用户69282890670
太阳系不是扁平的，只是各大行星基本上在黄道面附近运行。
旅行者为什么要沿着黄道面飞行，而不是垂直向上飞行呢？
我觉得有以下几个原因，可能不完全，但是这些因素还是有的。
1，旅行者的飞行目的
旅行者号探测器是外层星系空间探测器，由美国研制并建造，共发射两颗。原名分别是“水手11号”和“水手12号” 。旅行者2号和旅行者1号分别于1977年8月20日和9月5日发射升空。这两个姊妹探测器沿着两条不同的轨道飞行。担负探测太阳系外围行星的任务。
所以如果垂直与黄道面发射，还上哪里去探测太阳系外围行星呢？直接找外星人玩去了！
2，燃料重量有限
旅行者号发射时，太空技术还没有今天这样成熟，再加上成本控制，它能携带的燃料有限，既没有现在成熟的电发动机，也没有太阳风帆之类的未来技术，所以需要靠一种“引力弹弓”的方式接力经过太阳系的各大行星，也就是先到一个行星，在行星周围绕几圈，把速度提上去，然后再摆脱行星才有力气前往下一个行星，不知道是有没有士力架，要是有的话其实给它吃上几条估计也不用这么费劲了。
3，地球在黄道面上自带角动量
尽管地球的赤道和太阳黄道有20多度的交角，但是地球在黄道平面上的角动量分量还是大于垂直方向上的，所以向黄道面发射，探测器还是能借到一部分地球自带的惯性的。
4，银河系还算比较厚
银河系平面和太阳黄道平面有60多度的交角，所以如果外星人来袭击地球，想大刘等科幻作家说的那种，先攻击天王星，木星，一步步再进攻地球的可能性比较小，更大概率来说，外星人会从银河平面角度直接进攻地球，不用绕道去别的行星。
换句话说，如果旅行者的目的单纯，只是向星际邻居表明我们的存在的话，那实际上应该直接60度仰角发射，直接进入银道平面，这样被发现的机会远远超过沿黄道平面离开的概率。
但时候在银盘还是有厚度的，而旅行者号那点可怜的小速度，几千万年也不见得能飞出银河这个盘子，还是有一定的希望被其他文明发现，给他们带去点惊喜的。
科幻直通车冯志刚
地球之外哪有那么多王法？当然也是可以的呀！
只是…………
人类目前还很弱，垂直往上飞的话，就占不到其他行星便宜了，另外就是无法一窥其他行星的那些个小秘密。
而如果不能给其他行星拍几张写真，还要多花钱（也不知多花钱能不能办到），那么你说，旅行者1号还有什么用？能审批通过吗？
反正我是不会批准的。
八大行星与太阳大小比较，地球在哪儿？图片来自Lsmpascal。
借助其他行星的力量，以便让自己获得加速，这是引力助推。（上图是飞船借助地球的力量）
旅行者2号比旅行者1号更甚，所以，先以2号来举例：
图片来自张天蓉的博文（美国德州大学奥斯汀分校理论物理博士）
注意看上图（可以放大图片看），纵坐标是飞行器相对太阳的速度，横坐标是飞行器飞过的距离AU（太阳到地球的距离）。
图中红色的线代表旅行者2号的速度变化图，你会发现，从地球发射后，其速度一直在降低，因为有个东西在扯着它，这就是太阳引力。
但是，当它飞到木星，通过引力助推，从木星获得一些动量后，其速度哗的一下，就垂直上去了，就好像有主力在拉升（股票用语），离开木星后，其速度又逐渐降低，后来，它来到土星，速度再次被拉升，土星也是个大主力机构，同样，来到天王星海王星，都被再次拉升……
图中绿色的线代表探索冥王星的“新地平线号”探测器，它只借助了一次木星的力量，然后就获得了逃逸太阳系的速度。
