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旅行者1号探测器,飞行200多亿公里,为何没撞上太空中的小行星?
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2022.07.30 河南

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以人类现在的肉体凡胎,出走地球之后显然是走不了多远的,所以就只能跟着无人探测器一起去探索宇宙深处的秘密。

像旅行者1号就作为距地最远的人造飞行器,早早地就带着人类的希望,飞了200多亿公里,进入了星际空间。

不过让人疑惑的是,我们总觉得太空当中的交通是“无序”的,尤其是有部分的拥挤地带,怎么旅行者1号运气就这么好,从未出过“车祸”呢?那么,旅行者1号的飞行旅程中都遇见了什么?为何它不会撞上太空中的小行星呢?

旅行者一号

旅行者1号的旅程

提到旅行者1号,它算是一个中途被改了任务的探测器。这个探测器是上世纪美国国家航空航天局研制,重815千克,于1977年9月5日发射。可以看出,自离开地球以来,旅行者1号已经在外漂泊了四十多年。

在外漂泊已久

旅行者1号最初的任务可不是探访什么星际空间,因为人们没想到它的发电机能够支持它运转这么久。它最初的主要目标是去探测木星与土星,当然在这个途中还要顺路看看它们的卫星以及土星环的状况。

自升空之后,它先是不紧不慢地赶上了旅行者2号的脚步,然后于次年的9月,顺利离开了火星与木星之间的小行星带,朝着首个探索对象木星飞去,并且于1979年3月看到了木星。

完成木星任务之后,又借助其引力,朝着土星进发,最终于1980年11月飞掠过土星,顺便还观察了一下土星环和土卫六的大气

旅行轨迹

在顺利完成了这些任务之后,由于靠土卫六太近使得受到引力影响,偏离了轨道,所以地球上的控制人员就终止了它的任务。

按理来说,旅行者1号的故事到此就结束了,但是在这种情况下它于2012年时飞到了太阳系的边缘,最终穿越了日球层顶,进入星际空间。

旅行者一号和旅行者二号先后穿越日球层

由此可见,旅行者1号这一路的探测,应该经过了两个“车祸多发”地段

第一个是位于火星和木星之间的小行星带,第二个则是位于海王星轨道之外的柯伊伯带

这两个地区,都是小行星比较密集的区域,可是旅行者1号竟然都有惊无险地穿过了,这是为什么呢?

为什么没有撞上小行星?

首先咱们先来看看它穿越的第一道屏障,也就是小行星带的基本情况。前文中说了,小行星带的位置在火星和木星之间,人类目前发现的98.5%的小行星都是出自这里,区域内小行星的总量可能高达100多万颗

小行星带

1801年意大利的天文学家皮亚齐发现的第一颗小行星谷神星,就位于小行星带中,不过由于其直径达到了950公里,所以在后来的划分当中被归为了矮星系。

这个区域内除了智神星、婚神星、灶神星以及谷神星的体积较大以外,剩下的小行星都非常小,部分甚至连肉眼都很难看到

天文学家预计,主带小行星的质量总和可能只有月球的3%。

截至2020年,国际天文学联合会官方在册的小行星数量已有958878 颗,其中 545135颗获得了永久编号。这些数字中包含了我们非常关心的近地小行星 22798颗,其中约2098颗对地球有着潜在危险。

小行星的大小

旅行者1号之所以能够成功穿越这个区域,其实和运气并没有什么关系,根本原因在于小行星带当中的物质分布是非常稀薄的。简言之,别看它们的总量在100万颗左右,但是绝大部分的体积非常小不说,分布得还很松散。

并没有这么密集

此外,我们可能常常被“小行星撞击事件”和各种科幻电影当中表现的画面误导了,认为小行星带非常地狭窄且拥挤,但实际上根据估算,小行星带是一个面积约为60亿平方公里的圆环。

在这么大的面积之下,100万颗小行星确实没什么存在感,就像洒进大海中的一把沙子

小行星就像海中的细沙

对此有人可能会质疑,那万一咱们没发现的小行星还有很多呢?

