旅行者1號能避開柯伊伯帶密集的小行星碎片安全飛出太陽系嗎?

De-zhong


“旅行者一號”是人類最早的深空探測器之一,於1977年9月5日發射,在1979年3月訪問過木星,並在1980年11月利用土星的引力彈弓,飛離了黃道面,面向星辰大海,飛向太陽系的邊緣。在新視野號之前,旅行者一號保持著人類製造的最快的飛行器記錄。

其實,在旅行者一號發射之後,很多人就懷有擔心和疑問,在飛往木星的途中,能不能躲過火星和木星之間的小行星帶,畢竟那裡有數量眾多的小行星。當然,現在我們是知道,旅行者一號毫無阻礙的通過了小行星帶。

對於小行星帶,在很多人的印象中應該是充滿了大大小小的,看著很密集的小行星,但這只是一些影音作品或一些圖片給我們的一個印象錯覺。我們知道,這個小行星帶主要介於火星與木星的軌道之間,其範圍大約在2.17-3.64天文單位,寬度大約5億公里,比地球到太陽的距離大的多。

如果只從網卡的圖片看給人的感覺就是密密麻麻的一片,但實際上遠沒有我們想象中的那麼密集。太陽系看似熱鬧,但也是極其空曠的,不管大小天體,軌道相對穩定下來以後,它們之間都會有很大的一個“安全距離”,雖然小行星帶的天體數量巨大,約為50萬到100萬顆,但它們“佔據”的空間更大,根據一些數據的計算結果,小行星帶的小行星的平局距離超過百萬公里,要知道,地月之間的距離也不過38萬公里。像旅行者一號這樣的大小不超過十米的探測器穿越這個小行星帶,如果不是提前設定好目標小行星,其相遇的概率比太平洋上兩艘小船隨機碰到一起還要低。


而柯伊伯帶則是一個猜想的小行星密集帶,但這個地帶的界限和大小現在還沒有統一的界定,目前認為是距離太陽30~55個天文單位的範圍內,如果按照這個範圍定義柯伊伯帶的話,那麼旅行者一號早已“安全”飛越過這片區域了。如果按照55個天文單位計算,柯伊伯帶的邊界距離太陽約82.5億公里,而截止到2019年6月7日,旅行者一號已經距離太陽218.17億公里了,目前正以相對太陽17千米/秒的速度飛離太陽系。

但是,也有一部分科學家認為柯伊伯帶的範圍應該更大,可以從50個天文單位一直延伸到500個天文單位(750億公里),這樣看的話,旅行者一號要飛出柯伊伯帶的話還得需要100多年。

柯伊伯帶與小行星帶有點類似,但其範圍要比小行星帶大得多,如果按距離太陽30~55個天文單位來看,柯伊伯帶的寬度是小行星帶的20多倍,並且,柯伊伯帶不同於火星與木星之間的小行星帶的天體主要集中在黃道面上,柯伊伯帶的天體分佈的範圍更像是一個麵包圈。由於柯伊伯帶距離地球十分遙遠,所以對於尋找和發現柯伊伯帶的天體帶來很大的困難。冥王星算是發現的第一個柯伊伯帶天體,直到1992年,人類才在柯伊伯帶發現了第二個小行星——小行星15760,目前,已經發現的柯伊伯帶小行星的數量已經有一千多顆了,並且,根據一些天文學家估算,在柯伊伯帶,直徑超過100公里的天體可能會超過10萬顆,質量加在一起約為地球質量的十分之一。雖然柯伊伯帶的天體數量更多,但其天體密度還要比小行星帶更稀疏,旅行者一號要想碰到其中的一顆,其概率相當於連中十次六合彩了。

旅行者一號在可以預見的未來很可能是人類最早飛出太陽系的探測器,目前它已經位於柯伊伯帶之外,而柯伊伯帶只是太陽系內部的邊緣,在未來22000年的旅途中,旅行者一號會以會5萬公里/小時的速度繼續穿過更加巨大和空曠的奧爾特雲而不會撞上任何天體。現在的旅行者一號已經用完了最後一點“力氣”,完全沒有了動力,無法加速也無法調整姿態,只是憑藉慣性沿著既定路線向宇宙深處飛去。在7.36萬年後,旅行者一號會經過半人馬座的南門二(即比鄰星)附近,但不會被其引力俘獲,如果沒有被“三體人”發現的話,會依然孤獨的繼續著它的旅程,飛往銀河系中心,也許是數十萬年,也許更長。


清明的星空


提出這種問題的人對宇宙空間的大小估計沒有準確的概念,或者被一些概念圖所迷惑了,以為小行星帶和柯伊伯帶的小行星非常密集的分佈著,因此才會有這種問題。而事實上,那裡的空間太廣袤了,雖然存在著無數的小天體,但這些小行星之間的距離非常之遙遠。地球到月球的距離是38萬千米,但那些小天體之間的距離還要遠遠大於這個距離呢。