上图箭头所指的那根蓝线，代表不同的距离处，逃出太阳时所需要的最小速度。
可以看到，距离太阳越近，需要的逃逸速度就越大，而旅行者2号从地球发射后，其速度一直在太阳逃逸速度之下，也就是说，如果没有木星、土星等兄弟拉一把，它终究还是跳不出太阳的手掌心。
但奇怪的是，新地平线号从发射离开地球后，其速度一直在逃逸速度之上，这是为何？因为它是有史以来以最快的发射速度离开地球的人造物体。
但即使如此，新地平线号也借助了一次木星的引力拉扯，这才不至于后来降到逃逸速度之下。
图片来自张天蓉的博文。
从上图可以看到，旅行者1号只借助了木星和土星的引力助推，由于不再打算去天王星和海王星家借力，这家伙马上就翻脸不认人了，离开土星后，旅行者1号立即与太阳黄道分道扬镳（不是横着飞了），直接朝蛇夫座的方向前进，一直到今天也如此。
对了，上图（b）中有一处错误，你能挑出来吗？
寒木钓萌
之前看过一些类似的问题，比如「人造卫星为何不垂直向上飞」，那些问题的解答很容易——人造卫星并不是要脱离地球引力，所以向上飞不合算。到了旅行者一号的问题上，它本身就是要离开太阳系，所以看起似乎「垂直向上飞」还算是合理的选择。
但是，这只是只考虑了旅行者1号自身推力时的结论。大家可能就会疑惑了，除了自身的推力，难道还有其他的推力吗？这还真有，就是「引力弹弓」。
旅行者一号在飞行过程中，多次利用引力弹弓效应，大幅提高自身的速度，大大减少了能量的消耗。下面，我来解释一下引力弹弓到底是什么。
引力弹弓，用形象的语言来说，就是以一定速度「撞向」飞来的行星，然后发生了弹性碰撞，所以会以更快的速度离开。但是，旅行者一号如何与行星发生弹性碰撞呢？难道不会一头扎进去，就灰飞烟灭了吗？
其实，这里的「碰撞」并不是严格的碰撞，而是一种近似。它是与引力势能发生了碰撞。举个例子，假设飞行器飞向木星，与木星速度相反。但是，这时我稍稍偏一点，就会进入木星的轨道，绕一圈之后，再从木星的轨道飞出。在这个过程中，动量一定守恒，两个天体的动能也守恒。但是，木星由于被航天器的引力微微的拉了一点点，速度有了极其微小的减慢，而航天器的速度却有了大幅的提升。这就是所谓的「引力弹弓效应」。之所以不垂直向上飞，就是因为「上面」并没有什么可以用来加速的行星。
章彦博
影视作品中，我们常看到太阳系、银河系的缩略图，它们通常被描绘成扁平的圆盘形，然而，现实生活中，当某个国家发射太空探测器，比如著名的旅行者号时，却都是朝着盘子的边缘，为什么不垂直往上飞呢？
道理其实非常简单，首先，太阳系中的天体分布虽然无序，但确实是都聚集在地球黄道面附近，从黄道面上空看起来，就像一个不大规则的圆盘。
然而，探测器在飞行时，无论朝哪个方向，都会受到来自太阳的万有引力，在当时的条件下，既没有电发动机，也没有太阳风帆，由于技术受限，旅行者号根本没有足够的燃料，用来摆脱太阳引力。
但是，聪明的科学家们很快又找到了解决方法，那就是“引力弹弓”。
顾名思义，这个方法就是利用各大行星的引力作助力，把探测器像弹弓一样射出去，就像漫威大电影里，雷神上天前，总要先甩一甩手里的锤子一样，这么做不仅酷炫，还能省不少力，唯一的缺点，是路程要比原来的多出很多。
事实上，许多卫星在地球上发射时，都会选择靠近黄道面的位置，目的就是利用地球自转附加的惯性，和引力弹弓有着异曲同工的作用，正所谓动力不够，惯性来凑。
科学家在天文探索方面的发明与应用，凝聚着人类文明智慧的结晶，让人不得不服~
