Der Hauptgrund ist, dass es viel einfacher ist. Es erfordert ein enormes Delta v, um die Neigung des Raumfahrzeugs so zu ändern, dass es senkrecht zur Ebene des Sonnensystems steht. Außerdem gibt es jenseits der Ekliptikebene nicht viel Interessantes.

Der einzige Grund, ein Raumschiff senkrecht zu schicken, besteht darin, irgendwie die Pole der Sonne zu untersuchen oder ein Objekt deutlich außerhalb der Ekliptikebene zu umkreisen. Dies wurde einmal mit der Raumsonde Ulysses durchgeführt. Es erreichte das erforderliche Delta v durch einen sorgfältig geplanten Vorbeiflug an Jupiter. Dieser Vorbeiflug ermöglichte eine Neigung von 80 Grad um die Sonne. Außerhalb der Ebene der Ekliptik gibt es nicht viele Objekte, die es wert sind, besucht zu werden, also gab es einfach nicht viele Missionen, um die Änderung vorzunehmen.

Aufgrund des leicht verschwommenen Verständnisses von Flugzeugen, das in dieser Frage und der ähnlichen Frage von HyperAnthony gezeigt wird , möchte ich die Angelegenheit der Flugzeuge klären.

Denken Sie zunächst daran, dass Ebenen zweidimensional sind. Sie haben eine Dicke von Null.

Die unveränderliche (oder unveränderliche) Ebene ist die Ebene, die senkrecht zum Drehimpulsvektor des Sonnensystems durch den Massenmittelpunkt des Sonnensystems verläuft.

Die Ekliptikebene ist die Ebene, auf der sich die Erdumlaufbahn befindet.

Im Allgemeinen werden die meisten Objekte (in einem Winkel von diesen Ebenen weg) geneigt sein. Im Fall von Planeten ist es deutlich so. Hier ist ein praktisches Diagramm von Wikipedia, das die Neigungen der einzelnen Planeten zeigt:

Da alle unsere Ziele im Sonnensystem (und sogar in der Galaxie) gegenüber der Ekliptikebene geneigt sind, beinhaltet die Reise zu diesen Zielen einen Flugzeugtransfer (Änderung der Neigung des Raumfahrzeugs relativ zur Ekliptik).

Je größer die Neigungsänderung ist, desto größer ist das erforderliche Delta v.

Um die Neigung senkrecht zur unveränderlichen Ebene zu ändern, wäre "ein enormes Delta v" erforderlich, wie PearsonArtPhoto in seiner Antwort sagte. Wie viel wäre das? Nun, für einen einfachen Ebenenwechsel (bei dem die Umlaufbahngröße gleich bleibt)$\Delta V = 2V_i * sin (\theta / 2)$.$V_i$ist die Anfangsgeschwindigkeit, und$\theta$ist die Winkeländerung. Das ist fast das 1,4-fache der anfänglichen Geschwindigkeitszunahme , um von der Ekliptikebene auf eine Ebene senkrecht zur unveränderlichen Ebene zu übertragen. Und das setzt voraus, dass Sie die Größe Ihrer Umlaufbahn nicht ändern müssen (was Sie tun werden).

Quellen:

• Unveränderliches Flugzeug – Wikipedia
• Grundlagen der Raumfahrt: Orbitalmechanik - Raketen- und Weltraumtechnologie

Zusätzlich zu den vorstehenden Punkten biete ich Folgendes an. Erstens kann das dV, das erforderlich ist, um die äußeren Planeten zu erreichen oder die SS zu verlassen, teilweise durch wiederholte Schwerkraftunterstützung von den Planeten aufgenommen werden (siehe Rosettas Flugplan, mit dem sie einen Kometen einfangen kann). Dazu müssen Sie in den Flugzeugen der vorbeifliegenden Planeten bleiben. Zweitens kann das dV, um eine „polare“ oder senkrechte Umlaufbahn zu erhalten, reduziert werden, wenn entweder die Startbahn Nord/Süd ist oder wenn Ihr Weg einen Vorbeiflug an einem Pol eines anderen Planeten hat. Die Voyager taten dies nach ihrer letzten Planetenbegegnung. (V2 liegt bei etwa 55 Grad Deklination). Es kann sehr wenig dV dauern, um eine ausgehende Flugbahn zu biegen, um einen Planeten auf einer polaren Umlaufbahn zu treffen. Übrigens verbraucht der Start in eine terrestrische polare Umlaufbahn mehr Energie als eine äquatoriale, weil Sie es können.

