鄧雪梅/編譯

“旅行者”探測(cè)器的奇幻歷險(xiǎn)

鄧雪梅/編譯

圖1.“旅行者”1號(hào)、2號(hào)分別于1980年和1981年飛掠土星，并傳回了土星前所未有的圖像。2012年，“旅行者”1號(hào)成為了第一艘進(jìn)入星際空間的探測(cè)器；不久“旅行者”2號(hào)也緊隨其后

●一項(xiàng)初始計(jì)劃僅為四年的“旅行者”空間探測(cè)任務(wù)成就了迄今仍在運(yùn)行、時(shí)間跨度長達(dá)幾十年之久的星際之旅。就“旅行者”1號(hào)而言，到2025年左右可能因動(dòng)力耗竭而停止工作，再也無法向地球傳送數(shù)據(jù)。然而在運(yùn)行期間，它們向人類呈現(xiàn)的結(jié)果既前所未有，又令人興奮。

當(dāng)1977年“旅行者”1號(hào)、2號(hào)空間探測(cè)器相繼發(fā)射之時(shí)，國際上圍繞深空探測(cè)計(jì)劃開展已近20年了：1957年10月，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆環(huán)繞地球的“人造地球衛(wèi)星-1”；1962年12月、1965年7月，美國宇航局（NASA）的“水手”2號(hào)、4號(hào)探測(cè)器分別飛掠金星和火星；1970年代，“先驅(qū)者”10號(hào)、11號(hào)先后飛往木星和土星，并在1979年首次向人類呈現(xiàn)了這兩顆行星的輪廓概貌。然而，對(duì)于系外行星（木星、土星、天王星和海王星）的探測(cè)，“旅行者”取得的成就更令人期待。

1989年，隨著“旅行者”2號(hào)飛離海王星之后（其時(shí)“旅行者”已成功飛越了四顆外行星），便開始了新的星際任務(wù)：在炙熱的太陽風(fēng)和相對(duì)較冷的局部星際介質(zhì)中首次進(jìn)行直接的體驗(yàn)。就在“旅行者”發(fā)射之時(shí)，當(dāng)時(shí)沒有人知道這個(gè)邊界會(huì)有多遠(yuǎn)，僅僅估計(jì)出超越木星軌道的大概距離，即5至50個(gè)天文單位（1個(gè)天文單位等于1.5億千米，大約是太陽到地球的距離）。后來發(fā)現(xiàn)，這個(gè)邊界遠(yuǎn)比任何人想象的要遠(yuǎn)得多。

在日球?qū)樱ㄌ柡吞栵L(fēng)影響的區(qū)域），由于受到來自銀河系磁場(chǎng)壓強(qiáng)的約束，伴隨著與太陽噴發(fā)出的高速帶電粒子流（太陽風(fēng)）形成的一個(gè)大氣泡，這一現(xiàn)象是由等離子體和宇宙線所主導(dǎo)的——這些宇宙線起源于大約幾百萬年前的超新星爆發(fā)——其太陽風(fēng)輻射流從每秒300千米減至每秒100千米的終端激波區(qū)域。在那里，太陽等離子體運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，溫度從10 000開爾文上升到100 000開爾文，形成了一個(gè)稱做日球?qū)忧实膮^(qū)域，最終，等離子體不再向外流動(dòng)。

越過這個(gè)區(qū)域就是日球?qū)禹敚刺栂档入x子體磁場(chǎng)和銀河系等離子體磁場(chǎng)之間的邊界。在邊界之外，可能存在一個(gè)弓形激波（類似在水面上扔一塊鵝卵石所產(chǎn)生的漣漪），只不過漣漪是由太陽運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，包括日球?qū)禹斠舶诠渭げㄖ校渲谐錆M了星際介質(zhì)。在日球?qū)禹攲?duì)面，可能會(huì)形成一個(gè)猶如彗尾一樣的低密度等離子體。

