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为什么旅行者号不能从太阳系运动的反方向飞出太阳系？

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

问题补充： 就比如说美国宇航局所研制的一艘无人外太阳系空间探测器旅行者一号，这个飞船早在上个世纪70年代的时候就发射了，他曾经到访过很多星球，比如说木星以及土星，因为他的帮助，所以才能为我们人类提供高清图片，而现在它已经成为了距离地球最远的人造飞行器，据科学家所说，旅行的1号现在已经进入了太阳系最外层边界。



回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

这道题有点意思，但题主还是犯了很多人的通病――脑子里隐藏着顽固的绝对时空观，不真正理解相对性原理和惯性原理。


题主的意思：太阳带领着太阳系绕银河系中心天体公转，公转速度250公里/秒，如果旅行者一号反着太阳公转运动的相反方向飞行，速度将会非常大，至少为250+V，会很容易飞出太阳系。是不是？美好愿望是挺好，但这是不可能的。为了讲清这个问题，先说一下太阳系的结构特点，地球绕着太阳公转的轨道面叫做黄道面，太阳系的其它大行星、矮行星、小行星也几乎都在黄道面运行。
从地球发射的飞行器如果不考虑具体任务性质，只想离开太阳系，那它有4种明显的方向，分别是1，沿着黄道面且重直于太阳系公转运动方向（向左或向右是一样的）、2，垂直于黄道面方向（向上或向下是一样的）、3，与太阳公转运动同方向、4，与太阳公转运动反方向。

其中第一种除了受到几大行星的些微影响以外，与第二种是一样的，都是以速度V飞离太阳系，这没什么可讲的。我们着重讲一下第三和第四种情况，第三种情况飞行器与太阳公转运动同方向飞行，相对于太阳系是以速度Ⅴ飞离太阳系，如果以银河系中心天体为参照物，则飞行器速度为250+V，没毛病。第四种情况就是题主说的情况――飞行器与太阳公转运动反方向飞行，它相对于太阳系到底是多大速度呢？很明显题主的意思就是250+V，他认为飞行器这个速度V是相对于银河系的中心天体的速度。他下意识地认为存在一个绝对静止的参考系，任何物体的运动速度都是相对于它。实际上他错了，因为他否认了惯性，否认了相对性原理：物理定律在任何参考系中的数学表达式都是一样的、协变的，在任何参考系中发生的事件的观察结果是一样的。

以同等的力分别在地面和一列高速运动的列车车厢上平抛一块石头，结果石头落地的时间和距离都是一一样的。这表明石头相对于各自参考系的速度是一样的，石头在列车上的速度中并没有减去列车的速度，也证明了并不存在绝对静止的参考系。根据这个观察结果我们判断不出我们是在相对静止的地面还是在高速运动的列车上。我们接着再看一个例子，还是那个列车，

在那个高速运动的列车车厢中间分别向前后以同等力平抛出石头，结果会怎样？结果石头落地的时间和距离还是一样的。这说明在同一参考系中无论向何方向，以同等合外力施加在物体上，得到的速度大小相对于该参考系是一样的，与该参考系如何运动无关，且该大小只对该参考系有意义。回到飞行器与太阳公转运动反方向飞行这个问题上，同理飞行器的速度V是相对于太阳系的，并不是相对于银河系的中心天体，相对于银河系的中心天体的速度应该是-（250-V），前面的负号表示它相对银河系中心天体的速度方向不是逆太阳公转方向，而是与太阳公转方向相同。（实际上太阳公转运动路线是很复杂的，太阳在银河系随猎户座支臂并不是平滑运动，而是蛇形运动）



“旅行者一号”从地球发射以后，一直处在太阳系这个大参考系中，它的速度大小都是相对于太阳系，无论它向哪个方向飞离太阳系，它相对于太阳系的速度都是一样的，与太阳系本身往那个方向运动无关。这就是相对性原理。也就是说上面所说的4种飞行方向实际上在结果上本质上都是一样的。至于“旅行者一号”为什么不选择第二种垂直于黄道面的方向，是因为旅行者一号要先去探测太阳系外侧大行星，不是单纯为了跑出太阳系。如果选择第二种将碰不上任何太阳系行星。


现在的旅行者一号正在太阳系的垂直“上方”

回答于 2019-09-11 08:43:50

卫星往外飞行是需要能量的，而卫星能量不是无穷的，一般顺着轨道平面沿行星公转方向可以借助行星引力飞行更远，能量消耗最少，如果逆着轨道飞行，估计地球引力都飞不出去。

回答于 2019-09-11 08:43:50

1.太阳系是绕着银河系运动的，八大行星围绕太阳做螺旋形公转（类似DNA的双螺旋结构），如果我们发射的飞船逆着太阳系公转的方向飞行，则需抵消太阳系向前运行所产生的动能以及行星运转中产生的角动力，这样的话飞船的飞行速度会逐渐降低，直至被太阳的引力捕获。




2.飞行器自身的燃料肯定是不足以飞出太阳系的，这个时候就需要借助行星的引力“弹弓”进行冲阻抛离，飞行器在发射时必须要选择最合理的时机，要考虑到在后续的飞行中能尽可能地绕到行星的公转近轨道点，以便于利用引力加速。逆着太阳系运动的方向飞行的话，引力加速就很难利用了。




3.背离太阳系运动的方向发射，如果侥幸逃脱了太阳系的引力控制，将会背离太阳系越来越远，信号的反馈就会非常漫长，甚至是短时间内就失联。




4.或许还有其他的原因，比如让旅行者号去打头阵，万一遇到太阳系的前方有危险宇宙事件，人类多少还能策定一些反应机制以应对。其它的，只有美国人自己知道了。




看，这就是旅行者号的回眸，我们的地球。卡尔萨根曾激动地说：我们成功地（从外太空）拍到这张照片，细心再看，你会看见一个小点。就是这里，就是我们的家，就是我们。在这个小点上，每个你爱的人、每个你认识的人、每个你曾经听过的人，以及每个曾经存在的人，都在那里过完一生。这里集合了一切的欢喜与苦难，数千个自信的宗教、意识形态以及经济学说，每个猎人和搜寻者、每个英雄和懦夫、每个文明的创造者与毁灭者、每个国王与农夫、每对相恋中的年轻爱侣、每个充满希望的孩子、每对父母、发明家和探险家，每个教授道德的老师、每个贪污政客、每个超级巨星、每个至高无上的领袖、每个人类历史上的圣人与罪人，都住在这里 —— 一粒悬浮在阳光下的微尘。

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