旅行者2號：我飛出太陽系了嗎？

距地球超180億公里，是史上飛得第二遠(yuǎn)的航天器；NASA認(rèn)為飛出太陽系還需3萬年

旅行者1號和2號都飛出了太陽風(fēng)層頂，進(jìn)入恒星際空間。來源/NASA官網(wǎng)

史上第二次，人造物體到達(dá)了恒星之間的星際空間。經(jīng)過41年的飛行，旅行者2號探測器脫離了太陽風(fēng)的范圍，進(jìn)入一片人類陌生的太空。

美國東部時間12月10日，在美國地球物理聯(lián)合會（AGU）年度會議上，NASA旅行者號團(tuán)隊宣布了這一消息。

那么，旅行者2號飛出太陽系了嗎？2012年，與旅行者2號同年發(fā)射的旅行者1號也飛出了日光層。但是對于這兩個探測器是否飛出太陽系，一直有不同看法。這取決于對太陽系邊界的定義。

NASA此次表示，太陽系的邊界被認(rèn)為在奧爾特云外緣之外，奧爾特云是一組仍然受太陽引力影響的小型物天體。旅行者2號需要大約300年才能到達(dá)奧爾特云的內(nèi)部邊緣。而飛越奧爾特云，則可能需要3萬年。

旅行者2號11月5日飛越日光層外緣

旅行者2號目前距離地球超過110億英里（180億公里），相當(dāng)于321個地球到火星的距離，4.7萬個地球到月球的距離。研究人員仍可以與其通信，但以光速傳播的通信信號，從旅行者2號到達(dá)地球大約需要16.5小時。而相比之下，從太陽出發(fā)的光只需要大約8分鐘就能到達(dá)地球。

對比航天器上儀器的數(shù)據(jù)，NASA科學(xué)家確定旅行者2號于11月5日飛越了日光層的外緣。最重要的證據(jù)，來自其等離子體科學(xué)儀器（PLS），旅行者1號上同樣的儀器在1980年就停止了工作。

儀器數(shù)據(jù)顯示，直到最近，旅行者2號周圍空間中彌漫的還主要是從太陽流出的等離子體。這種被稱為“太陽風(fēng)”的流出物形成了一個“泡沫”（即日光層），將太陽系中的行星包圍在其中。

日光層的邊界被稱為太陽風(fēng)層頂，是炎熱的太陽風(fēng)與寒冷、密集的星際介質(zhì)相遇的地方。旅行者2號的“孿生兄弟”旅行者1號已經(jīng)在2012年越過了這一邊界，是目前飛得最遠(yuǎn)的航天器，旅行者2號的飛行距離緊隨其后。

轉(zhuǎn)折點發(fā)生在今年11月5日?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，這一天，PLS探測到的太陽風(fēng)粒子速度急劇下降，而銀河宇宙射線則相應(yīng)增加。從那時起，等離子儀器觀測到旅行者2號周圍環(huán)境沒有太陽風(fēng)流動，這使得科學(xué)家有理由認(rèn)為，探測器離開了日光層。

除了等離子體數(shù)據(jù)，NASA科學(xué)團(tuán)隊成員還得到了來自其他三種儀器的證據(jù)。宇宙射線子系統(tǒng)、低能帶電粒子儀器和磁力計的數(shù)據(jù)，都說明旅行者2號越過了日光層。

“在日光層之外的星際空間區(qū)域，還有很多值得研究的地方?！盢ASA報道援引旅行者項目科學(xué)家艾德·斯通的話表示。

“我們的研究始于太陽，并延伸到太陽風(fēng)所接觸的一切。”NASA太陽物理學(xué)部主任尼古拉·?？怂拐f：“旅行者發(fā)回有關(guān)太陽影響邊緣的信息，讓我們對從未涉足的疆域?qū)崿F(xiàn)了前所未有的一瞥?！?/p>

旅行者2號不會很快離開太陽系

太陽風(fēng)盡處，恒星際空間開始了。

北京天文館館長朱進(jìn)告訴記者，當(dāng)宇宙射線量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于太陽風(fēng)輻射量時，就可以說是進(jìn)入了恒星際空間?！袄缭谔栂?大行星的范圍內(nèi)，叫作行星際空間，而出了太陽風(fēng)范圍，就是恒星際空間?！睂τ谛请H空間的解釋，NASA認(rèn)為是“每個恒星等離子體影響領(lǐng)域之間的空間”。

然而，NASA也表示，進(jìn)入恒星際空間后，旅行者1號和旅行者2號尚未離開太陽系，并且不會很快離開。

旅行者2號距離飛出太陽系還有多遠(yuǎn)？NASA稱，太陽系的邊界被認(rèn)為超出了奧爾特云的外緣，奧爾特云的厚度估計從太陽開始大約1000個天文單位，并擴(kuò)展到大約100000個天文單位。一個天文單位是從太陽到地球的距離，旅行者2號需要大約300年才能到達(dá)奧爾特云內(nèi)部邊緣，并且可能需要3萬年才能超越它。

關(guān)于太陽系邊界的界定，多位天文學(xué)家表示，目前定義并不確切。天文專家寇文表示，太陽系邊界可以從很多角度來看，最保守的是八大行星的影響范疇。目前比較普遍接受的觀點，是有太陽引力覆蓋即為太陽系范疇，而朱進(jìn)說，太陽引力理論上可以抵達(dá)無窮遠(yuǎn)。

中國航天科工二院研究員、國際宇航聯(lián)合會空間運(yùn)輸委員會副主席楊宇光認(rèn)為，即使飛出奧爾特云，也不能說是飛出了太陽系，因為奧爾特云之外仍有物體繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。

