地球和月亮之間,看起來距離也不是很大,實際上短短的38萬公里,能妥妥地塞下八大行星。

有問題和觀點請留言,謝謝。


擋不住的熵增


美國的旅行者一號已經飛出地球40多年了,為什麼沒有被其他天體捕獲或者撞上小行星?

旅行者一號是1977年9月5日發射的,於1979年3月掠過木星,並在1980年11月接近土星時,藉助了土星的引力彈弓,離開了黃道面,直接飛向了茫茫的宇宙空間,由於其並沒有過多的造訪土星以後的行星,因此它是最快離開太陽系並且在新視野之前保持了速度最快的飛行器記錄!

無一例外,這些探測器將穿過小行星帶,在各位的印象中,小行星帶應該是一個密密麻麻天體的區域,再不濟也是下圖這樣的:

穿過如此密度區域的小行星帶,怎麼的也得給旅行者配個AI來避開這些在太陽軌道上高速運行的小行星嘛,其實完全不用擔心,旅行者除了出發前設置的軌道來利用行星引力彈弓加速外,根本就沒有考慮過這些小行星的不期而遇,並不是因為旅行者可以自動避開這些天體,而是即使在小行星帶,各個天體的之間的平均距離都在50萬千米以上,這個距離相當於地月平均距離的1.5倍以上,而旅行者只有不到十米的尺寸,想要撞上一個都必須不斷調整軌道啊.......甚至比連續中十次六合彩頭獎還要難!!

這是木星與火星之間的小行星帶天體運行示意圖,看的你眼暈吧,但大家要知道這個外圈木星的軌道直徑約為16億千米,所以你可以想象一下這個一個多大的圓,上面這些小行星根本就不足以形成威脅!

因此所有從地球上出發的飛行器,除非去造訪某個小行星,否則幾乎是不用考慮的,當然對一些比較大型的天體仍然會有一些考慮!旅行者在2010年公佈的速度是17.8KM/S,我們來看看可能會被太陽系的那個天體俘獲!

旅行者經過的大型天體是木星和土星:

木星的逃逸速度為:59.5 千米/秒

土星的逃逸速度為:35.5 千米/秒

這兩個天體都有潛力俘獲旅行者1號,不過旅行者早已在其實當的距離內經過並且利用了他們的引力彈弓給自己免費加了一次速,而且在經過土星附近時還利用了土星的引力離開了黃道面,從此之後旅行者未來再也不會碰上太陽系裡任何一顆行星,只會距離黃道面越來越遠,它真正的方向是跟黃道面夾角62度左右的銀河系銀道面方向

未來它將在7.36萬年後經過半人馬座南門二(即比鄰星)附近,但並不會被其俘獲......


星辰大海路上的種花家


因為宇宙實在太空曠了,按照設計的軌道,只要避開行星,其餘路程上的那些小行星、隕石之類幾乎不用考慮,要是真撞上了,那就代表你能去買彩票了。

旅行者一號是美國在1977年發射的探測器,早在前幾年人類確認了這顆探測器已經離開了太陽系的日球層,從星際物質接觸的層面來講,它已經飛離太陽系了。

旅行者一號的大致路線就是現在黃道面上飛行,到了土星利用其引力彈弓效應(之前還利用了木星的引力加速),脫離黃道面飛離太陽系。而這過程中它要經過火星和木星之間的小行星帶,通常在電視節目或者網絡圖片上,小行星帶總是給人密密麻麻的印象,但那只是上帝視角,實際上這些小天體之間的平均距離在50萬公里以上,對於這個數米尺寸的小探測器而言,兩者相撞的概率幾乎為零。

額外補充一點;即便是37.5億年後的銀河系和仙女星系“相撞”,因為內部恆星之間的距離則更遠,都是以光年計算的,所以人類根本不需要擔心什麼(當然了,能不能延續到那個時候還是一個問題)。

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賽先生科普


一些專業學者往往表現的很“高大上”,天文地理,無所不通,面對這個問題,湖泊是盆地形成的基礎麼?這些“高大上”們都張口結舌了,知近識遠,由表及裡,由淺入深,,可然而,一些文章和回覆表現的令人匪夷所思,近而不知知其遠,未讀詩書解李白。真可謂“高大上們神回覆”


解讀地震我最牛


宇宙空曠,基本上是真空,在於人為計算好了路徑。


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