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77_avatar_small 楼主: presario1500

太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

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online_member 发表于 2018-12-18 21:08:29 | 显示全部楼层
回答这个问题或许解答为什么太阳系是扁平的更好,太阳系的行星们都不肯垂直,人类何德何能就能垂直发射一个垂直的宇宙飞行器?
不想跑题,就说飞出太阳系吧。
按照题主的意思飞出太阳系可以有两个途径,一个是沿着行星的排列出的水平面飞,美国人就是这么干的,一个是题主的意思,按照这个水平面垂直飞。
首先,美国人为什么要水平飞?
我们知道,人类要想发射一个卫星必须要用三级火箭,也许有人会问,用一级不行吗?答案早就出来了,一级的只能发射中短程弹道导弹,二级只能发射远程弹道导弹,他们终究要落下来。只有三级火箭才能发射理论上可以不回来的人造卫星,至于为什么这里不谈。
如果想飞出太阳系,就要克服太阳的引力,如果任意角度飞行的话,恐怕需要一百级(此处有夸张)巨大的火箭,这一百级火箭的高度也得高出大气层去,所以科学家就利用大自然的力量。
首先就是利用地球公转的力量(地球公转已经是第二宇宙速度了),这就好比发射卫星尽量靠近赤道利用地球自转一个道理。
其次要利用引力的力量。飞出太阳系的人造行星首先就是往太阳的方向飞,利用太阳的引力加速,而后在金星甚至水星的引力帮助下偏出太阳返回地球附近,然后利用包括地球在内的各大行星的引力不断加速,这样才有可能飞出太阳系。
如果是垂直发射,根本就没有借力的地方,这就只能自己孤零零的加速,就目前和可预期的未来都没有这个能力,所以只能这样飞行了。
online_member 发表于 2018-12-18 21:08:45 | 显示全部楼层
先上一张图:太阳系的真实情况。看到这个图你就会明白,其实太阳系不是我们想象中的扁平状,而是立体螺旋运动,走过的路线如弹簧一般。太阳携带着围绕他的小兄弟们一起围绕银河系中心旋转。

太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?882 / 作者:a四四 / 帖子ID:43294
online_member 发表于 2018-12-18 21:09:35 | 显示全部楼层
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?

太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?786 / 作者:小詠。 / 帖子ID:43294
这是题主提的问题,题目还说这样距离更短,是不是用的时间更少诸如此类的话,从这里应该看出题主犯了常识性的错误:太阳系的天体物质分布虽然是扁平的,但太阳的引力范围不是扁平的,太阳系不是扁平的,太阳的引力范围是球形的,人类无论向哪个方向发射飞行器受到太阳的引力都是一样的。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?388 / 作者:小詠。 / 帖子ID:43294
从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器甚至更费力费时间,因为它少了地球自转的帮助和其它行星引力的帮助。相反如果飞行器向太阳系平面方向发射会向地球借速度、向其它天体借力,省了不少燃料和时间,至于距离省不省要看到哪里去。
目前美国的“旅行者一号”和二号先后都已飞离太阳风层,进入风层边界外测的星际空间,“旅行者一号”距地球210多亿公里,目前在太阳系平面的“上方”。
太阳系是扁平的,人类为什么不从垂直于太阳系平面的方向发射飞行器飞出太阳系?686 / 作者:小詠。 / 帖子ID:43294

美国虽然宣称它们已经离开太阳系了,又处在太阳系的上方,但“旅行者一号”仍然受到太阳的引力控制,无论它在太阳系平面还是在“上方”,因为太阳的引力范围是呈球形向外“辐射”的。据科学家研究表明太阳系半径的真正大小为1光年,现在“旅行者一号”离地球还不到1光天(单向通信需20个小时左右),要想真正飞离太阳系需要几万年。
online_member 发表于 2018-12-18 21:10:23 | 显示全部楼层
谢谢邀请。
答:1、在太阳的引力范围内,若不考虑行星引力的影响,无论从哪个方向发射,克服太阳引力影响而消耗得燃料基本是一样的。2、行星运行轨道面拥有更复杂的受力平衡。人类每次发射的飞行器,预定轨道都是经过静心巧妙的设计,借用了行星引力,可以更好的节约火箭燃料。在火箭运载能力一定的情况下,可以提高观测设备、通信、多次变轨的燃料载荷,扩展当前技术下飞行器的能力。3、美国1977年发射的两颗星际卫星,今年才相继飞到太阳系的边缘,历经了40多年。若垂直太阳系行星轨道面,发射星际卫星,你说这40年观察的意义在哪里?这样40年的任务会变得十分缥缈。4、航天事业是个需要巨大投资的一个国家项目。每一次发射都是经过多次的核算投入与回报的。综上,你说的那种发射方式根本不可行,那种烧钱的方式哪个国家的纳税人都不会同意。科学家也不会这样折腾,浪费科考的经费和时间。
online_member 发表于 2018-12-18 21:10:49 | 显示全部楼层
主要有两个因素,涉及到的知识点是力的合成,速度的合成。


1、万有引力是飞行器飞出太阳系要克服的关键因素

假设太阳系位于一平面上(简单起见,设为水平面),某一时刻,飞行器位于该水平面的上方。忽略其他非太阳系的所有星体。这时候,飞行器除了收到自身的推力外,还必须克服身后(这个水平面上)所有星球对其的引力的合力。


2、飞行器速度是拜托太阳系引力的另一个关键因素

为了摆脱太阳引力,其逃逸速度为16.7km/s。这里的16.7并不是绝对速度,而是相对于地球的速度。也就是说,想要摆脱太阳系,其逃逸速度为16.7+地球公转速度+地球自转速度。如果垂直发射,地球公转速度和自转速度,都与发射速度垂直。这种情况下,能量的消耗远超现在,甚至可能人类目前没有这个垂直发射的能力(没那么大的能量)。



总结

在太阳系平面内发射飞行器,主要是向行星”借力“,向地球”借速度“,从而将发射能量降至最低。
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