自20世紀(jì)60年代以來，大多數(shù)科學(xué)家將太陽系定義為奧爾特云邊界之內(nèi)?！爱?dāng)然，非正式地說，太陽系通常意味著太陽周圍的行星區(qū)域。”NASA在一篇文章中也提出了這樣的觀點。

航天專家龐之浩表示，行星科學(xué)家認(rèn)為，離開太陽風(fēng)的范圍，就可以算飛出太陽系了?！拔覀€人傾向于飛出太陽風(fēng)層就可以說飛出太陽系，這樣可以激起人們探索太空的興趣，尤其是激發(fā)青少年對太空的熱情。而且，再過一些年，人類就會失去與旅行者的通信，飛出去也沒什么意義了?！饼嬛普f。

隨著旅行者探測器越來越“老”，科學(xué)家將陸續(xù)關(guān)閉一些儀器。旅行者探測器使用放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生的熱量供電，放射性物質(zhì)包含在稱為放射性同位素?zé)岚l(fā)生器（RTG）的裝置中。RTG的功率輸出每年減少約4瓦，旅行者的部分儀器，包括兩個航天器上的攝像機(jī)，隨著時間的推移已被關(guān)閉以節(jié)約電力。NASA項目團(tuán)隊希望兩個旅行者探測器還可以再繼續(xù)工作10年。

攜帶人類文明的金唱片溝通外星文明

旅行者2號的旅程起源于1977年8月20日，16天后，旅行者1號也發(fā)射升空了。在那時，NASA的科學(xué)家們還無法預(yù)料，兩者的征程將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原定目的地。

旅行者原計劃是對木星和土星進(jìn)行近距離探測。隨著探測圓滿結(jié)束，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它們還有能力執(zhí)行更多的任務(wù)。于是旅行者2號受控飛往天王星和海王星進(jìn)行探測，旅行者1號則對土衛(wèi)六進(jìn)行了近距離觀測，之后，兩兄弟繼續(xù)向深空遠(yuǎn)征。它們的壽命從5年延長到了至今的41年。

據(jù)NASA消息，兩個旅行者探測器向人類解釋了日光層如何與來自外部的星際風(fēng)相互作用。它們的觀測結(jié)果，補(bǔ)充了NASA星際邊界探測器（IBEX）的數(shù)據(jù)。未來，NASA還準(zhǔn)備增加一項任務(wù)，于2024年發(fā)射星際測繪和加速探測器（IMAP），以充分利用旅行者探測器的觀測資料。

旅行者探測器的“旅行”故事不僅影響了幾代科學(xué)家和工程師，也影響了地球的文化，包括電影、藝術(shù)和音樂。

每個旅行者探測器都帶有一張銅鍍金激光唱片，記錄了地球的音樂、語言、圖片等信息，包括普通話和中國古琴曲“流水”，圖片則以模擬信號收錄。

當(dāng)時的科學(xué)家希望金唱片能代表人類與宇宙星系溝通。NASA表示，由于探測器可能持續(xù)飛行數(shù)十億年，有朝一日，這些“圓形時間膠囊”可能是人類文明的唯一痕跡。

旅行者計劃對人類宇宙探索影響持續(xù)至今

作為人類飛得最遠(yuǎn)的兩個航天器，旅行者探測器在人類宇宙探索的歷史中無疑是兩座里程碑。

“旅行者計劃對人類意義非常重大。尤其是旅行者2號，直到現(xiàn)在人類還沒有重訪過天王星和海王星，我們對于這兩顆行星最深入的了解都來自它?！睏钣罟庹f。

首次對木星成像、首次觀測到天王星和海王星的環(huán)、首次發(fā)現(xiàn)地球以外的活火山、首次觀測到地外行星上的閃電（來自木星）……這些成就都由旅行者探測器達(dá)成。在初期的探測中，它們一共發(fā)現(xiàn)了木星的3顆、土星的4顆衛(wèi)星，天王星的11顆和海王星的5顆新衛(wèi)星。

旅行者號的探索，也為后來的很多航天任務(wù)鋪平了道路。美國宇航局行星科學(xué)部主任詹姆斯·格林說，伽利略、木星探測器對木星的探測、卡西尼探測器對土星的探測，都起源于旅行者的探索，“旅行者的探測數(shù)據(jù)曾顯示了木星動蕩的大氣。由于旅行者號的事先探測，今天，我們的朱諾號在極近距離范圍內(nèi)觀測到木星的風(fēng)暴，并在極地兩側(cè)發(fā)現(xiàn)了幾乎是地球大小的旋風(fēng)?！?/p>

計劃于2022年前后實施的Europa Clipper（歐羅巴快船）任務(wù)，將去往木衛(wèi)二尋找冰下海洋；未來的歐羅巴著陸器將去尋找地外生命痕跡。這些計劃也都基于旅行者號的經(jīng)驗。

旅行者號的發(fā)現(xiàn)還啟發(fā)了人類未來的使命，例如，去往木星迷人的火山衛(wèi)星Io。關(guān)于衛(wèi)星lo探測計劃已被列為NASA重要科學(xué)優(yōu)先事項之一。

茫茫宇宙中，除了兩個旅行者探測器，先驅(qū)者10號、先驅(qū)者11號和新視野號3個探測器也處于最終將離開太陽系的軌道，也正向太陽系邊緣進(jìn)發(fā)。人類已經(jīng)失去了與先驅(qū)者10號、先驅(qū)者11號的聯(lián)系，新視野號2015年飛掠了冥王星，正飛往柯依伯。

由于新視野號飛行速度較快，不久的將來，我們也將見證它進(jìn)入恒星際空間。

本版采寫/新京報記者 倪偉