旅行者1號探測器,飛行200多億公里,為何沒撞上太空中的小行星?

以人類現在的肉體凡胎,出走地球之后顯然是走不了多遠的,所以就只能跟著無人探測器一起去探索宇宙深處的秘密。

像旅行者1號就作為距地最遠的人造飛行器,早早地就帶著人類的希望, 飛了200多億公里,進入了星際空間。

不過讓人疑惑的是,我們總覺得太空當中的 交通是「無序」的,尤其是有部分的擁擠地帶,怎麼旅行者1號運氣就這麼好,從未出過「交通事故」呢?那麼,旅行者1號的飛行旅程中都遇見了什麼? 為何它不會撞上太空中的小行星呢?

旅行者1號的旅程

提到 旅行者1號,它算是一個中途被改了任務的探測器。這個探測器是上世紀美國國家航空航天局研制,重815千克, 于1977年9月5日發射。可以看出,自離開地球以來,旅行者1號已經在外漂泊了四十多年。

旅行者1號最初的任務可不是探訪什麼星際空間,因為人們沒想到它的發電機能夠支持它運轉這麼久。 它最初的主要目標是去探測木星與土星,當然在這個途中還要順路看看它們的衛星以及土星環的狀況。

自升空之后,它先是不緊不慢地趕上了 旅行者2號的腳步,然后于 次年的9月,順利離開了火星與木星之間的小行星帶,朝著首個探索對象木星飛去,并且于1979年3月看到了木星。

完成木星任務之后,又借助其引力,朝著土星進發,最終于1980年11月飛掠過土星,順便還觀察了一下土星環和 土衛六的大氣

在順利完成了這些任務之后,由于 靠土衛六太近使得受到引力影響,偏離了軌道,所以地球上的控制人員就終止了它的任務。

按理來說,旅行者1號的故事到此就結束了,但是在這種情況下它于2012年時飛到了太陽系的邊緣,最終穿越了日球層頂,進入星際空間。

由此可見,旅行者1號這一路的探測,應該 經過了兩個「交通事故多發」地段

第一個是位于火星和木星之間的 小行星帶,第二個則是位于海王星軌道之外的 柯伊伯帶

這兩個地區,都是小行星比較密集的區域,可是旅行者1號竟然都有驚無險地穿過了,這是為什麼呢?

為什麼沒有撞上小行星?

首先咱們先來看看它穿越的第一道屏障,也就是 小行星帶的基本情況。前文中說了,小行星帶的位置在火星和木星之間,人類目前發現的 98.5%的小行星都是出自這里,區域內小行星的總量可能高達 100多萬顆

1801年意大利的天文學家皮亞齊發現的 第一顆小行星谷神星,就位于小行星帶中,不過由于其直徑達到了950公里,所以在后來的劃分當中被歸為了矮星系。

這個區域內除了 智神星、婚神星、灶神星以及谷神星的體積較大以外,剩下的小行星都非常小,部分甚至連肉眼都很難看到

天文學家預計, 主帶小行星的質量總和可能只有月球的3%。

截至2020年,國際天文學聯合會官方在冊的小行星數量已有958878 顆,其中 545135顆獲得了永久編號。這些數字中包含了我們非常關心的近地小行星 22798顆,其中約2098顆對地球有著潛在危險。

旅行者1號之所以能夠成功穿越這個區域,其實和運氣并沒有什麼關系,根本原因在于小行星帶當中的 物質分布是非常稀薄的。簡言之,別看它們的總量在100萬顆左右,但是絕大部分的體積非常小不說,分布得還很松散。

此外,我們可能常常被 「小行星撞擊事件」和各種科幻電影當中表現的畫面誤導了,認為小行星帶非常地狹窄且擁擠,但實際上根據估算, 小行星帶是一個面積約為60億平方公里的圓環。

在這麼大的面積之下,100萬顆小行星確實沒什麼存在感,就像灑進大海中的一把沙子

對此有人可能會質疑,那萬一咱們沒發現的小行星還有很多呢?

