旅行者号真的飞出太阳系了吗？

2014年9月13日凌晨2点，NASA召开了关于旅行者一号探测器的新闻发布会 ，主要内容是他们已经确定了旅行者一号飞出了太阳日球层
，基本算是进入了星际空间

然而需要注意的是NASA并没有说旅行者一号已经飞出了太阳系，也就是说1977年9月5日发射的旅行者一号在飞行了近40年后还在太阳系内徘徊 ，这不禁让很多人疑惑“我们的太阳系究竟有多大呢？”

从银河系角度来看
，整个太阳系不过是猎户座悬臂内一个普普通通的黄矮星系而已 。天文学家结合太阳系演化模型告诉我们太阳系是一个以太阳为中心半径1光年的球状“空间 ”，大部分人一直以为冥王星就是所谓的“太阳系边缘
” ，但实际上冥王星包括它后面的柯伊伯带都还能说是“太阳系中心位置”

太阳系来自于一场46亿年前的星云坍塌
，然而就在太阳质量占据太阳系总质量99.86%的情况下，我们的太阳系内仍然可以拥有多达八颗行星和上百颗卫星以及数不清的小行星 ，但这些还远不是太阳系的全部
。

在柯伊伯带以外的太阳系空间内，有着许许多多的彗星和小天体
，它们是46亿年前那场创世工程中遗留下来“渣滓 ”，然而就是这些质量加起来还不足月球的“渣滓
”们却营造出了一个包裹太阳系的“奥尔特云”

在太阳系半径一光年的情况下 ，从地球出发以17km/s速度飞行了40多年的旅行者一号直到现在也才飞了20光时左右
，想要飞出太阳系还需要数万年才行。

卡尔.萨根当年之所以把可能暴露人类文明位置的黄金唱片镶嵌在了旅行者一号两侧，就是因为他知道以旅行者一号的速度不可能在短时间内离开太阳系 。

旅行者号在宇宙中飞了42年 ，为什么从未发生过撞击？

自人类有意识以来
，就一直对浩瀚星空有着无限的好奇，幻想星河的对面有另一个广阔的世界
。

到了现代 ，先进的科学技术让幻想变成可现实
，人类终于摆脱了地球的桎梏，第一次体会到了宇宙到来的震撼。

随着时间的不断推移 ，初入宇宙时的震撼慢慢转变成了对未知的好奇
，各种探索宇宙的方法和发明相继出现，这其中就有著名的?旅行者一号?探测器 。

截止2020年6月8日 ，1977年9月5日发射的旅行者一号已经在宇宙中默默飞行了快43年的时间
。此时距离地球约223亿公里，和地球单程通讯需要20小时36分钟
，飞行速度约为55000公里每小时。

如果不算占据天然优势的帕克太阳探测器（24.7万公里每小时），那么?旅行者一号?绝对是人类最快的飞行器 ，同时也是距离地球最远的飞行器 。

那么?旅行者一号?凭什么能飞这么远呢？或者说它究竟使用了什么动力
，以至于能够在宇宙中43年飞了223亿公里呢？

我们都知道，火箭想要飞到宇宙中需要大量的燃料 ，所以随着火箭荷载的增加
，所需要的燃料也在增加。

而化石燃料能量转化率很低，这也就意味着当火箭整体荷载到一定程度的时候 ，会出现即便将整个地球的化石能源都燃烧
，也无法将它送出地球的情况
。

为了跳出这个死循环，同时也为了让探测器能够飞得更远更快 ，科学家们想到了一个绝妙的方法
，也就是飞船在进入宇宙之后，逐渐靠近某个引力稍大的星球 ，然后借助这个星球的引力将自己?抛?出去，就像人类扔链球一样。

采用这样的方法能够以极小的消耗
，换取相当可观的加速度 。更主要的是，如果抛一次不行 ，还可以继续换颗星球抛第二次 、第三次
。这种借力的方法被科学家们取了一个非常贴切的名字?引力弹弓。

