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新視野號飛行器飛了10年飛到冥王星的邊界

美國在 2006 年 1 月 19 日發射了新視野號,它關閉引擎後的時速達到了 58000 多公里,這是人類有史以來以最快的發射速度離開地球的

飛行器

,它飛了將近 10 年,終於在 2015 年的 7 月份飛到了冥王星的附近,這裡被認為是狹義

太陽系

的邊緣,也就是太陽風能夠吹到的邊界,不過太陽系的真正邊疆是距離地球 2 光年外的奧爾特雲,因此新視野號要 40000 多年才能夠真正飛出太陽系。

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不過1977 年發射的旅行者 1 號

探測器

,現在的飛行速度比新視野號更快,它經過了幾次大

行星

的引力助推後,現在的速度已經達到了 17 公里/秒,差不多相當於一般步槍子彈出膛速度的 20 多倍,但即便是這個速度,它也要在 73600 年後才能飛到離地球最近的下一顆恆星,也就是比鄰星,所以宇宙之大遠遠超出人們想象,旅行者號探測器選擇在 1977 年的 8 月和 9 月發射是有原因的,因為那一年,木星、土星、天王星、海王星恰好在同一方向上排成一條直線,這種機會非常罕見,平均大概 175 年才會有一次。這就使得兩個探測器可以四次利用引力助推效應,獲得極高的速度,這個引力助推效應,就有點像在宇宙中甩鏈子球。

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引力助推也被稱之為“引力彈弓”,它是我們目前幾乎所有宇宙探測器都要利用的一種加速技巧,這種技巧可以不需要燃料或者利用極少量的一點燃料,就給宇宙探測器增加很多的速度,因為所有的大行星都是圍繞著太陽公轉的,所以相對於探測器來說這些大行星具有極大的動量,而宇宙飛行器在飛向這些大行星的時候,就好像是一個人撞向了一列火車,人會被火車高速彈開,只不過在太空中,飛行器和大行星是不需要接觸就會在引力作用下被彈開的。

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那麼理論上,飛行器能額外獲得的最大速度是這顆大行星公轉速度的 2 倍,換句話說,如果飛行器的速度是 V,大行星公轉的速度是 U,那麼在理想狀態下,飛行器的最終速度是 V+2U,這個速度還是相當可觀的,比如木星的公轉速度是大約是 13 公里 / 秒,所以理論上,飛行器最多可以獲得 26公里 / 秒的額外速度。但旅行者 1 號現在的最終速度其實也只不過是 17 公里 / 秒,所以說實際情況因為非常複雜,飛行器能夠額外獲得的速度與飛行器和和大行星的相對運動方向有很大關係,在飛行器獲得額外速度之後,只要它是朝遠離太陽的方向繼續飛的,就會受到太陽引力的影響逐漸降低速度。

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宇宙真的是一個“太”空蕩蕩的地方,而太陽系所在的這幾萬億千米直徑的空間,可能是宇宙中最有生氣的地方,這裡有太陽、行星以及它們的衛星,還有小行星帶上數十億顆翻滾的石塊,當然還有彗星和其他各種各樣的小天體,但所有的這一切加起來,也只不過佔了這片空域的不到萬億分之一而已,凡是人類從小到大見過的所有太陽系的星圖,沒有一張是按比例繪製的,在那些掛在教室中的天文圖片上,內太陽系行星一個挨一個地排列著,而外太陽系的氣巨星甚至能把影子投射到後面一顆上,其實這些都是藝術想象,但為了把所有的行星都畫在一張圖上,這種處理方式卻又是必不可少的,比如海王星並不是在木星後面一點點遠。

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