在之前與系外行星的四次交會(huì)過程中，“旅行者”啟用了其所攜帶的全部儀器。由于探測(cè)器的動(dòng)力是由放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生機(jī)所提供，在接下來的星際任務(wù)中，為了節(jié)省能源，僅開啟了其中五臺(tái)必需的裝置，分別是磁強(qiáng)計(jì)（測(cè)量環(huán)境磁場(chǎng)的大小及方向）；等離子體波天線（測(cè)量10赫茲至56千赫茲頻率范圍的等離子體波的電場(chǎng)分量）；宇宙線傳感器（測(cè)量高能宇宙線和相對(duì)論性電子強(qiáng)度、組成和譜線）；低能帶電粒子探測(cè)器（測(cè)量低能量粒子及流動(dòng)方向）和等離子體傳感器（測(cè)量太陽風(fēng)離子和電子的特性）。

其中，每臺(tái)裝置所完成的特定測(cè)量，能夠充分描述行星際和局部星際介質(zhì)的特性。目前，等離子體傳感器仍在“旅行者”2號(hào)上運(yùn)行。

圖2.“旅行者”目前僅有五臺(tái)裝置還在供電（“旅行者”2號(hào)上的等離子體傳感器仍在運(yùn)轉(zhuǎn)），包括低能帶電粒子探測(cè)器上的一個(gè)能將探測(cè)器旋轉(zhuǎn)360度的電機(jī)被認(rèn)為會(huì)失靈，但經(jīng)歷了38年的探測(cè)后仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。

復(fù)雜的軌跡

圖3.上圖顯示了“旅行者”1號(hào)、2號(hào)星際交會(huì)期間的運(yùn)動(dòng)軌跡。前者于1980年朝向土星的黃道以北飛行，后者于1989年朝向海王星的黃道以南飛行。如果沒有引力助推，它們就不會(huì)飛行得那么遠(yuǎn)。下圖將逃逸太陽引力（虛線）及“旅行者”2號(hào)的速度（實(shí)線）進(jìn)行了比較，給出了兩者到達(dá)太陽徑向距離的變化。實(shí)施在“旅行者”2號(hào)的引力助推速度凈效果來自于木星、土星和天王星，這些速度都超過了太陽系的逃逸速度

事實(shí)上，讓“旅行者”探測(cè)任務(wù)順利實(shí)施絕非易事。因?yàn)閺牡厍蛏习l(fā)射的火箭其推力難以使探測(cè)器越過木星的軌道。而借助引力助推技術(shù)則可改變探測(cè)器的速度及運(yùn)動(dòng)方向，即行星的引力猶如一把彈弓，將動(dòng)量添加到探測(cè)器軌道的能量中把探測(cè)器推出太陽系——引力助推技術(shù)可以使探測(cè)器到達(dá)距離太陽更遠(yuǎn)的地方。包括逆向飛掠，即探測(cè)器沿著行星自轉(zhuǎn)的反方向飛行，以此可以減少動(dòng)量、能量和改變探測(cè)器的方向。如果行星處在適當(dāng)?shù)奈恢?，引力助推可以將探測(cè)器送往更遠(yuǎn)的另外一顆行星。

1965年，美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的加里·弗蘭德羅（Gary Flandro）指出，這種機(jī)率每176年才出現(xiàn)一次，探測(cè)器可以最短的時(shí)間從一顆行星飛往另一顆行星，而且其逃逸速度快于太陽系7公里/秒。這意味著太陽的引力不再是制約探測(cè)器速度的因素了。這次機(jī)會(huì)就出現(xiàn)在1977年，JPL為此承擔(dān)了探測(cè)器及飛行軌道設(shè)計(jì)的工作。

在早期的設(shè)計(jì)中，JPL團(tuán)隊(duì)計(jì)劃“旅行者”1號(hào)在遇到土星后便飛往冥王星，而實(shí)際上，“旅行者”1號(hào)飛越土星后徑直近距離飛掠了土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六；隨后便沿著一條日心軌道朝向太陽向點(diǎn)的方向飛行。太陽向點(diǎn)指的是太陽系相對(duì)于局部恒星群運(yùn)動(dòng)的方向（見圖3）。

