旅行者2号如何借木星引力
旅行者一号这四十多年来的飞行需要持续动力吗?动力来自于哪里?
人造卫星“旅行者一号”在真空状态下的飞行不需要动力来维持。
根据牛顿第一定律,力是改变物体运动状态的必要条件,不是维持物体运动的必要条件,简单说,一个物体保持运动不需要力的作用。在没有外力作用的情况下,一个以一定速度运动的物体会永远沿着这个方向持续运动下去【如下图所示,小球会永远运动下去】。
理想状态下,人造卫星在宇宙空间中飞行的时候,不受到空气阻力等外力作用,所以可以一直运动下去,而不需要动力来维持。当然了,为了要克服太阳产生的引力作用向太阳系外飞行,旅行者一号的速度是不断降低的,但是旅行者一号的速度已经足够高了【超过了第三宇宙速度】,所以旅行者一号以现在的速度还是可以飞出太阳系。
旅行者一号上只有非常少量的燃料用于变轨,而其自身的动能来源于两个方面:
1,发射旅行者一号的时候火箭对该卫星的加速作用。要知道,火箭在发射卫星的时候可是会持续对卫星进行加速【如下图所示】,在这样的强力的加速下,卫星只要短短几分钟就可以达到十几公里每秒的高速。
2,引力弹弓作用。简单来说,就是通过在恰当的轨道上飞行,人造卫星可以巧妙地运用太阳系内的行星来给自己进行加速【如下图所示】。
所以下图就展示了旅行者二号【旅行者一号的资料没有找到,但是用旅行者儿号是类似的道理】的速度是如何变化的。可以看到,总体上旅行者儿号的速度是逐渐降低的——这是因为旅行者二号一直在克服引力作用向外飞行。但是,经过一些行星的时候旅行者二号的速度会突然提高,这就是利用了引力弹弓的作用。
现在旅行者一号已经在太空中飞行了四十多年了,已经渐渐远离了太阳系,太阳系的引力作用对旅行者一号的影响会越来越小,所以旅行者一号会最终成为一颗几乎不受外力作用的物体,在空旷的宇宙空间中以恒定的速度和方向飞行下去,直到遇到下一颗宇宙天体。
这么解释你明白了吗?
"旅行者2"号已到达太阳系边缘,为什么没有给我们传回一张“太阳系八大行星全家福”?
要回答这个问题首先要弄清楚旅行者2号是如何到达太阳系边缘的。
旅行者2号(Voyager 2)是一艘于1977年8月20日发射的美国国家航空航天局无人宇宙飞船。它与其姊妹船旅行者1号基本上设计相同。不同的是旅行者2号循一个较慢的飞行轨迹,使它能够保持在黄道(即太阳系众行星的轨道水平面)之中,藉此在1981年的时候透过土星的引力加速飞往天王星和海王星。正因如此,它并没有像它的姊妹旅行者1号一样能够如此靠近土卫六。但它因此而成为了第一艘造访天王星和海王星的宇宙飞船,完成了藉这个176年一遇的行星几何排阵而造访四颗气态巨行星的机会。
之后,旅行者2号以预先设置好的轨道慢慢离我们远去,2010年4月底至5月初,“旅行者2号”运行至太阳系的边缘。4月22日,“旅行者2号”向地球发送出一些非常奇怪的信号,在经过13小时后,信号被NASA的深空天线成功接受。但遗憾的是,NASA的科学家至今无法破解。
从以上信息我们知道,旅行者2号始终与各行星同一平面轨道运行,并借助各行星自身引力慢慢脱离太阳引力并到达太阳系边缘。
在此过程中,通过地面操控,近距离观察并拍摄各行星不难做到,但却无法得到完整的“太阳系全家福”原因有二:
第一, 旅行者号始终未完全脱离太阳系,看似飞了140亿公里,但远远未脱离太阳引力,就算一切顺利,到8571年(从2018年起差不多还有6553年),“旅行者2号”将离太阳0.42光年,即2.5万亿英里左右。然而,即使最近的恒星也要十倍于这个距离。试问,当你身处群山之中你能看到或者拍摄到群山景况吗?
第二, 由于一直处在太阳系众行星的轨道水平面,即二维平面,想要二维平面“全家福”就需要处在三维上某一个点,这对于旅行者号来说显然不可能。
所以,就算NASA的科学家未来破解旅行者2号发来的信息,也不可能是“太阳系全家福照”。或许百万年以后真的可以处在能够拍摄“全家福”的位置,但很不幸,旅行者2号在2025年左右就会电池耗尽,脱离地面控制。
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