找靓机科普号
上面的回答没有一个在点子上。
旅行者一号飞出太阳系需要摆脱太阳引力。太阳系基本上确实是扁平的，但是不意味着太阳引力只在扁平的方向有，而是球形分布的，距离一样，引力一样。这种情况下，为了节省燃料，科学家们想到一个技术，取名叫引力弹弓，就是利用大行星的引力来给旅行者一号加速。通过经过大行星的多次加速，旅行者一号具有了摆脱太阳引力的速度，才能飞出太阳系。如果不利用引力弹弓，旅行者一号的燃料根本不够。
Pi清心健脑
这个问题主要有两个原因，一是因为人类的科技所限。第二是探测目标的需要。如果人类能够造出有如飞碟一般的飞行器，从地球南极垂直飞出去当然不成问题。
想要探索星空，技术并不充足的情况下，科学家们当然要动脑筋想出许多方法来的。
沿着太阳系，穿过不同的行星轨道，借助它们不断的加速，是目前最为有效的做法了。所以，人们才选择了穿越各星轨道飞行，并且取得了不错的效果。
此后的一系列探测活动，不管是伽利略号，还是卡西尼号，都用了这种方法。
（伽利略号的加速轨道图）
技术不足
宇航飞行，人类主要的技术挑战目前仍然停留在飞行技术上。为了把几十公斤的探测器送到近地轨道，人们不得不去制造巍峨高耸的运载火箭，以克服强大的地球引力。
除了反向推力火箭外，人们目前还没有其他的好办法把大质量的物体送入太空。从第一枚V1火箭诞生，到现在，人们已经用了七八十年了，但仍然没有研究出新的运载方式，可见探索星空之艰难。
在宇宙中也一样，飞行器想要加速、调整航向，必须通过反作用力火箭，或是其他的等离子发动机一类的能产生反作用力的东西。然而，我们的技术无法送达更多的燃料进入太空，当然，我们的燃料的效率也非常有限。
所以，携带少量的燃料，借助天体的引力，是科学家们最为聪明的选择。
万有引力是普遍存在于宇宙之中的，科学家们利用行星的引力，是可以提高飞行器的飞行速度的。只要找准轨道，飞行器并不会被行星捕获或坠毁，反倒可以利用其改变速度和方向。这一理论在旅行者一号上反应得尽乎完美。
旅行者一号任务刚巧赶上了176年一遇的太阳系行星几何排列。科学家们为其设计了一条最为节省燃料的轨道。它的最远目标是希望能够访问海王星。海王星距离地球约43.5亿公里，以旅行者飞出地球引力的速度去到达那里，
如此漫长的距离，没有足够的速度，我们要等到什么时侯才能到达呢，所以利用行星引力成了一个最为重要的选择。
探测目标
旅行者一号最初的主要目标是探测木星与土星及其卫星和土星环。它于1977年9月5日在卡纳维拉尔角空军基地出发，1979年1月开始对木星进行拍摄。并于同年的3月5日，借助引力加速离开木星，朝土星方向奔去。它的速度已经被增加到了每秒钟17公里以上，也就是每小时6万多公里。
1980年11月，旅行者一号掠过土星，开始进行星际探索任务。2011年11月7日，旅行者一号正朝着蛇夫座方向前进，距离地球大约为119.5个天文单位，信号沟通时间大约为16.13个小时。2012年8月，旅行者一号已经穿越了三重激波。由于未知的原因，它仍然处在太阳的磁场范围同人，不过，已经到了非常边缘的地带。
所以，基于探测目标，旅行者一号的轨道选择了奔向几颗行星，这样我们才看到了它发回来的土星和木星近距离照片。这些照片在当时来说，的确震撼了全世界。