利用木星、土星、天王星及海王星的特殊位置排列，“旅行者”2號(hào)在飛越木星時(shí)獲得相對(duì)于太陽的10千米/秒的速度，飛越土星時(shí)獲得4千米/秒的速度，在天王星與海王星處分別獲得2千米/秒和-3千米/秒的速度（速度降低原因是近距離飛掠海王星的衛(wèi)星——海衛(wèi)一——進(jìn)行了逆向飛掠）。然而，“旅行者”2號(hào)的日心速度為15.6千米/秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過太陽系的逃逸速度。

從1979年到1989年，“旅行者”行星飛越的發(fā)現(xiàn)征服了公眾的想象力，并呈現(xiàn)出前所未有的空間探測(cè)熱情，逐漸掀開了人類隱約感知的美麗世界的面紗。例如，木衛(wèi)一照片顯示，火山活動(dòng)導(dǎo)致熔巖的沉積使地貌發(fā)生變化，這是首次在地球以外發(fā)現(xiàn)的火山活動(dòng)，其最大火山釋放出的能量至少是地球任何火山的十倍；木衛(wèi)二，被發(fā)現(xiàn)一個(gè)數(shù)十千米的固體冰表層，暗示著液體海洋的存在；木衛(wèi)三被證實(shí)有冰冷的表層，包括地質(zhì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的年老和較年輕地貌構(gòu)造；木衛(wèi)四則是以長的環(huán)形山鏈和一個(gè)非常古老地表為特征。

在飛越木星的過程中，“旅行者”還拍攝了木星的一個(gè)類似颶風(fēng)構(gòu)造的“大紅斑”（“大紅斑”17世紀(jì)由伽利略發(fā)現(xiàn)的，大小近乎地球的2.5倍），同時(shí)還發(fā)現(xiàn)外行星的特殊磁場(chǎng)——表現(xiàn)在磁軸和自轉(zhuǎn)軸不重合，從外行星中心開始兩者就發(fā)生偏移。例如，海王星兩個(gè)軸的夾角為47度，偏移量為55%。這些數(shù)值用行星磁場(chǎng)誕生理論無法解釋，目前仍不了解其產(chǎn)生的原因。

圖4.上圖為太陽和日球?qū)咏孛鎴D。噴射出的太陽風(fēng)和其壓強(qiáng)與星際介質(zhì)作用后產(chǎn)生的大氣泡。太陽風(fēng)在終端激波處開始減速。下圖顯示了“旅行者”在穿過終端激波之前，來自太陽的帶電粒子逐漸減少。

多樣的粒子

盡管“旅行者”行星成像是驚人的，但一些最具啟發(fā)性的數(shù)據(jù)卻來自非常細(xì)小的測(cè)量。例如，“旅行者”1號(hào)、2號(hào)在測(cè)量高能電子和離子的分布中，包括了對(duì)起源于日球?qū)拥哪芰吭?.14到0.22兆電子伏之間的低能離子和絕大部分質(zhì)子（見圖4），以及能量在70兆電子伏左右的銀河宇宙線質(zhì)子。與銀河宇宙線（其速度為67至172.8天文單位/天）相比，低能離子的速度為3.0至3.7天文單位/天，盡管相對(duì)較慢，但仍比太陽風(fēng)的平均速度（0.25天文單位/天）快得多，使得它們能遠(yuǎn)離其源區(qū)。

“旅行者”1號(hào)、2號(hào)分別用了27和30年的時(shí)間測(cè)量了太陽風(fēng)，包括在內(nèi)日球?qū)佑^測(cè)到的高能離子和電子主要產(chǎn)生于太陽活動(dòng)高峰年（其時(shí)太陽黑子很多），以及由太陽耀斑場(chǎng)及日冕物質(zhì)拋射形成的激波所產(chǎn)生的太陽高能粒子。

