太阳系是扁平的，如果旅行者向上或向下飞，会很快飞出太阳系吗？

其实，我们要搞清楚一个关键问题，那就是离开太阳系，到底是要摆脱什么？难道只是飞出一个边界就可以么？其实要离开太阳系的关键是速度，而不是飞的方向。

为什么这么说呢？

万有引力

飞离太阳系和一般的走出一个区域的最大区别是：万有引力。我们平时开车从从一个地区到另外一个地区，说白了是摩擦力和空气阻力对抗。而太空当中，是不存在这两种力的，但是存在引力。而飞离太阳系的本质是摆脱太阳的万有引力。我们高中就学过，牛顿的万有引力定律：

这个定律告诉我们，物质之间的引力与它们的距离平方成反比，与它们的质量成正比。实际上，万有引力和方向是没有什么太大关系的，它就像是在三维空间中的展开。所以，你朝着上面飞，也要受到引力的束缚，沿着某个平面飞也要受到引力的作用。

后来，爱因斯坦的广义相对论描述了万有引力的本质，它认为万有引力的本质是时空的弯曲。

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但是这并不影响最终的结果，这是因为从地球出发，所受到的重力场是一种弱场，广义相对论在弱场下是和牛顿力学等效的。所以，要飞离太阳实际上是要摆脱太阳的引力。而这需要能量，我们也可以等效看成飞船的动能，所以这也就对应着相应的最低速度。那要飞离太阳系需要多大的速度呢？

宇宙速度

但我们也都知道，其实太阳系各个行星距离太阳的距离都不同的，而且差异非常大。这也就直接导致了从太阳系不同的位置出发，所需要的速度是不同的，尤其是越接近于太阳，要摆脱太阳的引力就越难。

我们高中也学过，摆脱太阳，飞出太阳系的最低速度被称为一个星球的第三宇宙速度。地球的第三宇宙速度，也就是从地球出发要摆脱太阳的引力的最低速度是16.7m/s，也被我们称为逃逸速度

如果我们距离太阳最近的水星出发，根据计算，水星的第三宇宙速度是67.7km/s，也就是说，从水星出发要远比从地球出发，需要摆脱太阳引力的速度要大得多得多。

而如果从距离太阳最远的行星海王星出发，要摆脱太阳引力的最低速度是7.7km/s，只有从地球出发摆脱太阳引力所需的最低速度的一半不到，所以，难度要降低不少。

可能你要问了，如果是这样，那干嘛不直接朝着垂着于黄道面飞，非要掠过这么些个行星？

旅行者的轨迹的设定

其实，这里是有关键因素的，也就是：引力弹弓效应

很多探测器要飞离太阳系，并不是一口气达到第三宇宙速度，也不是恰好等于第三宇宙速度，而是要高出第三宇宙速度不少。但是，我们直接让探测器达到这个速度就非常难。

所以，科学家一般都利用引力弹弓效应来给探测器加速。

那什么是引力弹弓呢？

我们可以粗暴地这么理解，就是利用天体自身的引力场，来给探测器加速，也就是让天体的引力给探测器做功，拉探测器一把。（当然，一定要调整好轨迹，这样才能起到正面效果，其实引力弹弓也是可以给探测器减速的。下图中，图一就是加速的情况，而图二就是减速的情况。）

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而地球轨道之外，有很多大天体，尤其是金星和土星，都是加速的利器。实际上，旅行者一号也就是通过了几次大行星的加速，在经过木星时有一次重要的加速，这次加速让旅行者号的速度提高到了25km/s，在加速之前，它的速度仅仅只有13km/s。也就是说，如果没有这次加速，旅行者号是不太可能飞离太阳系的。

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由于需要通过木星的“引力弹弓效应”来加速，因此，如果垂直于黄道面向上飞出去，就只能完全依靠自身的速度来实现了，这非但没有变简单，反倒是加大了飞离太阳系的难度。

因此，由于需要掠过木星，用引力弹弓来加速，所以，科学家才会为旅行者号设计这样的路径。