之所以圖片中看起來小行星非常密集,那是因為我們無法按比例真實畫出太陽系來,因為太陽系太大了,如果真的按比例來畫,要麼找不到那麼大的紙,要麼就是天體小到用眼睛看不到了。

網上有很多對太陽系大小的比例做出描述的文章,這裡簡單也說一下,讓大家對太陽系的大小有個準確的概念。

假設我們把太陽縮小到1米的直徑,那麼地球的大小還不到1釐米,也就是個小玻璃球大小吧,而地球到太陽的距離是106米遠。而小行星帶的範圍在距離太陽約210米到370之間的環形區域內,而所有小行星的質量加到一起還不到地球的1/1000,也就是說幾十萬粒花粉,分佈在這麼大的一個環形區域內。

再看柯伊伯帶,按這個比例是距離太陽5千米到50千米的範圍內,或者這麼說,把直徑1米的太陽放在天安門廣場,那麼柯伊伯帶的範圍在3環外到6環以外很遠的地方這麼大的區域。同樣是無數的花粉和一些小顆粒,最大的也不過2,3毫米大而已。

想一想,這個巨大的空間中只有這些灰塵和小顆粒,剩餘的都是宇宙空間,這種空曠絕對會讓人發瘋。

因此,旅行者想要遇到一個小行星都是非常難得的,除非預先計算好軌道,否則隨機遇上小行星的概率要遠遠小於中彩票大獎的概率呢!


寒蕭99


關鍵不是能不能避開小行星,旅行者1號本身就已經跨越180億公里之外的科伊伯帶,目前已經飛到了日光層,處於星系物質和太陽系物質的過度區域,然而距離飛出太陽系還十分遙遠。

從現在的各種太陽系模型上來看,木星和火星之間的小行星帶、海王星之外的科伊伯帶都有大量動隕石、小行星分佈,相互之間的距離看起來十分近,要穿越隕石密佈的天體帶似乎非常困難。但是木星和火星之間的軌道,乃至更遠處的科伊伯帶的周長實際上是非常大的,要知道火星繞太陽運行的半徑是227,940,000 千米,周長則更長,科伊伯帶就更不用說了,體積很小的隕石小行星等天體分佈在狹長而廣闊的軌道上,分佈密度是非常低的,而旅行者1號、2號兩顆飛行器在穿越這些地方的時候速度又非常快,撞擊隕石的幾率是非常低的,比在路上行走被車輛撞擊的幾率還低不少,目前這兩顆都跨越了科伊伯帶飛入了星際空間。

旅行者1號的主要任務是探索木星、土星等太陽系外側行星,在飛行的過程中必須精確計算飛行軌道,確保其能被這些行星的引力所俘獲,繞著木星軌道運行,由於木星是太陽系最大的天體,要繞土星運行,旅行者1號的軌道必然和木星黃道面有較大的夾角,最後是利用引力彈弓,相當於是被木星等天體甩出去的,軌道面和太陽系黃道面有一個較大的夾角,也就是說它其實並不是直接從小型帶中穿過去的,而小行星帶分佈雖然比較廣泛,但是其厚度卻很小,科伊伯帶也是如此,在旅行者1號向更遠處飛行的時候,是直接跨越科伊伯帶。小行星天體分佈的密度和旅行者1號飛行的軌道,註定其基本上不可能和隕石等小型天體撞擊,目前已經是人類飛行距離最遠的探測器,距離地球已經有220億公里,大概一光天的距離。

不過飛處太陽系就不是我們能看到的了,太陽系半徑1光年左右,旅行者1號要飛出去需要幾萬年,而在2025年前後,旅行者1號上的核電池就不能在供應任一單一儀器,將成為一個無法與人類聯繫的人造小行星,望遠鏡也無法捕捉那麼小的天體,人類最終將不知道它最終飛到了哪裡。


來看世界呀


能,因為就算是柯伊伯帶也只能算是相對於其他宇宙空間比較密集,實際還是很空曠的,穿越起來根本就不用擔心會撞上什麼,夜晚抬頭看天空,那麼多星辰,你能感覺到柯伊伯帶擋住了視線嗎,可以說根本就沒有存在感好不好


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能不能避開柯伊伯帶就是個概率問題,這種概率很小,但不是沒有可能發生碰撞,祝它好運吧。


用戶105516007076


旅行者1號在出發之前,就已經設定飛行路線,作為地球文明的使者,NASA對柯伊柏帶作出了精密測算,保證旅行者1號作為使者飛越奧特星雲直至另一個恆星系。


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