Warum ist die Neigung gering?

1. Energiekosten zum Neigen der Umlaufbahn
2. Das Fehlen von irgendetwas Interessantem außerhalb der Ekliptik
3. Jede geneigte Umlaufbahn kreuzt immer noch die Ekliptik

Es kostet viel Energie, die Bahnneigung signifikant zu ändern. Allerdings hat die NASA dies mit mindestens zwei Sonden unter Verwendung von Gravitationsschleudern getan. Pläne, eine Venusbegegnung zu nutzen, um eine Sonde in eine polare Sonnenumlaufbahn zu bringen, wurden in den 80er Jahren öffentlich diskutiert, aber ich habe keine Ahnung, ob sie noch auf dem Reißbrett sind; Anfang der 90er Jahre wurde die Ulysses-Sonde vom Jupiter abgeschossen.

Die meisten unserer Sonden werden zu anderen Planeten im System geschickt - eine Abweichung von der Ekliptikebene ist daher nicht in unserem Interesse; Dass Voyager 1 abgeschickt wurde, hatte mehr damit zu tun, die gewünschten Begegnungen bei Saturn zu bekommen. Die gemeinsame Ulysses-Sonde von NASA und ESA verwendete eine Jupiter-Unterstützung, um in eine ziemlich große, um 80° geneigte Umlaufbahn einzudringen, insbesondere um Ansichten der Sonnenpole zu erhalten. Theoretisch könnte eine Begegnung mit Mars oder Venus dasselbe bewirken, und dies wurde für Pioneer H vorgeschlagen, aber die NASA stellte dieses Fahrzeug stattdessen im Smithsonian aus.

Jede Umlaufbahn, die beabsichtigt, die "Unordnung" der Ekliptikebene zu vermeiden, kreuzt sie immer noch zweimal pro Umlaufbahn und birgt immer noch Risiken; Je höher die Neigung, desto größer die Überquerungsgeschwindigkeit und stärker die potenzielle Aufprallenergie. Während es also die Gesamtwahrscheinlichkeit von Kollisionen leicht verringert, erhöht es das Risiko jeder Begegnung erheblich. Darüber hinaus gibt es bereits viele kleine Körper in stark geneigten Umlaufbahnen, und das Risiko eines koronalen Massenauswurfs wird auch nicht verringert, sodass die einzigen Gründe dafür die Forschung sind, die sowieso eine stark geneigte Umlaufbahn erfordert.

Weltraumteleskope wie Gaia und James Webb werden keine Planeten untersuchen, aber sie befinden sich immer noch in der Ekliptikebene der Planeten (und des Erdmondes), um ihre Schwerkraft auszunutzen. Eine weitere potenzielle "Ressource" in der Ekliptik ist Schatten von der Sonne und für ein Radioteleskop auf der anderen Seite des Mondes ein Funkschatten von der Erde.

Gründe , nicht in der Ekliptik zu bleiben, wären das Studium der Sonnenpole, wie es die Ulussey-Sonde getan hat. Objekte aus der Oortschen Wolke und dem Kuipergürtel können sehr geneigt sein und Missionen weit außerhalb der Ekliptik erfordern. Selbst solche Missionen würden die Gravitationsunterstützung durch Planeten nutzen, bevor sie die Ekliptik verlassen.

Ein Weltraumteleskop, das nicht in der Ekliptik platziert wäre, wäre ein Radioteleskop, das so weit draußen platziert wäre, dass es die Sonne als Gravitationslinse verwenden könnte. Das ist mindestens 550 AE entfernt, etwa das 14-fache der Entfernung zu Neptun. Und vielleicht doppelt so viel wegen der störenden Korona der Sonne. Es würde nur in Richtung der Sonne stark vergrößert, also auf einen Kurs weg von dem Objekt geschickt, das man studieren möchte. Vielleicht ein bestimmter Stern oder das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße. Auf einer interstellaren Skala wird die Ebene der Planeten im Sonnensystem irrelevant.