飞出太阳系！旅行者探测器将飞往何处？

2018 年 10 月 28 日 果壳网

据美国宇航局本月初的最新消息，发射于1977年的旅行者2号探测器历经40余年飞行，目前已飞至太阳系边缘的日球层顶附近，种种迹象表明它已经“接近星际空间”，它将成为继旅行者1号（同样发射于1977年，早于旅行者2号）之后，有史以来第二个飞离太阳系、进入星际空间的人类探测器！

旅行者探测器 | NASA

“进入星际空间”，“飞出太阳系”，这些都是什么？

如何知道探测器飞出了太阳系？

太阳风（“恒星风”）

太阳风是从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。太阳风是一种连续存在、来自太阳并以200-800km/s的速度运动的高速带电粒子流。

从地球附近经过的太阳风的数值模拟

星际空间

星际空间是指恒星与恒星之间、弥漫着稀薄带电粒子的区域。这种带电粒子被称作等离子体。比如，我们从太阳系内部一直朝外飞，脱离了太阳系的范围，但还没有到达另一颗恒星的范围之前，就是在星际空间中。

星际空间和太阳系（图中的椭圆就是太阳风能达到的位置，即太阳系的势力范围）| NASA

以姐妹探测器“旅行者1号”和“旅行者2号”来说，它们均携带了用于源自太阳系外的宇宙射线、源自太阳风及太阳系外的带电粒子的仪器，通过仪器检测宇宙射线、带电粒子等的数量变化，就可以知道探测器是仍在太阳系内，抑或是已经快要飞出太阳系了。

太阳系 | NASA

美国航天局（NASA）报告说，旅行者2号最近检测到的源自太阳系外的宇宙射线水平明显升高。不仅如此，旅行者2号探测器上用于检测带电粒子的仪器也监测到了类似幅度的较高能量宇宙射线水平升高。

于1977年发射的旅行者探测器 | NASA

这表明，旅行者2号已经抵达日球层顶附近，时间大约为8月下旬，这个里程碑也曾出现在旅行者1号上。在2012年，旅行者1号也出现经历了这种状况，并且在三个月后（2012年8月）正式抵达星际空间。

日球层顶与星际介质形成的弓形激波（一旦飞出弓形激波，就算出了太阳系的家门了）| NASA

从俯视黄道平面的角度看，在旅行者1号和2号前出太阳系的方向上，日球层顶半径相差不大，可以认为旅行者2号很有可能在年底前正式离开日球层顶，脱离太阳风粒子的影响并进入星际空间。严格意义上说，日球层顶并非太阳系的界线，而是太阳风粒子能够影响的最远距离。在日球层顶之外，太阳风粒子无法推动星际介质，因此这里会形成一道弓形震波和氢气墙，肉眼看不见，是一道无形的边界。

太阳风

截止2018年10月，旅行者2号与地球的距离大约在177亿公里，约为118个天文单位。旅行者1号在2012年确认飞出日球层顶时的位置为121个天文单位。一直到2017年11月，旅行者1号还进行了一次轨道修正。

旅行者1号探测器的位置示意图（大约100多个天文单位）| NASA

在前出太阳系的速度上，旅行者1号和2号算是旗鼓相当，每年大约前进3至4个天文单位，每秒17公里左右。北京到上海的距离大约为1213公里，以旅行者探测器的速度只要70多秒，一分多钟就到了。

比邻星（Proxima Centauri）

但这个速度放到宇宙尺度上还是太慢了，距离我们最近的恒星（比邻星）有4.2光年的距离，用旅行者探测器的速度要数万年才能走完。这就像拿着北上广的工资去三四线城市花，的确有一种人生赢家的感觉；但一拿到国际大都市，立马被打回原形。要知道在数万年前，人类刚刚学会了使用石器，显然在星际旅行上我们还没有更好的办法。