人造卫星“旅行者一号”在真空状态下的飞行不需要动力来维持旅行者1号探测器。根据牛顿第一定律,力是改变物体运动状态的必要条件,不是维持物体运动的必要条件,简单说,一个物体保持运动不需要力的作用。在没有外力作用的情况下,一个以一定速度运动的物体会永远沿着这个方向持续运动下去【如下图所示,小球会永远运动下去】。

旅行者1号探测器:旅行者一号这四十多年来的飞行需要持续动力吗?动力来自于哪里?

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理想状态下旅行者1号探测器,人造卫星在宇宙空间中飞行的时候,不受到空气阻力等外力作用,所以可以一直运动下去,而不需要动力来维持。当然了,为了要克服太阳产生的引力作用向太阳系外飞行,旅行者一号的速度是不断降低的,但是旅行者一号的速度已经足够高了【超过了第三宇宙速度】,所以旅行者一号以现在的速度还是可以飞出太阳系。

旅行者一号上只有非常少量的燃料用于变轨,而其自身的动能来源于两个方面:1,发射旅行者一号的时候火箭对该卫星的加速作用旅行者1号探测器。要知道,火箭在发射卫星的时候可是会持续对卫星进行加速【如下图所示】,在这样的强力的加速下,卫星只要短短几分钟就可以达到十几公里每秒的高速。

2旅行者1号探测器,引力弹弓作用。简单来说,就是通过在恰当的轨道上飞行,人造卫星可以巧妙地运用太阳系内的行星来给自己进行加速【如下图所示】。

所以下图就展示了旅行者二号【旅行者一号的资料没有找到,但是用旅行者儿号是类似的道理】的速度是如何变化的旅行者1号探测器。可以看到,总体上旅行者儿号的速度是逐渐降低的——这是因为旅行者二号一直在克服引力作用向外飞行。但是,经过一些行星的时候旅行者二号的速度会突然提高,这就是利用了引力弹弓的作用。

现在旅行者一号已经在太空中飞行了四十多年了,已经渐渐远离了太阳系,太阳系的引力作用对旅行者一号的影响会越来越小,所以旅行者一号会最终成为一颗几乎不受外力作用的物体,在空旷的宇宙空间中以恒定的速度和方向飞行下去,直到遇到下一颗宇宙天体。

这么解释你明白了吗?

旅行者一号自1977年发射至今已经过了41年,现在它在太阳系的边缘,预计10年左右可以飞出太阳系。

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目前认为旅行者一号距离太阳130个天文单位(一个天文单位为日地距离1.5亿公里),也就是说它现在距离太阳约为195亿公里。飞了四十年了,照理说旅行者一号应该飞出太阳系了吧,难道我们的太阳系有这么大?其实吧,太阳系的具体直径目前还没有明确的定义,一般认为太阳系直径300亿公里,仅有0.003光年,而旅行者一号飞了四十年也只不过飞了0.002光年的距离。是不是很吃惊?感觉到人类的渺小了吧!

目前它的速度已经超越了第三宇宙速度(16.7㎞/s),据2010年公布的一次数据中显示,它的速度为17.8㎞/s,也就是说按照这个速度下去的话它是能够飞出太阳系的。

旅行者一号是怎么能有如此高的速度呢?首先在地面上通过火箭发射将其送去太空,后来在经过木星和土星的时候先后两次通过引力弹弓效应加速,现在速度已经达到了第三宇宙速度。

但是,现在它的情况是再也不能获得加速了,反而是它的速度会一点一点变慢。这主要来自于太阳引力的影响,这么远的距离,地球和太阳系的其它行星对它的引力已经可以小到忽略不计了,但是太阳的引力就不一样了,太阳的质量比太阳系的其它行星的大得多,所以即使旅行者一号离太阳这么远,太阳对它的引力还是存在的,这个力的作用就是使它的速度变慢,束缚它逃离太阳系。而且只要它在太阳系,这个力的作用就一直存在,使它的速度一点一点降低。

其次就是太空中物质对它的影响了。太空并不是完全的真空,也会有少量的灰尘和气体,这些杂质对于旅行者一号的阻碍作用虽然小但是却是一直都存在的,长久下去也会使它的速度降下来。虽然说现在它并不需要达到第三宇宙速度就可以飞出太阳系,但是确实最近发现它的速度正在变慢,似乎除了太阳引力之外还有某种未知的约束力扯住它,这也我们所猜测的暗物质可能存在的一个表征。

还有值得一提的就是现在又发现太阳系的直径可能远远超乎我们的想象,如果以太阳的引力作用范围来定义太阳系的直径的话,其直径将会达到一光年左右,这样一来的话旅行者一号或许还需要几万年的时间才能够飞出太阳系了。