20世纪70年代
，科学家们发现太阳系外侧的四个行星?木星
、土星、天王星以及海王星正在向太阳一侧靠拢，这种极为罕见的排列方式通常176年才会发生一次 ，而这个时候也是利用引力弹弓探索这四个行星绝好的机会 。

为了不错过这次机会
，NASA随即启动了?航海家计划?（Voyager program），旅行者一号和二号相继升空
。

事实上 ，在最开始的时候科学家并未打算让旅行者一号和二号飞出太阳系
，只是单纯的想让它们探测太阳系外侧四个行星，只是后来临发射的时候才想到将它们作为?地球名片?发射到宇宙深处 ，这才在它们身上放置了一些地球和人类的信息。

由于受到荷载的限制
，将它们带入宇宙的泰坦Ⅲ型火箭并未给它们留很多的燃料，好在这两个探测器坚持飞到了木星 ，并利用木星的引力大大提高了飞行速度，以至于飞掠土星之后它们的速度已经达到了惊人的45公里/秒 。

下图能够看到旅行者二号利用了四次引力弹弓
，速度一次比一次快
。

1980年11月，已经在宇宙中飞行了3年多的旅行者一号 ，在圆满完成了考察木星 、土星等天体的科研任务之后
，由于飞行轨迹的偏移，不得已结束了对太阳系外侧行星的勘探 ，转身朝着绚烂的宇宙深处飞去。

当然了
，旅行者号们之所以能够飞得这么远和这么久，一方面得益于引力弹弓的帮助 ，另一方面在于使用了自身能量进行变轨和姿态修正 。

而它们自身的能量都来自于一个使用了钚-238做燃料的同位素热电机
，只要将钚-238衰变产生的热量转化为电能，那么就能够基本维持探测器的消耗
。

值得一提的是 ，钚-238是一种有些奇特的放射性同位素
，它的半衰期约为88年，不会对环境造成任何的污染 ，甚至具有极高的可回收性。正是因为具有这些特性，科学家们才最终选择了钚-238作为旅行者号的能源 。

不过由于荷载极为严格
，所以旅行者号们身上携带的钚-238大约只有几公斤。而根据NASA的推测，旅行者号目前剩余能量将会在2025年完全耗尽
。

届时它身上携带的所有科学仪器将会全部关闭 ，并且彻底和地球失去联系
，然后在孤独和寂寞中奔赴宇宙深处，成为人类文明在宇宙中存在过的证据之一。

旅行者号为人类的产物 ，而宇宙中的一切则都是宇宙的产物
，旅行者号在42年中没有发生撞击是旅行者号与宇宙双方共同决定的 。

诚如我们的房子 ，对于我们来说可能三十平方是小户型
，但是可能即便是同样在卧室里面，门口的尘埃也不会与床底下的尘埃或者是窗户边的尘埃发生碰撞。只是因为尘埃相对于整个房间来说过于渺小 ，对于我们来说逼仄的空间对于尘埃来说是非常空旷的
，相遇的可能性微乎其微 。而旅行者号对于宇宙来说也是渺小如尘埃，尽管宇宙中有非常多的陨石 ，和各类行星，但是旅行者号在其中依旧是渺小的一份子
，遭遇到其他物体的可能性是非常小的
。甚至42年的时间在人类看来比较久，但从整个宇宙来看 ，却又是很短的时间
，所以旅行者号在宇宙中没有遇到撞击是十分正常的事情。

旅行者号既然是为了探索宇宙而存在
，在出发之前，科学家们自然经过许多考虑 ，不会让它在宇宙中横冲直撞
，而是带着目的和希望沿着既定的路线去行走，并且在遭遇到一些情况的时候科学家也会有办法对其进行操纵 ，避免发生撞击
。宇宙中的行星也都是有自身的运行规律
，比如地球绕着太阳转，小行星在遇到大行星的时候会受到吸引力影响 ，围绕大行星进行规律地运动，比如月亮围绕地球的运动。

可见宇宙中的一切也是有序的
，并非是乱七八糟而存在的，这又大大减少了旅行者号在宇宙中发生撞击的概率 。