小行星 旅行者一号已在太空中飞了44年,为什么一直没有撞上小行星?


小行星 旅行者一号已在太空中飞了44年,为什么一直没有撞上小行星?
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小行星 旅行者一号已在太空中飞了44年,为什么一直没有撞上小行星?

星辰大海是人类的梦想 , 但从目前的情况来看 , 人类就只去过距离地球最近的一颗星球——月球 , 这的确有点小尴尬 。 好在人类还可以向宇宙深空发射无人探测器 , 它们可以代替人类飞到更远的区域 , 去探索宇宙中的奥秘 。
【小行星|旅行者一号已在太空中飞了44年,为什么一直没有撞上小行星?】时至今日 , 人类发射的探测器早已拜访了太阳系中所有的行星 , 甚至在太阳的附近 , 也有它们的身影出现 。
在众多的探测器之中 , 知名度最高的应该就是旅行者一号了 , 该探测器于1977年发射升空 , 迄今为止 , 旅行者一号已在太空中飞了44年 , 与地球的距离大约为228亿公里 , 这也使得它成为了距离地球最远的人造物体 , 没有之一 。
然而据我们所知 , 太阳系中除了八大行星等主要天体之外 , 还存在大量的小行星 , 那么问题就来了 , 旅行者一号在如此漫长的“旅途”中 , 为什么一直没有撞上小行星?
飞了228亿公里的旅行者一号 , 究竟是如何躲避小行星的呢?可能有人会认为 , 旅行者一号应该是装了高科技的“探路装置” , 能够提前预判自己是否会撞上某颗小行星 , 然后再以自身的动力进行适当的机动 , 从而达到躲避小行星的目的 。
不得不说 , 这是一个非常合理的推测 , 但事实却并非如此 , 那实际情况是怎么样的呢?答案就是:科学家在设计旅行者一号的时候 , 根本就没有考虑过应该如何去躲避小行星 , 换句话来讲就是 , 旅行者一号在“旅途”中会不会撞上小行星 , 全看它自己的运气……
需要指出的是 , 科学家这样做是有足够的理由的 , 原因很简单 , 那就是小行星在太阳系中分布得极为稀疏 , 探测器撞上小行星的概率完全可以忽略不计 。
上图为旅行者一号和二号的飞行路径 , 可以看到 , 旅行者一号在发射之后就一直在黄道面(地球公转轨道平面)内飞行 , 直到抵达土星之后 , 才利用土星的“引力弹弓”飞离了黄道面 。
在这期间 , 旅行者一号飞越了一个太阳系中小行星相对密集的区域——“小行星带” , 太阳系内侧的绝大部分小行星都集中在这里 , 这也就意味着 , 在旅行者一号飞越“小行星带”的时候 , 其撞上小行星的概率是最大的 。
通常来讲 , 我们对“小行星带”的印象大概是上图这样的 , 然而这却与实际情况严重不符 , 何出此言呢?我们让数据来说话 。
“小行星带”位于木星和火星的公转轨道之间 , 在黄道面所占的平面区域为距离太阳大约2.17至3.64天文单位 , 整体上是一个环形 。 我们知道 , 1个天文单位大约为1.5亿公里 , 根据环形面积公式“S = π(R^2 - r^2)”可以计算出 , “小行星带”在黄道面所占的面积大约有60.34 x 10^16平方公里 。
观测数据表明 , “小行星带”中已知的小行星数量约为50万颗 , 考虑到还可能存在没有观测到的小行星 , 我们不妨将这个数量再乘个2 , 也就是100万颗 。
这样算下来 , 就算“小行星带”中的小行星全部都运行于黄道面上 , 也是平均每6034亿平方公里才有一颗小行星 , 其平均距离大约为77.7万公里 , 这大约是地球和月球之间的平均距离的两倍 。
什么概念呢?这么说吧 , 在地球和月球之间的距离 , 完全可以容纳下太阳系中包括木星在内的所有行星 , 而这个距离却是地月距离的两倍 。
由此我们完全可以想象出 , 当旅行者一号在分布得如此稀疏的小行星之间穿行的时候 , 其撞上小行星的概率有多低 , 可以说是几乎为零了 。
(注:运行在“小行星带”中的天体都很小 , 有些小行星的直径甚至小于10米 , 因此它们与旅行者一号之间的引力效应可以忽略不计)
很明显 , 既然在小行星相对密集的“小行星带” , 旅行者一号撞上小行星的概率都几乎为零 , 那在其它的区域就更不用说了 。
小结综上所述 , 历时44年飞了228亿公里的旅行者一号之所以一直没有撞上小行星 , 其实就是简单地因为小行星分布得实在是太稀疏了 , 正因为如此 , 人们在发射其它的探测器的时候 , 也基本上不会去考虑如何躲避小行星 。

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