Основная причина в том, что это намного проще. Требуется огромная дельта v, чтобы изменить наклон космического корабля так, чтобы он был перпендикулярен плоскости Солнечной системы. Кроме того, за пределами плоскости эклиптики не так много интересного.

Единственная причина отправить космический корабль перпендикулярно — это как-то изучить полюса Солнца или облететь объект, значительно выходящий за пределы плоскости эклиптики. Однажды это было сделано с космическим кораблем « Улисс » . Он достиг требуемой дельты v за счет тщательно спланированного облета Юпитера. Этот пролет позволил ему иметь угол наклона 80 градусов вокруг Солнца. За пределами плоскости эклиптики не так много объектов, которые стоит посетить, поэтому было не так много миссий, чтобы внести изменения.

Из-за немного нечеткого понимания самолетов, продемонстрированного в этом вопросе и аналогичном вопросе HyperAnthony , я хочу прояснить вопрос о самолетах.

Во-первых, имейте в виду, что плоскости двумерны. У них нулевая толщина.

Неизменная (или инвариантная) плоскость — это плоскость, проходящая через центр масс Солнечной системы перпендикулярно вектору углового момента Солнечной системы.

Плоскость эклиптики — это плоскость, на которой расположена орбита Земли.

Как правило, большинство объектов будут наклонены (под углом от) к этим плоскостям. В случае с планетами это в значительной степени так. Вот удобная диаграмма из Википедии, которая показывает наклоны каждой из планет:

Поскольку все наши пункты назначения в Солнечной системе (и даже в Галактике) отклонены от плоскости эклиптики, путешествие к этим пунктам назначения предполагает перенос плоскости (изменение наклона космического корабля относительно эклиптики).

Чем больше изменение наклона, тем больше требуется дельта v.

Чтобы изменить наклон на перпендикулярный к неизменной плоскости, потребуется «огромная дельта v», как сказал в своем ответе PearsonArtPhoto. Только сколько это будет? Что ж, для простого изменения плоскости (где размер орбиты остается прежним),$\Delta V = 2V_i * sin (\theta / 2)$.$V_i$- начальная скорость, а$\theta$это изменение угла. Это почти в 1,4 раза превышает начальную скорость при переходе из плоскости эклиптики в плоскость, перпендикулярную неизменной плоскости. И это при условии, что вам не нужно менять размер своей орбиты (что вы и сделаете).

Источники:

• Неизменная плоскость — Википедия
• Основы космического полета: орбитальная механика - Ракетно-космическая техника

В дополнение к предыдущим пунктам выше, я предлагаю следующее. Во-первых, dV, необходимое для достижения внешних планет или выхода из СС, может быть частично получено за счет повторяющихся гравитационных содействий с планет (см. план полета Розетты, с помощью которого она может поймать комету). Для этого вы должны оставаться в плоскостях пролетающих планет. Во-вторых, dV для получения «полярной» или перпендикулярной орбиты может быть уменьшено, если либо траектория запуска север/юг, либо если ваш путь проходит мимо полюса другой планеты. «Вояджеры» сделали это после их последней встречи с планетой. (V2 имеет склонение около 55 градусов). Может потребоваться очень малое значение dV, чтобы изменить траекторию движения и встретить планету, приближающуюся к полярной орбите. Кстати, запуск на земную полярную орбиту требует больше энергии, чем на экваториальную, потому что вы можете

Почему склонность низкая?

1. Затраты энергии на наклон орбиты
2. Отсутствие чего-либо интересного за пределами эклиптики
3. Любая наклонная орбита все равно пересекает эклиптику

Значительное изменение наклонения орбиты требует больших затрат энергии. Тем не менее, НАСА сделало это, по крайней мере, с двумя зондами, используя гравитационные рогатки. Планы использования встречи с Венерой для вывода зонда на полярную орбиту Солнца обсуждались публично в 80-х годах, но я понятия не имею, находятся ли они все еще на чертежной доске; в начале 90-х зонд Улисс был запущен от Юпитера.

Большинство наших зондов направляются к другим планетам в системе — таким образом, отклонение от плоскости эклиптики не в наших интересах; Отправка «Вояджера-1» была больше связана с получением желаемых встреч на Сатурне. Совместный зонд НАСА/ЕКА «Улисс» использовал помощь Юпитера, чтобы выйти на довольно большую наклонную орбиту с углом наклона 80°, в частности, чтобы увидеть солнечные полюса. Теоретически, столкновение с Марсом или Венерой может сделать то же самое, и это было предложено для Pioneer H, но вместо этого НАСА выставило этот корабль в Смитсоновском институте.

Любая орбита, намеревающаяся избежать «беспорядка» плоскости эклиптики, все равно пересекает ее дважды за орбиту и все еще сопряжена с риском; кроме того, чем выше наклон, тем больше скорость пересечения и больше потенциальная энергия удара. Таким образом, хотя это немного снижает общую вероятность столкновений, но значительно увеличивает риск каждого столкновения. Более того, на сильно наклоненных орбитах уже находится много малых тел, и риск выброса корональной массы также не снижается, поэтому единственные причины для этого - исследования, которые в любом случае требуют сильно наклоненной орбиты.

Космические телескопы, такие как Gaia и James Webb, не будут изучать планеты, но они все равно размещены в плоскости эклиптики планет (и Луны Земли), чтобы воспользоваться их гравитацией. Другой потенциальный «ресурс» в эклиптике — это тень от Солнца, а для радиотелескопа на обратной стороне Луны — радиотень от Земли.

Причины не оставаться в эклиптике заключаются в изучении полюсов Солнца, как это сделал зонд Улусей. Облако Оорта и объекты пояса Койпера могут быть сильно наклонены и могут потребовать миссий далеко за пределы эклиптики. Даже такие миссии будут использовать гравитацию планет, прежде чем они покинут эклиптику.

Космический телескоп, который не был бы размещен в эклиптике, был бы радиотелескопом, расположенным так далеко, что он мог бы использовать Солнце в качестве гравитационной линзы. Это по крайней мере 550 астрономических единиц, примерно в 14 раз больше, чем расстояние до Нептуна. И, возможно, вдвое больше из-за тревожной короны Солнца. Он получит большое увеличение только в направлении Солнца, поэтому будет направлен в сторону от объекта, который нужно изучить. Может быть, конкретная звезда или сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. В межзвездном масштабе плоскость планет Солнечной системы становится неактуальной.