旅行者2號：我飛出太陽系了嗎？

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

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

史上第二次，人造物體到達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的范圍，進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分鐘就能到達地球。

對比航天器上儀器的數(shù)據(jù)，NASA科學家確定旅行者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”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層頂，是炎熱的太陽風與寒冷、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，是目前飛得最遠的航天器，旅行者2號的飛行距離緊隨其后。

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

除了等離子體數(shù)據(jù)，NASA科學團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，并延伸到太陽風所接觸的一切?！盢ASA太陽物理學部主任尼古拉·?？怂拐f：“旅行者發(fā)回有關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

太陽風盡處，恒星際空間開始了。

北京天文館館長朱進告訴記者，當宇宙射線量遠遠高于太陽風輻射量時，就可以說是進入了恒星際空間。“例如在太陽系8大行星的范圍內(nèi)，叫作行星際空間，而出了太陽風范圍，就是恒星際空間?！睂τ谛请H空間的解釋，NASA認為是“每個恒星等離子體影響領域之間的空間”。

然而，NASA也表示，進入恒星際空間后，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？NASA稱，太陽系的邊界被認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年才能到達奧爾特云內(nèi)部邊緣，并且可能需要3萬年才能超越它。

關于太陽系邊界的界定，多位天文學家表示，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，而朱進說，太陽引力理論上可以抵達無窮遠。

中國航天科工二院研究員、國際宇航聯(lián)合會空間運輸委員會副主席楊宇光認為，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轉。

自20世紀60年代以來，大多數(shù)科學家將太陽系定義為奧爾特云邊界之內(nèi)。“當然，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，行星科學家認為，離開太陽風的范圍，就可以算飛出太陽系了。“我個人傾向于飛出太陽風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。”龐之浩說。

隨著旅行者探測器越來越“老”，科學家將陸續(xù)關閉一些儀器。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熱發(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，隨著時間的推移已被關閉以節(jié)約電力。NASA項目團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的科學家們還無法預料，兩者的征程將遠遠超出原定目的地。

旅行者原計劃是對木星和土星進行近距離探測。隨著探測圓滿結束，科學家發(fā)現(xiàn)，它們還有能力執(zhí)行更多的任務。于是旅行者2號受控飛往天王星和海王星進行探測，旅行者1號則對土衛(wèi)六進行了近距離觀測，之后，兩兄弟繼續(xù)向深空遠征。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相互作用。它們的觀測結果，補充了NASA星際邊界探測器（IBEX）的數(shù)據(jù)。未來，NASA還準備增加一項任務，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家和工程師，也影響了地球的文化，包括電影、藝術和音樂。

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。

當時的科學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鋪平了道路。美國宇航局行星科學部主任詹姆斯·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)觀測到木星的風暴，并在極地兩側發(fā)現(xiàn)了幾乎是地球大小的旋風。”

計劃于2022年前后實施的Europa Clipper（歐羅巴快船）任務，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。關于衛(wèi)星lo探測計劃已被列為NASA重要科學優(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，我們也將見證它進入恒星際空間。

本版采寫/新京報記者 倪偉