直到2000年，“旅行者”測(cè)量到的兩種離子數(shù)強(qiáng)度同到太陽徑向距離的平方成反比，包括另一種稱作離子源的新生離子，在超過十幾個(gè)天文單位之外發(fā)揮著重要作用，尤其是在終端激波和日球?qū)忧世铩@些離子由星際中性原子（氫、氦和氧）電離形成，以大約25千米/秒的速度漂移到日球?qū)樱ㄣy河宇宙線的質(zhì)子主要來自于日球?qū)右酝?，如銀河系中恒星爆炸成為超行星時(shí)形成的激波）。離子一旦進(jìn)入到日球?qū)又?，?shì)必要“對(duì)抗”外流的攜帶有螺旋狀磁場(chǎng)的太陽風(fēng)，后者包含了疊加的小尺度磁場(chǎng)擾動(dòng)和來自太陽活動(dòng)的大尺度擾動(dòng)。

其結(jié)果是，隨著“旅行者”遠(yuǎn)離太陽并朝向局部星際介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的過程中，銀河宇宙線的強(qiáng)度在穩(wěn)定增長。但這與11年太陽周期變化主要是太陽黑子峰值和銀河宇宙線峰值之間呈反相關(guān)。

在1998-2000年期間，低能離子強(qiáng)度達(dá)到最低值后逐漸開始增加（見圖5）。2004年12月16日，“旅行者”1號(hào)穿越了終端激波，并用時(shí)8.2年探測(cè)了日球?qū)忧?。?dāng)時(shí)擔(dān)心逼近的終端激波其前驅(qū)離子速度同太陽的螺旋狀磁場(chǎng)平行，但它們卻從相反方向到達(dá)。原因是終端激波的中下段區(qū)域被施加在日球?qū)由系牟粚?duì)稱壓強(qiáng)所減弱。

圖5.徑向（R）流動(dòng)的太陽風(fēng)在穿過終端激波時(shí)開始減速，并預(yù)計(jì)在日球?qū)忧噬汐@得子午線（N）和方位角（T）分量。等離子體流的測(cè)量顯示了一個(gè)駐點(diǎn)區(qū)（上圖淺色區(qū)），其中“旅行者”1號(hào)在穿過日球?qū)禹斨暗膹较蛩俣仁橇愕讲▌?dòng)的負(fù)值。

2007年8月29日和31日，“旅行者”2號(hào)在距離太陽83.65天文單位處沿不同路徑多次穿過終端激波，其原因可能是終端激波的表面波引起的，或是新生離子內(nèi)部結(jié)構(gòu)準(zhǔn)周期性修正所引起。目前“旅行者”2號(hào)在日球?qū)忧?，正?zhǔn)備向日球?qū)禹攨^(qū)域飛行。對(duì)于探測(cè)器的位置而言，日球?qū)忧适窍鄬?duì)穩(wěn)定的，不僅具有高強(qiáng)度的低能離子均勻?qū)?，而其質(zhì)子能量從0.03兆電子伏到30兆電子伏。

在穿越終端激波前后，“旅行者”2號(hào)上的等離子體傳感器實(shí)施了熱等離子體的測(cè)量。然而，僅僅基于等離子體數(shù)據(jù)，終端激波的聲速遠(yuǎn)低于這一區(qū)域中的流速，這意味著終端激波實(shí)際上并不是技術(shù)意義上的激波。研究者們?yōu)榇艘庾R(shí)到，在計(jì)算日球?qū)忧事曀贂r(shí)必須要考慮非熱離子的壓強(qiáng)影響，盡管這些粒子遠(yuǎn)低于“旅行者”低能帶電粒子裝置的測(cè)量范圍。我們知道，碰撞和加熱后的新生質(zhì)子分布在日球?qū)忧蕝^(qū)域，這是因?yàn)闊豳|(zhì)子同冷中性氫原子的電荷交換所致，由此產(chǎn)生的高能中性原子被另外兩艘探測(cè)器觀測(cè)到——分別是位于1個(gè)天文單位的“星際邊界”探測(cè)器及位于10個(gè)天文單位的“卡西尼”探測(cè)器。

