太陽(yáng)引力范圍與寬廣的銀河系之間的邊界區(qū)域是復(fù)雜的。

       圖解:美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）發(fā)射的旅行者2號(hào)在2018年11月飛出太陽(yáng)系，進(jìn)入廣闊的系外空間，而它的姊妹航天器旅行者1號(hào)于六年前飛出太陽(yáng)系。旅行者2號(hào)傳回來(lái)的數(shù)據(jù)幫助科學(xué)家描繪出太陽(yáng)日球?qū)拥慕Y(jié)構(gòu)。（日球?qū)�，即由太�?yáng)創(chuàng)造并環(huán)繞其自身的巨大氣泡狀空間區(qū)域。）

       人類對(duì)星際空間的第二次探索所引出的問(wèn)題比它回答的更多。

       2018年5月，美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射的旅行者2號(hào)空間探測(cè)器脫離了日球?qū)?mdash;—太陽(yáng)圍繞自身所發(fā)射出的帶電粒子形成的巨大氣泡，六年多以前，作為先驅(qū)探測(cè)器的旅行者1號(hào)做了同樣的事情——飛出了太陽(yáng)系。

       旅行者2號(hào)從日球?qū)拥哪习肭蝻w離，研究任務(wù)小組目前尚有時(shí)間對(duì)其作出評(píng)估， 而六年多年前，旅行者1號(hào)是在日球?qū)拥谋卑肭蝻w離的。11月4日，《自然天文學(xué)》雜志發(fā)表的一系列的五篇論文中，報(bào)道了旅行者2號(hào)探測(cè)器在穿越星際空間期間返回的首批數(shù)據(jù)。

       任務(wù)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在有一些時(shí)間來(lái)評(píng)估旅行者2號(hào)在南半球的離開(kāi)(相對(duì)于旅行者1號(hào)在北半球的離開(kāi))。在11月4日《自然天文學(xué)》雜志在線發(fā)表的五篇系列論文中，研究人員報(bào)告了探測(cè)器進(jìn)入星際空間時(shí)的測(cè)量結(jié)果。

       旅行者2號(hào)傳回的數(shù)據(jù)充滿了驚喜。例如，旅行者2號(hào)在距離太陽(yáng)約119個(gè)天文單位（AU）時(shí)，穿越了太陽(yáng)風(fēng)頂層（太陽(yáng)風(fēng)層和星際空間之間的邊界）。1AU即1個(gè)天文單位，是日地平均距離，大約為9300萬(wàn)英里，或1.5億公里。六年多前，旅行者1號(hào)幾乎在相同的距離，穿越了太陽(yáng)風(fēng)頂層，即121.6個(gè)天文單位。

       這種連貫性“非常奇怪，考慮到旅行者2號(hào)的穿越發(fā)生在太陽(yáng)活動(dòng)極小期，此時(shí)太陽(yáng)的活躍度是最低的，而旅行者1號(hào)的穿越發(fā)生在太陽(yáng)活動(dòng)極大期，”一篇旅行者2號(hào)論文的第一作者Stamatios Krimigis（斯塔馬提歐斯·克里米吉斯）在與記者的電話會(huì)議上做出如此表示，并提及了太陽(yáng)的11年活動(dòng)周期。

       克里米吉斯補(bǔ)充說(shuō)：“如果我們對(duì)數(shù)據(jù)照單全收，我們預(yù)計(jì)確實(shí)會(huì)有所差異。”他就職于馬里蘭州勞雷爾市的約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室和希臘雅典學(xué)院的空間研究與技術(shù)辦公室。

       位于帕薩迪納的加州理工學(xué)院的旅行者項(xiàng)目科學(xué)家埃德·斯通也強(qiáng)調(diào)了太陽(yáng)氣泡的活力。他在同一次電話會(huì)議中提及，“日光層自身也在呼吸吐納”。

       斯通說(shuō)，除了克里米吉斯提及的日球?qū)拥拇笠?guī)模膨脹和收縮外，還有短期的日冕擾動(dòng)，這是由日冕拋射物引起的，這種強(qiáng)烈的太陽(yáng)活動(dòng)會(huì)把大量的高能粒子拋向太空。

       “這是一個(gè)非常復(fù)雜的互動(dòng)，我們正在研究，”斯通說(shuō)，他領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)新的研究，并共同撰寫(xiě)了另一項(xiàng)研究。

       旅行者2號(hào)對(duì)星際磁場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果也很有趣。美國(guó)國(guó)家航空航天局馬里蘭州戈達(dá)德太空飛行中心的倫納德•伯拉加表示，在2012年旅行者1號(hào)穿越日球?qū)又�前，該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)將看到日球?qū)油獠看艌?chǎng)和內(nèi)部磁場(chǎng)的方向之間的顯著差異。

