??? 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(guò)41年的飛行，旅行者2號(hào)探測(cè)器脫離了太陽(yáng)風(fēng)的范圍，進(jìn)入一片人類(lèi)陌生的太空。
美國(guó)東部時(shí)間12月10日，在美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)（AGU）年度會(huì)議上，NASA旅行者號(hào)團(tuán)隊(duì)宣布了這一消息。
那么，旅行者2號(hào)飛出太陽(yáng)系了嗎？2012年，與旅行者2號(hào)同年發(fā)射的旅行者1號(hào)也飛出了日光層。但是對(duì)于這兩個(gè)探測(cè)器是否飛出太陽(yáng)系，一直有不同看法。這取決于對(duì)太陽(yáng)系邊界的定義。
NASA此次表示，太陽(yáng)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(yáng)引力影響的小型物天體。旅行者2號(hào)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(wàn)年。
旅行者2號(hào)11月5日飛越日光層外緣
旅行者2號(hào)目前距離地球超過(guò)110億英里（180億公里），相當(dāng)于321個(gè)地球到火星的距離，4.7萬(wàn)個(gè)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(hào)，從旅行者2號(hào)到達(dá)地球大約需要16.5小時(shí)。而相比之下，從太陽(yáng)出發(fā)的光只需要大約8分鐘就能到達(dá)地球。
對(duì)比航天器上儀器的數(shù)據(jù)，NASA科學(xué)家確定旅行者2號(hào)于11月5日飛越了日光層的外緣。最重要的證據(jù)，來(lái)自其等離子體科學(xué)儀器（PLS），旅行者1號(hào)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(hào)周?chē)臻g中彌漫的還主要是從太陽(yáng)流出的等離子體。這種被稱(chēng)為“太陽(yáng)風(fēng)”的流出物形成了一個(gè)“泡沫”（即日光層），將太陽(yáng)系中的行星包圍在其中。
日光層的邊界被稱(chēng)為太陽(yáng)風(fēng)層頂，是炎熱的太陽(yáng)風(fēng)與寒冷、密集的星際介質(zhì)相遇的地方。旅行者2號(hào)的“孿生兄弟”旅行者1號(hào)已經(jīng)在2012年越過(guò)了這一邊界，是目前飛得最遠(yuǎn)的航天器，旅行者2號(hào)的飛行距離緊隨其后。
轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在今年11月5日。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這一天，PLS探測(cè)到的太陽(yáng)風(fēng)粒子速度急劇下降，而銀河宇宙射線(xiàn)則相應(yīng)增加。從那時(shí)起，等離子儀器觀(guān)測(cè)到旅行者2號(hào)周?chē)h(huán)境沒(méi)有太陽(yáng)風(fēng)流動(dòng)，這使得科學(xué)家有理由認(rèn)為，探測(cè)器離開(kāi)了日光層。
除了等離子體數(shù)據(jù)，NASA科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員還得到了來(lái)自其他三種儀器的證據(jù)。宇宙射線(xiàn)子系統(tǒng)、低能帶電粒子儀器和磁力計(jì)的數(shù)據(jù)，都說(shuō)明旅行者2號(hào)越過(guò)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。”NASA報(bào)道援引旅行者項(xiàng)目科學(xué)家艾德·斯通的話(huà)表示。
“我們的研究始于太陽(yáng)，并延伸到太陽(yáng)風(fēng)所接觸的一切。”NASA太陽(yáng)物理學(xué)部主任尼古拉·福克斯說(shuō)：“旅行者發(fā)回有關(guān)太陽(yáng)影響邊緣的信息，讓我們對(duì)從未涉足的疆域?qū)崿F(xiàn)了前所未有的一瞥。”
旅行者2號(hào)不會(huì)很快離開(kāi)太陽(yáng)系
太陽(yáng)風(fēng)盡處，恒星際空間開(kāi)始了。
北京天文館館長(zhǎng)朱進(jìn)告訴記者，當(dāng)宇宙射線(xiàn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于太陽(yáng)風(fēng)輻射量時(shí)，就可以說(shuō)是進(jìn)入了恒星際空間。“例如在太陽(yáng)系8大行星的范圍內(nèi)，叫作行星際空間，而出了太陽(yáng)風(fēng)范圍，就是恒星際空間。”對(duì)于星際空間的解釋?zhuān)琋ASA認(rèn)為是“每個(gè)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(hào)和旅行者2號(hào)尚未離開(kāi)太陽(yáng)系，并且不會(huì)很快離開(kāi)。
旅行者2號(hào)距離飛出太陽(yáng)系還有多遠(yuǎn)？NASA稱(chēng)，太陽(yáng)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(jì)從太陽(yáng)開(kāi)始大約1000個(gè)天文單位，并擴(kuò)展到大約100000個(gè)天文單位。一個(gè)天文單位是從太陽(yáng)到地球的距離，旅行者2號(hào)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(wàn)年才能超越它。
關(guān)于太陽(yáng)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(zhuān)家寇文表示，太陽(yáng)系邊界可以從很多角度來(lái)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(guān)點(diǎn)，是有太陽(yáng)引力覆蓋即為太陽(yáng)系范疇，而朱進(jìn)說(shuō)，太陽(yáng)引力理論上可以抵達(dá)無(wú)窮遠(yuǎn)。
