为什么旅行者号飞了43年还有动力？

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43年过去了，美国宇航局（NASA）的旅行者1号和旅行者2号还在太空中飞行，前者离地球222亿公里，相对于太阳的速度为17公里/秒；后者离地球185亿公里，相对于太阳的速度为15.3公里/秒。

这么多年过去了，为什么两艘旅行者号太空飞船还能继续飞行呢？它们的动力来自于哪里？它们不会撞上太空中的小行星吗？

事实上，旅行者号飞船早已消耗完燃料，它们现在是无动力在太空中飞行。而且太阳的引力已经无法把它们吸引回来，这两艘飞船的轨道是开放的双曲线，它们将会依靠惯性飞向遥远的星际空间。那么，为什么无动力的旅行者1号和2号还能飞出太阳系呢？

关于这个问题，就要涉及到第三宇宙速度。通过计算可知，从地球出发的太空飞船，只要初速度加速到16.7公里/秒（相对于地球），也就是第三宇宙速度，它们就能依靠惯性飞出太阳系。

在太阳系的不同位置，受到的太阳引力不同，所以对应的太阳系逃逸速度也是不一样的。越靠近太阳，受到的太阳引力作用越强，对应的太阳系逃逸速度越高，反之亦然。

旅行者1号和2号在离开地球时，火箭并没有能力把它们加速到第三宇宙速度，而只是让它们达到第二宇宙速度，使它们可以摆脱地球引力束缚，飞向地球轨道外侧的太阳系。旅行者号飞船最终能够飞出太阳系，还要得益于四大巨行星的引力加速。

旅行者号遇上了一百多年一遇的天象。木星、土星、天王星、海王星，这四大巨行星的排列方式很特别，它们运动到了太阳的同一侧，旅行者号在理论上可以一次性飞越四颗行星。

由于旅行者1号的探测任务在中途发生变化，因为拥有浓厚大气层的土卫六引起了天文学家的强烈关注，所以旅行者1号只相继造访了木星和土星。旅行者2号则相继造访了四大巨行星，这是人类至今唯一一次近距离探测天王星和海王星。

在几大巨行星的强大引力加速作用下，旅行者1号和2号都超过了它们各自所在位置的太阳系逃逸速度。因此，尽管它们已经耗尽用于加速的燃料，但仍然可以离开太阳系。

为什么旅行者号飞了几十年都没有撞上太空中的小行星？

在太阳系中，火星与木星之间存在小行星带，其中直径大于1公里的小行星数量至少有110万颗，而尺寸更小的小行星数量更多。尽管如此，旅行者号穿越小行星带时，也没有与其中的小行星发生碰撞，这是因为太空极其空旷。再加上小行星和旅行者号都很小，引力很弱，所以旅行者号与小行星相撞的可能性极低。

只要避免正面撞上几大行星，旅行者号就能安全地在太空中飞行。未来，当旅行者号进入更为浩渺的星际空间之后，它们更大可能不会撞上太空中的天体，这两艘无人太空飞船将会像太阳一样环绕银河系中心运动。

“旅行者一号”是人类最早的深空探测器之一，于1977年9月5日发射，在1979年3月访问过木星，并在1980年11月利用土星的引力弹弓，飞离了黄道面，面向星辰大海，飞向太阳系的边缘。在新视野号之前，旅行者一号保持着人类制造的最快的飞行器记录。

其实，在旅行者一号发射之后，很多人就怀有担心和疑问，在飞往木星的途中，能不能躲过火星和木星之间的小行星带，毕竟那里有数量众多的小行星。当然，现在我们是知道，旅行者一号毫无阻碍的通过了小行星带。

对于小行星带，在很多人的印象中应该是充满了大大小小的，看着很密集的小行星，但这只是一些影音作品或一些给我们的一个印象错觉。我们知道，这个小行星带主要介于火星与木星的轨道之间，其范围大约在2.17-3.64天文单位，宽度大约5亿公里，比地球到太阳的距离大的多。

如果只从网卡的看给人的感觉就是密密麻麻的一片，但实际上远没有我们想象中的那么密集。太阳系看似热闹，但也是极其空旷的，不管大小天体，轨道相对稳定下来以后，它们之间都会有很大的一个“安全距离”，虽然小行星带的天体数量巨大，约为50万到100万颗，但它们“占据”的空间更大，根据一些数据的计算结果，小行星带的小行星的平局距离超过百万公里，要知道，地月之间的距离也不过38万公里。像旅行者一号这样的大小不超过十米的探测器穿越这个小行星带，如果不是提前设定好目标小行星，其相遇的概率比太平洋上两艘小船随机碰到一起还要低。

而柯伊伯带则是一个猜想的小行星密集带，但这个地带的界限和大小现在还没有统一的界定，目前认为是距离太阳30～55个天文单位的范围内，如果按照这个范围定义柯伊伯带的话，那么旅行者一号早已“安全”飞越过这片区域了。如果按照55个天文单位计算，柯伊伯带的边界距离太阳约82.5亿公里，而截止到2019年6月7日，旅行者一号已经距离太阳218.17亿公里了，目前正以相对太阳17千米/秒的速度飞离太阳系。

柯伊伯带与小行星带有点类似，但其范围要比小行星带大得多，如果按距离太阳30～55个天文单位来看，柯伊伯带的宽度是小行星带的20多倍，并且，柯伊伯带不同于火星与木星之间的小行星带的天体。

但是，也有一部分科学家认为柯伊伯带的范围应该更大，可以从50个天文单位一直延伸到500个天文单位（750亿公里），这样看的话，旅行者一号要飞出柯伊伯带的话还得需要100多年。

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