其实就算把这个数量再增加1倍,小行星带中的情况依旧不会拥挤。也正是因为这样,无数探索外部的探测器,都能够顺利地飞出去。

科学家1: 1000000000的太阳系模型中,假定小行星的平均直径为1千米,总数为1000万个,那么它们会分布 在离“太阳”平均距离约400 米,宽度为181 米的圆环中,好比是每个1微米的颗粒享用着4.75立方米的空间。

小行星

了解了第一道屏障之后,我们再一起来看看旅行者1号与柯伊伯带之间的“摩擦”

在我们的常规想法当中,柯伊伯带就是一个必须要穿越的区域,其实这是一个想法的误区,因为我们将宇宙空间当成了绝对的“平面”了。

柯伊伯带的位置在海王星的轨道外侧,并且是黄道面附近天体密集的圆盘状区域。这个区域和前文中说到的小行星带类似,但是面积要更大,其带宽是小行星的20倍左右。在这种情况下,柯伊伯带的小行星体积虽然明显更大了,但是依旧不像我们想象中那样凑得很近。

柯伊伯带

而且旅行者1号压根就没有穿过柯伊伯带,因为咱们在上文中提到,这家伙在靠近土卫六的时候贴得太近了,导致受到了引力影响,在这种情况下,它的轨道发生了偏离,甚至说已经不在八大行星的轨道平面上了。所以在这种被动走位的影响下,旅行者1号不仅无缘造访后面的行星,也没法穿越柯伊伯带。

土卫六

综上所述,想必大家都明白了,旅行者1号之所以飞了200多亿公里都没有出车祸,是因为太空中,哪怕是看似密集的小行星带,其实都是非常“空旷”的。

在这种情况下,安全穿越并不是什么难事,毕竟除了它以外,人类还有很多探测器都成功穿越了出去。那么,抛开小行星带不说,咱们的太阳系到底是拥挤还是空旷呢?

外出探索的探测器

太阳系的情况

人类的想象力虽然很丰富,但是有时候那些庞大的数值确实还是限制了我们。因此以我们的视角来看,宇宙当中的天体都十分巨大,尤其是像木星这种巨行星,轻松就能做到“一个抵多个”。这样的话,太阳系会不会显得有些拥挤呢?

事实上,是绝对不会拥挤的。我们可以将整个太阳系等比缩小之后,再来看看整体的情况。

如果太阳系是一个直径为140厘米的球,差不多就与大家家庭聚会时的圆桌差不多大。在这种情况下,地球的大小类似于一颗葡萄,位于150米开外的位置,而木星这么大,也不过是一个柚子,距离太阳778.6米。

等比缩放后的太阳系

综上所述,这别说看起来不拥挤了,甚至可以说是七零八落。各个体积巨大的行星,与整个太阳系的空间相比,完全就不值一提。当然,如果你再用自己与行星相比,就会陷入人类也不值一提的迷茫中。

宇宙其实很空旷

说到这儿,想必大家恍然大悟,我们之所以将宇宙想象得非常拥挤,是因为总是站在人类目光所及的视野位置,而宇宙空间的广阔确实超乎想象。

在这种情况下,飞行200多亿公里的旅行者1号其实算不上是远行,因为它只是飞出了太阳风粒子影响的范围,距离真正的太阳系边界还远着呢。

人类如果想穿越这么广阔的距离,彻底离开太阳系,那肯定需要创造出更先进、速度更快的飞船,不然飞出太阳系就只能是妄想。

制造出更先进的飞行器才能飞出太太阳系

而且咱们的寿命有限,设想一下,如果旅行者1号升空时带着人,那么这个人在宇宙中漂泊了四十多年,才进入星际空间。如果出发时他是意气风发的少年,那么如今的他已经走过中年,朝着老年走去了。

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