La razón principal es que es mucho más fácil. Se requiere un enorme delta v para cambiar la inclinación de la nave espacial de modo que sea perpendicular al plano del sistema solar. Además, no hay mucho de interés más allá del plano de la eclíptica.

La única razón para enviar una nave espacial perpendicular es para estudiar de alguna manera los polos del Sol o para orbitar un objeto significativamente fuera del plano de la eclíptica. Esto se ha hecho una vez, con la nave espacial Ulysses . Logró el delta v requerido mediante un sobrevuelo de Júpiter cuidadosamente planeado. Este sobrevuelo le permitió tener una inclinación de 80 grados alrededor del sol. No hay muchos objetos que valga la pena visitar fuera del plano de Ecliptic, por lo que no ha habido muchas misiones para hacer el cambio.

Debido a la comprensión un poco confusa de los aviones demostrada en esta pregunta y la pregunta similar de HyperAnthony , quiero aclarar el asunto de los aviones.

Primero, tenga en cuenta que los planos son bidimensionales. Tienen espesor cero.

El plano invariable (o invariante) es el plano que pasa por el centro de masa del sistema solar perpendicular al vector de momento angular del sistema solar.

El plano de la eclíptica es el plano en el que se encuentra la órbita de la Tierra.

En general, la mayoría de los objetos estarán inclinados (en un ángulo alejado de) estos planos. En el caso de los planetas, es significativamente así. Aquí hay un gráfico útil de Wikipedia que muestra las inclinaciones de cada uno de los planetas:

Dado que todos nuestros destinos en el sistema solar (e incluso en la galaxia) están inclinados desde el plano de la eclíptica, viajar a esos destinos implica una transferencia de plano (cambiar la inclinación de la nave espacial en relación con la eclíptica).

Cuanto mayor sea el cambio de inclinación, mayor será el delta v requerido.

Cambiar la inclinación a perpendicular al plano invariable requeriría "un enorme delta v", como dijo PearsonArtPhoto en su respuesta. ¿Cuánto sería esto? Bueno, para un simple cambio de plano (donde el tamaño de la órbita permanece igual),$\Delta V = 2V_i * sin (\theta / 2)$.$V_i$es la velocidad inicial, y$\theta$es el cambio de ángulo. Eso es casi 1,4 veces el aumento de velocidad inicial en la velocidad para transferir desde el plano de la eclíptica a un plano perpendicular al plano invariable. Y eso suponiendo que no tengas que cambiar el tamaño de tu órbita (lo cual harás).

Fuentes:

• Plano invariable - Wikipedia
• Conceptos básicos del vuelo espacial: Mecánica orbital - Tecnología espacial y de cohetes

Además de los puntos anteriores, ofrezco lo siguiente. En primer lugar, el dV requerido para llegar a los planetas exteriores, o abandonar la SS, puede ser recogido en parte por repetidas ayudas de gravedad de los planetas (ver el plan de vuelo de Rosetta con el que puede atrapar un cometa). Para hacer esto, debes permanecer en los planos de los planetas que sobrevuelan. En segundo lugar, el dV para obtener una órbita 'polar' o perpendicular puede reducirse si la trayectoria de lanzamiento es norte/sur o si su trayectoria pasa por un polo de otro planeta. Los Voyagers hicieron esto después de su último encuentro con el planeta. (V2 tiene una declinación de aproximadamente 55 grados). Puede tomar muy poco dV doblar una trayectoria de salida para encontrarse con un planeta en una aproximación de órbita polar. Por cierto, lanzarse a una órbita polar terrestre consume más energía que una ecuatorial porque no se puede.

¿Por qué la inclinación es baja?

1. Costo de energía para inclinar la órbita
2. La falta de algo de interés fuera de la eclíptica.
3. Cualquier órbita inclinada aún cruza la eclíptica.

Cuesta mucha energía cambiar significativamente la inclinación orbital. Dicho esto, la NASA lo ha hecho con al menos dos sondas, mediante el uso de tirachinas de gravedad. Los planes para el uso de un encuentro con Venus para poner una sonda en la órbita polar solar fueron una discusión pública en los años 80, pero no tengo idea si todavía están en el tablero de dibujo; La sonda Ulises de principios de los 90 salió disparada de Júpiter.

La mayoría de nuestras sondas se envían a otros planetas del sistema; por lo tanto, la desviación del plano de la eclíptica no es de nuestro interés; El envío de la Voyager 1 tuvo más que ver con obtener los encuentros deseados en Saturno. La sonda conjunta NASA/ESA Ulysses usó una asistencia de Júpiter para entrar en una órbita inclinada bastante grande de 80°, específicamente para obtener vistas de los polos solares. En teoría, un encuentro con Marte o Venus podría hacer lo mismo, y esto se propuso para Pioneer H, pero la NASA, en cambio, exhibió esa nave en el Smithsonian.

Cualquier órbita que intente evitar el "desorden" del plano de la eclíptica aún lo cruza dos veces por órbita y aún tiene riesgos; cuanto mayor sea la inclinación, mayor será la velocidad de cruce y más severa la energía potencial de impacto. Por lo tanto, si bien reduce ligeramente las posibilidades generales de colisiones, aumenta enormemente el riesgo de cada encuentro. Más aún, ya hay muchos cuerpos pequeños en órbitas muy inclinadas, y el riesgo de eyección de masa coronal tampoco se reduce, por lo que las únicas razones para hacerlo son para la investigación que requiere una órbita muy inclinada de todos modos.

Los telescopios espaciales como el Gaia y el James Webb no estudiarán los planetas, pero todavía se colocan en el plano de la eclíptica de los planetas (y la luna de la Tierra) para aprovechar su gravedad. Otro "recurso" potencial en la eclíptica es la sombra del Sol, y para un radiotelescopio en el lado opuesto de la Luna, una sombra de radio de la Tierra.

Las razones para no permanecer en la eclíptica serían estudiar los polos del Sol, como lo hizo la sonda Ulussey. Los objetos de la nube de Oort y del cinturón de Kuiper pueden estar muy inclinados y podrían requerir misiones fuera de la eclíptica. Incluso tales misiones aprovecharían la asistencia gravitatoria de los planetas antes de que abandonen la eclíptica.

Un telescopio espacial que no se colocaría en la eclíptica sería un radiotelescopio colocado tan lejos que puede usar el Sol como lente gravitacional. Eso es al menos 550 UA de distancia, unas 14 veces la distancia a Neptuno. Y tal vez el doble debido a la perturbadora corona del Sol. Obtendría un gran aumento solo en la dirección del Sol, por lo que se enviaría en un curso que se alejara del objeto que se desea estudiar. Tal vez una estrella específica o el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. A escala interestelar, el plano de los planetas del sistema solar se vuelve irrelevante.