在開始正文之前，我首先來一張幾個著名的探測器在太陽系內飛行的軌道圖片！

為什麼要設計如此扭曲的軌道，難道直接飛出去不是更容易嗎？這個事情要從發射探測器的背景和我們地球當前的深空探測科技開始說起了！

“旅行者1號”於1977年9月5日在佛羅里達州卡納維拉爾角基地發射升空，NASA特別選擇了176年一遇的行星幾何排列時機進行發射，這意味著旅行者1號只需要極其少量燃料用作航道修正，其餘時間均可以藉助各個行星的引力加速，以一艘飛船就能造訪四顆氣體行星：木星、土星、天王星及海王星。旅行者1號和2號就是為此而設計，它們的發射時間經過計算，以便充分利用這次機會。拜這次機會所賜，兩艘飛船隻需要用上12年的時間就能造訪四個行星，而非一般的30年時間。

要想了解為什麼這幾個行星能給探測器加速，我們必須要來了解一個名詞：“引力彈弓”

引力彈弓就是利用行星的重力場來給太空探測船加速，將它甩向下一個目標，也就是把行星當作“引力助推器”。利用引力彈弓效應能使我們能探測冥王星以內的所有行星。在航天動力學和宇宙空間動力學中，所謂的引力助推（也被稱為引力彈弓效應或繞行星變軌）是利用行星或其他天體的相對運動和引力改變飛行器的軌道和速度，以此來節省燃料、時間和計劃成本。

引力彈弓效應原理簡圖

引力助推既可用於加速飛行器，也能用於降低飛行器速度（也可以改變軌道與黃道面的角度）！

一般天文意義上認為的太陽系範圍（奧爾特雲內）

如果要探測如此巨大範圍的太陽系，如果使用火箭助推是為飛行器加減速的重要方法之一。但是火箭助推需要燃料，燃料具有重量，而即使是增加很少量的負載也必須考慮使用更大的火箭引擎將飛行器發射出地球。因為火箭引擎的抬升效果不僅要考慮所增加負載的重量，也必須考慮助推這部分增加的負載質量所需的燃料的重量。故而火箭的抬升功率必須隨著負載重量的增加而呈指數增加。

而使用引力助推法，則飛行器無需攜帶額外的燃料就可實現加減速。此外，條件適宜的情況下，大氣制動也可用來實現飛行器的減速。如果可能，兩種方法可以結合起來使用，以最大程度地節省燃料。

即使如此，我們人類以現在的條件也無法探測奧爾特雲邊界（傳統意義上認為，奧爾特雲直徑約一光年，現在認為已經出了太陽系的探測器充其量只出了柯依柏帶而已，甚至有科學家認為柯依柏帶都還沒出，因為也不知道真正的柯依柏帶邊緣在哪裡）

因此，問題中想要表達的意思基本應該是從太陽系黃道面垂直方向飛出太陽系（黃道面是指地球繞太陽公轉的軌道平面，太陽系8大行星的軌道基本在這個軌道平面上）！如果是黃道面垂直方向飛出太陽系的話（假定不經過任何行星的引力加速），那麼火箭所攜帶的燃料將會比使用引力彈弓加速的軌道大幅增加，而且垂直黃道面上極少有價值的探測目標，將會是這個任務變得非常難以實施（比如NASA也需要國會預算透過才能實施）！當然如果要探測冥王星的話，確實只能使用與黃道面有比較大傾角的軌道，因為冥王星的軌道與黃道平面有一個比較大的傾角（其實仍然可以使用木星土星的引力彈弓加速，改變其黃道平面的的軌道傾角實現轉向冥王星）！

冥王星軌道

冥王星探測軌道模擬

當然可以讓人造飛行器從南極或北極飛出，只要給探測器足夠大的速度即可。

為什麼不從那裡飛出去呢，因為人是聰明的，人會省事。發射地球衛星及系外探測器的時候，會藉助地球自轉或公轉的速度。地球自西向東轉，發射衛星時向東發射能夠藉助地球自轉的速度。比如，中國在海南建立衛星發射基地就是考慮到海南緯度低，可以更多的藉助地球自轉的線速度。少攜帶一些能量能夠節省的不僅是資金的問題，也會給發射多一份安全保障。

更何況題主是要讓飛行器從飛出太陽系，這必須要藉助地球自轉、公轉的速度。大家都知道地球上第三宇宙速度約為16.7千米每秒，這個速度就是藉助了地球繞太陽公轉時的速度29.8千米每秒。如果不考慮地球的公轉，在地球軌道上要想逃離出太陽系，發射速度要達到42.2千米每秒。

實際上，發射系外飛行器不僅要藉助地球的自轉公轉速度，還要藉助其他行星的速度，這就是引力彈弓。可見節省燃料是多麼重要的事情，一不小心就會失之毫釐差之千里。