一個(gè)值得注意的發(fā)現(xiàn)是，“旅行者”1號(hào)在穿越日球?qū)忧蕰r(shí)在那里探測(cè)到了意想不到的等離子體流的演化。正如圖5所示，太陽風(fēng)的徑向分量（R）在穿過終端激波時(shí)被減速和發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而預(yù)計(jì)在日球?qū)忧手蝎@得子午線（N）和方位角（T）分量。自1981年以來，“旅行者”1號(hào)上的等離子體探測(cè)器就不再運(yùn)行了。然而，低能帶電粒子裝置在R-T平面的各個(gè)方向上測(cè)量到低能離子。當(dāng)?shù)湍茈x子試圖進(jìn)入到等離子體時(shí)（如在日球?qū)忧手校@些不同方向的數(shù)據(jù)被用來代替等離子體探測(cè)器數(shù)據(jù)，以此能估計(jì)出日球?qū)忧手械入x子體流的R和T分量。

當(dāng)“旅行者”1號(hào)深入到日球?qū)忧蕰r(shí)，T分量仍然很小且相對(duì)是個(gè)常數(shù)，其值從-20至-40千米/秒，而R分量在97個(gè)天文單位處達(dá)到100千米/秒峰值，隨后便減小到113個(gè)天文單位處的0千米/秒。這種變化本身并不奇怪，因?yàn)閺较蛩俣仍谌涨驅(qū)禹斕帒?yīng)該為0。然而，“旅行者”1號(hào)卻在遠(yuǎn)離日球?qū)禹?個(gè)天文單位處測(cè)量到的速度仍為0（從115到121個(gè)天文單位范圍中，速度是波動(dòng)的，但其平均值在-15千米/秒）。換句話說，這顯示了日球?qū)忧实入x子體是以某種方式同流入的局部星際介質(zhì)等離子體發(fā)生了耦合。

我們都想知道：日球?qū)忧实降装l(fā)生了什么？難道是徑向流被分流到N方向了嗎？

為了幫助回答這個(gè)問題，在2011年初，地面控制人員發(fā)出指令讓“旅行者”1號(hào)旋轉(zhuǎn)90度與地球形成直線，并每隔幾個(gè)月使其保持?jǐn)?shù)小時(shí)這種姿態(tài)，便于測(cè)算N方向的速度。結(jié)果顯示，2011和2012年N方向的速度為幾千米/秒，這意味著徑向流并沒有被分流到N方向。此后提出的幾個(gè)模型試圖解釋這種現(xiàn)象，但迄今仍沒有一個(gè)模型能作出完美的解釋。

飛離太陽系

雖然進(jìn)入了日球?qū)忧实倪吘?，但令人奇怪的事情發(fā)生了。我們的估計(jì)是，探測(cè)器一旦到達(dá)日球?qū)禹?，太陽風(fēng)等離子體的消散將伴隨著銀河系宇宙線的增加和磁場(chǎng)方向的變化。然而，“旅行者”所揭示的事實(shí)卻完全不一樣。

在距離太陽121.6天文單位處，銀河系宇宙線強(qiáng)度從2012年5月7日逐漸增強(qiáng)，7月28日開始波動(dòng)，最后在8月9日至8月25日又開始增強(qiáng)，其中沿著磁場(chǎng)方向最為明顯，但磁場(chǎng)垂直方向幾乎沒有增強(qiáng)。理論上的估計(jì)是，銀河系宇宙線在局部星際介質(zhì)中沒有一個(gè)特殊的方向——太陽粒子的偶然減少在方向上的分布不會(huì)是均勻的。

與銀河系宇宙線增強(qiáng)不同，粒子會(huì)沿著磁場(chǎng)迅速逃逸，而不是垂直于磁場(chǎng)慢慢逃逸。磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加與粒子的變化相一致，但在短期事件中其方向幾乎保持不變，如發(fā)生在2012年8月25日后的不連續(xù)性也一直如此。此外，磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到了整個(gè)日球?qū)拥乃谋丁?/p>

