2022年标志着人类深空探索50周年

刚刚过去的2022年,是人类深空探索50周年。自从前苏联在1957年成功发射第一颗人造地球卫星以来,进一步飞出地球、探索行星甚至离开太阳系进入宇宙空间的愿景就提上了日程。目前,人类已经有5艘飞船跃过或非常接近太阳系的边缘,它们都是美国宇航局的杰作。

美国宇航局迄今发射的5艘飞跃太阳系的飞船,分别飞往银河系的不同方向。这是艺术家绘制的先驱者10号飞船,它正在朝着银河系的中心飞行。先驱者飞船上面携带者描绘太阳系、地球及其上面生活着的人类的镀金图版,以及试图与外星人沟通的语音信息。(美国宇航局)
美国宇航局迄今发射的5艘飞跃太阳系的飞船,分别飞往银河系的不同方向。这是艺术家绘制的先驱者10号飞船,它正在朝着银河系的中心飞行。先驱者飞船上面携带者描绘太阳系、地球及其上面生活着的人类的镀金图版,以及试图与外星人沟通的语音信息。(美国宇航局)

1972年3月发射的先驱者(Pioneer)10 号以及1973年4月发射的先驱者11号,就是最早的两颗深空探测器,它们在完成对小行星带和外层行星的观测任务、并且利用地外行星的引力,加速达到第三宇宙速度,得以朝向脱离太阳系的方向继续飞行。缺憾的是,由于那时候它们携带的电池寿命有限,而且缺乏补充电能的燃料,先驱者10号在2003年发回最后的信息,先驱者11号则更早在1995年就一直保持沉默。

另外3个深空探测项目,分别是航海者(Voyager)1号,1977年9月5日发射升空,航海者2 号比1号早16天发射,以及2006年1月发射的新视野号(New Horizons)。它们也都肩负有太阳系行星的考察任务,但是因为发射功率的提高和技术的进步,新型电池和更多的燃料,使得它们能够飞得更快,超越比它们更早上天的先驱者,而且其携带的仪器至今仍然能够向地面联络,发送所获取的太空信息。

2013年9月13日,宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)经过一年多的数据分析,确认航海者1号不但越过了太阳风吹向星际介质的所谓终端激波层(Termination Shock),而且在2012年8月25日前后抵达距离太阳约 120 亿英里(190 亿公里),即100个天文单位的日球层顶(Heliopause),那里的太阳风强度难以继续将其所携带的粒子推向星际空间,多数天文学家认为那里是太阳系的边界。也就是说,人类第一次从地球上向太阳系之外送出了一艘飞船。

艺术家描绘的两艘航海者飞船在2018年12月的位置。图中圆形范围的中心是太阳和它的行星,往外分别是终端激波层(Termination Shock)和日球层顶(Heliopause)。要注意的是,因为太阳在银河系中的运动,类似于船只在水中拖出的尾迹,日球层顶向后方绵延拖长。(美国宇航局)
艺术家描绘的两艘航海者飞船在2018年12月的位置。图中圆形范围的中心是太阳和它的行星,往外分别是终端激波层(Termination Shock)和日球层顶(Heliopause)。要注意的是,因为太阳在银河系中的运动,类似于船只在水中拖出的尾迹,日球层顶向后方绵延拖长。(美国宇航局)

随后不久,航海者2号,以及更早的先驱者10号和11号,也都陆续在不同方向上抵达或越过了日球层顶,更晚发射的新视野号也在奋起直追,预计在2040年前后抵达日球层顶,并且未来将会超越它的那些兄长,领先人类的深空探索事业。

航海者飞船送回地球的信号,不但验证了天文学界对太阳系外围的许多预测,而且发现了一些以前没有想到的现象,例如原先科学家们认为太阳射出的强大等离子体流,其强度会随着距离减弱,越到太阳系的边界,其强度会变得越低。但是航海者携带的仪器却发现,航海者在穿过日球层顶之后,遇到了比预期密度大得多的等离子体,给天文学家提出了一个需要加以解释的新课题。