中國(guó)航天科工二院研究員、國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)空間運(yùn)輸委員會(huì)副主席楊宇光認(rèn)為，即使飛出奧爾特云，也不能說(shuō)是飛出了太陽(yáng)系，因?yàn)閵W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(lái)，大多數(shù)科學(xué)家將太陽(yáng)系定義為奧爾特云邊界之內(nèi)。“當(dāng)然，非正式地說(shuō)，太陽(yáng)系通常意味著太陽(yáng)周?chē)男行菂^(qū)域。”NASA在一篇文章中也提出了這樣的觀(guān)點(diǎn)。
航天專(zhuān)家龐之浩表示，行星科學(xué)家認(rèn)為，離開(kāi)太陽(yáng)風(fēng)的范圍，就可以算飛出太陽(yáng)系了。“我個(gè)人傾向于飛出太陽(yáng)風(fēng)層就可以說(shuō)飛出太陽(yáng)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(duì)太空的熱情。而且，再過(guò)一些年，人類(lèi)就會(huì)失去與旅行者的通信，飛出去也沒(méi)什么意義了。”龐之浩說(shuō)。
隨著旅行者探測(cè)器越來(lái)越“老”，科學(xué)家將陸續(xù)關(guān)閉一些儀器。旅行者探測(cè)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(chēng)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(gè)航天器上的攝像機(jī)，隨著時(shí)間的推移已被關(guān)閉以節(jié)約電力。NASA項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)希望兩個(gè)旅行者探測(cè)器還可以再繼續(xù)工作10年。
攜帶人類(lèi)文明的金唱片溝通外星文明
旅行者2號(hào)的旅程起源于1977年8月20日，16天后，旅行者1號(hào)也發(fā)射升空了。在那時(shí)，NASA的科學(xué)家們還無(wú)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(jì)劃是對(duì)木星和土星進(jìn)行近距離探測(cè)。隨著探測(cè)圓滿(mǎn)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(hào)受控飛往天王星和海王星進(jìn)行探測(cè)，旅行者1號(hào)則對(duì)土衛(wèi)六進(jìn)行了近距離觀(guān)測(cè)，之后，兩兄弟繼續(xù)向深空遠(yuǎn)征。它們的壽命從5年延長(zhǎng)到了至今的41年。
據(jù)NASA消息，兩個(gè)旅行者探測(cè)器向人類(lèi)解釋了日光層如何與來(lái)自外部的星際風(fēng)相互作用。它們的觀(guān)測(cè)結(jié)果，補(bǔ)充了NASA星際邊界探測(cè)器（IBEX）的數(shù)據(jù)。未來(lái)，NASA還準(zhǔn)備增加一項(xiàng)任務(wù)，于2024年發(fā)射星際測(cè)繪和加速探測(cè)器（IMAP），以充分利用旅行者探測(cè)器的觀(guān)測(cè)資料。
旅行者探測(cè)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(lè)。
每個(gè)旅行者探測(cè)器都帶有一張銅鍍金激光唱片，記錄了地球的音樂(lè)、語(yǔ)言、圖片等信息，包括普通話(huà)和中國(guó)古琴曲“流水”，圖片則以模擬信號(hào)收錄。
當(dāng)時(shí)的科學(xué)家希望金唱片能代表人類(lèi)與宇宙星系溝通。NASA表示，由于探測(cè)器可能持續(xù)飛行數(shù)十億年，有朝一日，這些“圓形時(shí)間膠囊”可能是人類(lèi)文明的唯一痕跡。
旅行者計(jì)劃對(duì)人類(lèi)宇宙探索影響持續(xù)至今
作為人類(lèi)飛得最遠(yuǎn)的兩個(gè)航天器，旅行者探測(cè)器在人類(lèi)宇宙探索的歷史中無(wú)疑是兩座里程碑。
“旅行者計(jì)劃對(duì)人類(lèi)意義非常重大。尤其是旅行者2號(hào)，直到現(xiàn)在人類(lèi)還沒(méi)有重訪(fǎng)過(guò)天王星和海王星，我們對(duì)于這兩顆行星最深入的了解都來(lái)自它。”楊宇光說(shuō)。
首次對(duì)木星成像、首次觀(guān)測(cè)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(guān)測(cè)到地外行星上的閃電（來(lái)自木星）……這些成就都由旅行者探測(cè)器達(dá)成。在初期的探測(cè)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(hào)的探索，也為后來(lái)的很多航天任務(wù)鋪平了道路。美國(guó)宇航局行星科學(xué)部主任詹姆斯·格林說(shuō)，伽利略、木星探測(cè)器對(duì)木星的探測(cè)、卡西尼探測(cè)器對(duì)土星的探測(cè)，都起源于旅行者的探索，“旅行者的探測(cè)數(shù)據(jù)曾顯示了木星動(dòng)蕩的大氣。由于旅行者號(hào)的事先探測(cè)，今天，我們的朱諾號(hào)在極近距離范圍內(nèi)觀(guān)測(cè)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)。”
計(jì)劃于2022年前后實(shí)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(lái)的歐羅巴著陸器將去尋找地外生命痕跡。這些計(jì)劃也都基于旅行者號(hào)的經(jīng)驗(yàn)。
旅行者號(hào)的發(fā)現(xiàn)還啟發(fā)了人類(lèi)未來(lái)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(cè)計(jì)劃已被列為NASA重要科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)之一。
茫茫宇宙中，除了兩個(gè)旅行者探測(cè)器，先驅(qū)者10號(hào)、先驅(qū)者11號(hào)和新視野號(hào)3個(gè)探測(cè)器也處于最終將離開(kāi)太陽(yáng)系的軌道，也正向太陽(yáng)系邊緣進(jìn)發(fā)。人類(lèi)已經(jīng)失去了與先驅(qū)者10號(hào)、先驅(qū)者11號(hào)的聯(lián)系，新視野號(hào)2015年飛掠了冥王星，正飛往柯依伯。
由于新視野號(hào)飛行速度較快，不久的將來(lái)，我們也將見(jiàn)證它進(jìn)入恒星際空間。（記者 倪偉）