由太陽風(fēng)形成的太陽磁場(chǎng)的方位角方向（T分量）預(yù)計(jì)會(huì)轉(zhuǎn)換到南北向的星際磁場(chǎng)中，實(shí)際上卻并非如此。除過去一年中的幾段時(shí)間外，銀河系宇宙線一直是各向異性的（分布并不一致），直到今天仍然如此。這些令人困惑的細(xì)節(jié)引發(fā)了一場(chǎng)曠日此久的爭(zhēng)論：“旅行者”1號(hào)是否還在星際空間？

一方面，銀河系宇宙線和預(yù)計(jì)的那樣在增強(qiáng)，但卻是各向異性的，以及它們的分布是由磁場(chǎng)排序的，包括太陽物質(zhì)的消失也和預(yù)計(jì)的一樣。但出乎意料的是，這些物質(zhì)逃逸也是經(jīng)由磁場(chǎng)排序的。事實(shí)上磁場(chǎng)方向并沒有發(fā)生變化，仍然與太陽風(fēng)磁場(chǎng)近乎相同，有人為此暗示：8月25日穿越的并不是真正的日球?qū)禹敗?/p>

實(shí)際上對(duì)于各種各樣的論據(jù)，來自“卡西尼”土星軌道探測(cè)器探測(cè)到的高能中性粒子（可以全天對(duì)太空進(jìn)行遠(yuǎn)程成像），暗示了太陽物質(zhì)在任何能量下都可能會(huì)消失。正如觀測(cè)的一樣，這些論據(jù)給出了日球?qū)禹斘恢玫墓烙?jì)值為121個(gè)天文單位，但任何一個(gè)理論都不能解釋銀河系宇宙線的各向異性。

其中，等離子體密度、溫度及方向等數(shù)據(jù)是需要解決的難題之一。2013年4月，等離子體天線觀測(cè)到曾多年不見的電子等離子體振蕩頻率，將這些結(jié)果轉(zhuǎn)化成密度后，被認(rèn)為是十分接近對(duì)相對(duì)冷的星系的等離子體預(yù)期的估計(jì)值。與之相比，“旅行者”2號(hào)仍在工作的等離子體探測(cè)器測(cè)量的日球?qū)用芏燃s小50倍。

雖然等離子體溫度不能被測(cè)量，但高密度足以證明“旅行者”1號(hào)已經(jīng)遠(yuǎn)離日球?qū)禹敚⒁堰M(jìn)入到局部星際介質(zhì)中。必須注意的是，電子等離子體振蕩的突然出現(xiàn)，很可能是源于2012年3月的一次太陽活動(dòng)，由此產(chǎn)生的等離子體云在13個(gè)月后到達(dá)了“旅行者”1號(hào)所在的位置。實(shí)際上，等離子體天線數(shù)據(jù)的更詳細(xì)的分析，顯示出在同年10-11月觀測(cè)到的類似的較低密度振蕩，很可能是更早時(shí)期的一次太陽活動(dòng)引起的，從而可推斷出“旅行者”1號(hào)在2012年8月下旬穿過了日球?qū)禹敗?/p>

圖6.由天文觀測(cè)推測(cè)出的太陽系相對(duì)于局部星際介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。這幅圖顯示了帶有恒星球?qū)樱ㄏ鄬?duì)于太陽的日球?qū)樱┑囊阎阈??！奥眯姓摺蓖窘?jīng)日球?qū)幽軌蚋嬖V我們更多關(guān)于宇宙空間更廣泛區(qū)域的構(gòu)成

2013年9月9日，“旅行者”研發(fā)團(tuán)隊(duì)在其所在的約翰·霍普金斯大學(xué)召開了一次會(huì)議（“旅行者”1號(hào)的整個(gè)觀測(cè)是在那里被呈現(xiàn)），會(huì)議分析和與當(dāng)前模型進(jìn)行比對(duì)后，達(dá)成的共識(shí)是：2012年8月25日，這艘探測(cè)器在121.6個(gè)天文單位處穿越了日球?qū)禹?，從發(fā)射和到達(dá)日球?qū)禹敾ㄙM(fèi)時(shí)間為35年，并已經(jīng)進(jìn)入了局部星際介質(zhì)中，