其實就算把這個數量 再增加1倍,小行星帶中的情況 依舊不會擁擠。也正是因為這樣,無數探索外部的探測器,都能夠順利地飛出去。

科學家1: 1000000000的太陽系模型中,假定小行星的平均直徑為1千米,總數為1000萬個,那麼它們會分布 在離「太陽」平均距離約400 米,寬度為181 米的圓環中,好比是每個1微米的顆粒享用著4.75立方米的空間。

了解了第一道屏障之后,我們再一起來看看 旅行者1號與柯伊伯帶之間的「摩擦」

在我們的常規想法當中, 柯伊伯帶就是一個必須要穿越的區域,其實這是一個想法的誤區,因為我們將宇宙空間當成了絕對的「平面」了。

柯伊伯帶的位置在 海王星的軌道外側,并且是黃道面附近天體密集的圓盤狀區域。這個區域和前文中說到的小行星帶類似,但是面積要更大,其帶寬是小行星的20倍左右。在這種情況下,柯伊伯帶的 小行星體積雖然明顯更大了,但是依舊不像我們想象中那樣湊得很近。

而且 旅行者1號壓根就沒有穿過柯伊伯帶,因為咱們在上文中提到,這家伙在靠近土衛六的時候貼得太近了,導致受到了引力影響,在這種情況下,它的軌道發生了偏離,甚至說已經不在八大行星的軌道平面上了。所以在這種被動走位的影響下,旅行者1號不僅無緣造訪后面的行星,也沒法穿越柯伊伯帶。

綜上所述,想必大家都明白了,旅行者1號之所以飛了200多億公里都沒有出交通事故,是因為太空中,哪怕是 看似密集的小行星帶,其實都是非常 「空曠」的。

在這種情況下,安全穿越并不是什麼難事,畢竟除了它以外,人類還有很多探測器都成功穿越了出去。那麼,拋開小行星帶不說,咱們的太陽系到底是擁擠還是空曠呢?

太陽系的情況

人類的想象力雖然很豐富,但是有時候那些龐大的數值確實還是限制了我們。因此以我們的視角來看,宇宙當中的天體都十分巨大,尤其是像木星這種巨行星,輕松就能做到「一個抵多個」。這樣的話, 太陽系會不會顯得有些擁擠呢?

事實上,是 絕對不會擁擠的。我們可以將整個 太陽系等比縮小之后,再來看看整體的情況。

如果 太陽系是一個直徑為140厘米的球,差不多就與大家家庭聚會時的圓桌差不多大。在這種情況下,地球的大小類似于一顆葡萄,位于150米開外的位置,而木星這麼大,也不過是一個柚子, 距離太陽778.6米。

綜上所述,這別說看起來不擁擠了,甚至可以說是七零八落。各個體積巨大的行星,與整個太陽系的空間相比,完全就不值一提。當然,如果你再用自己與行星相比,就會陷入人類也不值一提的迷茫中。

說到這兒,想必大家恍然大悟,我們之所以將宇宙想象得非常擁擠,是因為總是站在人類目光所及的視野位置,而宇宙空間的廣闊確實超乎想象。

在這種情況下, 飛行200多億公里的旅行者1號其實 算不上是遠行,因為它只是飛出了太陽風粒子影響的范圍, 距離真正的太陽系邊界還遠著呢。

人類如果想穿越這麼 廣闊的距離,徹底離開太陽系,那肯定需要創造出 更先進、速度更快的飛船,不然飛出太陽系就只能是妄想。

而且咱們的壽命有限,設想一下,如果旅行者1號升空時帶著人,那麼這個人在宇宙中 漂泊了四十多年,才進入星際空間。如果出發時他是意氣風發的少年,那麼如今的他已經走過中年,朝著老年走去了。


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