“旅行者”：疲憊地飛越太陽系

在距離地球近190億公里的遠方，“旅行者1號”正在飛離太陽系，逼近星際空間（宇宙中恒星之間的區域）的邊界。去年7月，“旅行者1號”探測到來自太陽的帶電粒子突然減少，這標志著這個探測器或許將很快沖出太陽系。

遠離太陽186億公里

1977年8月和9月，“旅行者2號”和“旅行者1號”太空探測器先后從美國佛羅里達州的卡納維拉爾角發射升空。探測器上攜帶了金唱片，唱片上刻錄有地球的文字和音像信息。

1979年，它們先后飛過木星，大量探測結果開始如潮水般涌來。“旅行者”們在木衛一上發現了硫磺火山的噴發現象。飛越木衛二時，探測器又拍攝到其冰凍表面上有一些長條狀的、看起來臟兮兮的裂隙，這表明木衛二的表面下可能存在能夠孕育地外生命的次表層海洋。除此之外，它們還發現了一片隱藏在木星磁氣圈里溫度高達上億攝氏度的等離子體。

它們在1980到1981年期間造訪了土星。隨后，控制人員將“旅行者1號”的軌道做了調整，使其飛出黃道面，朝太陽系與星際空間的交界處前進。“旅行者2號”則繼續航行，并于1986年接近天王星，并發現了天王星的兩個新環、十顆新衛星以及一個同其自轉軸偏離甚遠的奇特磁場。天王星的主要衛星中，天衛五是最小也是距離最近的一顆，從拍攝的照片上可以看出，天衛五具有令人震驚的復雜地表，其中一條深邃的V形峽谷，暗示這顆衛星上面曾有過奇異的地質活動。

1989年，當“旅行者2號”抵達看似平靜的、藍色圓盤般的海王星時，發現上面的風速居然高達每小時2100公里。這種太陽系內最猛烈的狂風，催生了如地球般大小的風暴區，科學家稱之為“大暗斑”。地球上的各種天氣變化，是由照射到地球上的太陽輻射能量來驅動的，但科學家們沒有想到，這個僅僅能接收到0.1%太陽輻射能量的行星上，竟會存在如此劇烈的大氣活動。

行星探測計劃的第一位、同時也是迄今唯一一位項目科學家艾德·斯通談到“旅行者號”探測項目時說：“我們了解到的這些內容，比我們最初能夠猜想到的內容還要多得多”。

目前，“旅行者2號”距離太陽152億公里，而“旅行者1號”則已飛行了186億公里的距離—比太陽到冥王星的距離還要遠三倍多。以光速傳播的信號要花17個小時才能抵達“旅行者1號”，應答信號也要用差不多的時間返回地球。

最后的邊界

太陽系的“出口”似乎比科學家預想的更復雜。目前，“旅行者1號”正處于接近日球層邊界的區域。日球層像一個巨大的“繭殼”，充滿了由太陽發射出的帶電粒子，這個“繭殼”包裹著整個太陽系，保護太陽系內行星免受來自星際空間的高能粒子的轟擊。

2004年12月，“旅行者1號”攜帶的低能粒子探測器發現，太陽風的速度突然降低了，標志著飛船已經進入了臨近日球層的、動蕩的邊界區域。

接下來的2012年七、八月間，“旅行者1號”探測到太陽風的速度幾乎降低為零，并且同時探測到了高能粒子。科研人員稱，這些變化是“完全出人意料的”。這或許說明“旅行者1號”已經越過了邊界區域，進入了星際空間。

但是，研究組仍對結論保持謹慎的態度，因為另一個預計之中的信號還沒有出現。如果有一天，“旅行者1號”真到了飛出太陽系的那一刻，它將進入一個對科學家來說完全未知的領域。在此之前，科學家從未能觀測到來自銀河系的宇宙射線，因為這些宇宙射線太過微弱而無法穿透日球層進入太陽系，而到了那一刻，粒子探測器將能探測到這些來自銀河系的宇宙射線。“旅行者號”攜帶的磁力計也將首次測量鄰近恒星之間的磁場強度。科學家將有機會揭示宇宙深空的“冰山一角”。

現在“旅行者1號”與太陽的距離為124個天文單位（1天文單位的距離為地球到太陽的平均距離），而且每年還要再飛離3.6個天文單位。它發出的信號在不斷衰減。兩個“旅行者號”均裝備了由放射性元素钚制備的核動力電池，能產生約315瓦特的功率，但這個功率在以每年4瓦特的速度遞減。在最初裝備的10部探測設備中，“2號”和“1號”上還在繼續工作的設備分別還剩五部和四部。

到2020年，“旅行者號”的可用功率將會降低到一定程度，任務管理員將不得不關閉更多科學儀器。先關閉哪一個？做出選擇的任務將落到項目科學家的肩上。到2025年，核動力電池將會完全衰竭，“旅行者號”將變成毫無生息的冰冷軀殼。它們與其他恒星的距離，可能永遠也無法像和太陽那般親近，它們攜帶的唱片或許將永遠無聲無息地漂流在浩瀚的宇宙中。

（更多內容請見《科學美國人》中文版《環球科學》2013年8月號）

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