進(jìn)入星際空間后，“旅行者”將繼續(xù)給我們提供驚喜。銀河系整個(gè)環(huán)境并不是我們想象的那樣是平靜和溫和：在2014年，銀河系宇宙線的數(shù)據(jù)顯示了各向異性后存在著周期性的各項(xiàng)同性寧靜，就好似偶爾的“海嘯”在波及日球?qū)禹敃r(shí)擾動(dòng)了上游的介質(zhì)。這些“海嘯”很可能起源于太陽，經(jīng)由日球?qū)禹攤鞑ィ罱K到達(dá)了“旅行者”1號(hào)所在的位置。

很顯然的是，其中有一個(gè)區(qū)域超出了日球?qū)禹?，可能?dǎo)致了弓形激波（超過日球?qū)禹敽筇柕挠绊憰?huì)減弱）。如果是這樣的話，這個(gè)距離至少離日球?qū)禹?0個(gè)天文單位，目前“旅行者”1號(hào)正在那里（距離太陽大約是131個(gè)天文單位）。

團(tuán)隊(duì)的合作

1977年發(fā)射升空，迄今已在太空運(yùn)行了長達(dá)38年的“旅行者”1號(hào)、2號(hào)探測(cè)器，它們的空間探測(cè)任務(wù)具有劃時(shí)代的意義：前者實(shí)現(xiàn)的任務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了初期目標(biāo)，并在繼續(xù)它的發(fā)現(xiàn)之旅（日球?qū)禹斖猸h(huán)境目前仍然未知，隨著探測(cè)器的運(yùn)行，將會(huì)揭示出更多的新現(xiàn)象）；后者目前位于108個(gè)天文單位、黃道以南31度，正在日球?qū)禹攨^(qū)域探測(cè)，其一臺(tái)正在工作的等離子體裝置，或?qū)⒒卮稹奥眯姓摺?號(hào)給出的一些問題，例如，銀河系等離子體的溫度和方向流及弓形激波存在的原因。

“旅行者”究竟還能運(yùn)行多久？這主要取決于探測(cè)器上的放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生機(jī)，即能將钚-238放射性衰變中的熱量轉(zhuǎn)化成電能。钚-238半衰期是87.7年，發(fā)射時(shí)功率為465瓦，現(xiàn)在已降至264瓦。按照目前的功率，就“旅行者”1號(hào)而言，很可能運(yùn)行到2020年，到2025年左右，甚至沒有足夠的動(dòng)力來操縱一臺(tái)儀器。盡管有些失望，但其向人類呈現(xiàn)的結(jié)果很難讓我們對(duì)這一初始計(jì)劃僅為四年的探測(cè)任務(wù)抱怨些什么。

有人說“旅行者”本質(zhì)上并沒有離開太陽系，僅僅是離開了太陽的電離大氣層——日球?qū)?。換句話說，它們離開了太陽的化學(xué)環(huán)境區(qū)域，卻沒有離開太陽的引力環(huán)境。這完全正確，因?yàn)樵趭W爾特云系中的彗星仍然以大約10萬天文單位的距離圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)。如果動(dòng)力不是問題的話，以目前17千米/秒的速度，“旅行者”1號(hào)將用40 000年時(shí)間飛經(jīng)一顆叫做AC+79 3888的恒星（位于鹿豹座），在其漫長孤獨(dú)的旅行中仍不失為一次親密的接觸。

可惜的是，目前還沒有一個(gè)接替“旅行者”星際任務(wù)的空間探測(cè)計(jì)劃，即使現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)了25年飛越200個(gè)天文單位，或50年飛越500個(gè)天文單位。因此，從“旅行者”任務(wù)獲得的認(rèn)知難以被新一代接盤者復(fù)制和提升。向當(dāng)初設(shè)計(jì)“旅行者”探測(cè)器的工作人員致敬，祝賀他們?nèi)〉昧朔欠驳某晒?，這些探測(cè)結(jié)果使我們受益良多。

[資料來源：www.americanscientist.org] [責(zé)任編輯:則鳴]