旅行者一号的使命早就完成了，2014年9月，NASA宣布它已经飞出了太阳系，几乎用尽了最后一点电源，预计在2025年前后将彻底与地球失去联系。它是人类飞出最远的飞行器，就算飞行速度已经达到系小时6万多公里，但想要到达比邻星，也要用掉73600年。
史海探奇
为了利用引力弹弓效应走太空高速公路 。科学家根据太阳系内行星引力轨迹，在太阳系内划分出的引力加速时间空间。当人造飞行器飞到某个行星轨道附近被其引力吸引后又被甩出去可以形成一个免能量耗损的加速，得到加速的同时既不被星球捕获还能近距离观测此行星将得到更多收获。
如果垂直发射出去，就等于失去这两个机会了
华智观点
因为垂直向上飞，能航行的距离还没有现在的远，并且随着燃料的耗尽，应该早就被太阳引力拽回来了。
说实话，我们能想到的情况，专家们也早已想过的。而且旅行者一号并不是用来测太阳系/厚度的探测器，它的任务是探测其他行星，后来才飞出太阳系的。
下面来说一说为什么垂直飞，是不能飞出太阳系的原因
①前几年新闻报道，旅行者一号已经飞出太阳系。但因为平时我们看扁平的太阳系模型看多了，
就会很自然的以为：离开太阳系=穿过最远行星轨道但这是一个错误的观点，从NASA的说法来看，穿越太阳系，是指穿过日球层，也就是太阳风能够到达的最远端。
很显然，即便你垂直的飞到了众星球的上方，但是你没能飞出日球层，那么你还是在太阳系内。
②下面就来讲讲，为什么旅行者要横向飞出太阳系？
首先引力是立体的，不论你向哪个方向，都需要克服引力做功，消耗能量消耗燃料。但是沿着行星飞有一个巨大的好处：可以利用引力弹弓效应。简单来说，就是利用行星的引力为自己加速以及节省燃料。这样一算，确实比垂直飞行要更加持久！
③垂直发射需要更大的速度，因为中途没有行星为你节省燃料和加速，那么探测器需要在耗尽之前达到最低逃离太阳系的速度，以地面的发射速度来说，在出大气层时速度要在50公里每秒以上（综合地球公转速度和第三宇宙速度）
但是很遗憾，这么高的速度目前还达不到
综上：所以要飞出太阳系的航天器，都不会选择垂直飞行这条途径！
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赛先生科普
飞行器未发射前并不是静止的，而是以地球公转速度同样围着太阳公转。这个速度远大于飞行器本身的速度，大约每秒30公里。在这个速度基础上再加上第二，第三宇宙速度才可以畅游或逃脱太阳系。垂直飞行则需要飞行器耗费大量能量抵消地球公转的矢量速度，在目前技术阶段太浪费甚至是不可能。就如在高速旋转的轮盘上，沿旋转方向甩飞物体很容易（离心力），想垂直甩飞那不可能。
莫凭栏7
人们以为太阳是静止的，太阳系所有行星围绕着太阳转，实际上是太阳位于银河系悬臂上，太阳带动整个太阳系围绕银河系星核高速绕转，太阳系的黄道面与银道面有60度夹角的，只不过银河系太大了，转动一圈需要两亿五千万年。那么旅行者一号为什么要在太阳系黄道上飞行，而不是在其他角度和方向？旅行者1号的任务不是单纯飞出太阳系，首先是一路拜访沿途行星，经历木星土星天王星冥王星，并进行近距离观察。
后来科学家指令其飞出太阳系，去探测太阳风。第二，旅行者1号研制的时间早，科技没有现在发达，其携带的燃料有限，需要沿途行星引力为其加力，“甩”出太阳系，如果它不按太阳系黄道飞行，上述2个目的都达不到，也失去了其任务意义。第三，太阳系的“势力范围“约为4光年，理论上说，旅行者1号飞到它散架了，也飞不出太阳系范围......