       但是和今天所知的旅行者2號(hào)發(fā)現(xiàn)的一樣，旅行者1號(hào)也發(fā)現(xiàn)了星際場(chǎng)和日球場(chǎng)的高度一致。從而判斷出這個(gè)現(xiàn)象是真實(shí)的，而非不可靠的巧合。

       《自然天文學(xué)》雜志新發(fā)布的一篇論文的第一作者和另一篇合著的共同作者在電視會(huì)議上說(shuō)：“我們要對(duì)磁場(chǎng)何不發(fā)生變化有一定的了解。”

       伯拉加還補(bǔ)充道：“這種一致肯定是通過(guò)某一過(guò)程產(chǎn)生的，只不過(guò)這一過(guò)程我們還不了解。”

       然后是兩個(gè)航天器都觀察到的“泄漏”。 旅行者1號(hào)在接近日球?qū)訒r(shí)，在兩次不同的情況下都檢測(cè)到了星際粒子，研究任務(wù)小組將這一發(fā)現(xiàn)歸因于兩個(gè)侵入的“星際磁流管”。 但是旅行者2的經(jīng)歷卻恰好相反：探測(cè)器離開(kāi)日球?qū)右粫?huì)兒后才發(fā)現(xiàn)了一些太陽(yáng)粒子。

       旅行者1號(hào)和2號(hào)或許會(huì)把太陽(yáng)能氣泡流到不同空間，這將為日球幾何學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)突破�？死锩准�斯說(shuō)：”但是我們還不能確定這個(gè)問(wèn)題的真正答案。”

       兩個(gè)探測(cè)器還報(bào)告了其他差異。 例如，旅行者1號(hào)觀察到，太陽(yáng)風(fēng)的速度（太陽(yáng)風(fēng)即太陽(yáng)不斷噴射出的帶電粒子流，它使日球?qū)硬粩?ldquo;膨脹”）在接近日球頂層時(shí)幾乎下降到零。 但是旅行者2號(hào)幾乎在整個(gè)穿越過(guò)程中都測(cè)量到了相對(duì)較高的太陽(yáng)風(fēng)速度。 而且旅行者2號(hào)的觀察數(shù)據(jù)表明，比起旅行者1號(hào)的數(shù)據(jù)，實(shí)際日球頂層更加平滑且厚度更�。ūM管兩個(gè)航天器顯然都在不到一天的時(shí)間內(nèi)穿越了日球?qū)拥倪吔纾��?/p>

一次接近終點(diǎn)的長(zhǎng)途旅行

       旅行者1號(hào)和2號(hào)在1977年相隔幾周發(fā)射，肩負(fù)著史無(wú)前例的“大游行”任務(wù)——遍游太陽(yáng)系的各大行星。旅行者1號(hào)和旅行者2號(hào)都飛過(guò)木星和土星，但是，旅行者2號(hào)在這之后還疾馳過(guò)天王星和海王星。

       在1989年8月，旅行者2號(hào)與海王星擦肩而過(guò)后，這兩個(gè)航天器進(jìn)入了一個(gè)新的任務(wù)階段——“旅行者”號(hào)星際任務(wù)。他們會(huì)繼續(xù)航行進(jìn)遙遠(yuǎn)的未知世界，照亮他們飛過(guò)的地方。

       在那時(shí)我們對(duì)那個(gè)遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)光無(wú)法到達(dá)的黑暗世界幾乎一無(wú)所知。

       “我們不知道星系泡有多大，”Stone說(shuō)，“我們也確實(shí)不知道航天器是否堅(jiān)持到達(dá)氣泡邊緣并離開(kāi)星系泡進(jìn)入星際空間。”

       （簡(jiǎn)單說(shuō)明:進(jìn)入星際空間和離開(kāi)太陽(yáng)系并不是一樣的，因?yàn)樘��?yáng)的引力影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了日球?qū)�。事�?shí)上，距太陽(yáng)成千上萬(wàn)天文單位遠(yuǎn)的奧爾特星云里上萬(wàn)億的彗星軌道仍被認(rèn)為是太陽(yáng)系的一部分。）

       但是旅行者號(hào)已經(jīng)接近太陽(yáng)系的盡頭。每個(gè)航天器都擁有三個(gè)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器（RTGs），RTGs將钚238放射性衰變產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)化成電力給航天器供能。隨著時(shí)間流逝，越來(lái)越多的钚238發(fā)生衰變，RTGs輸出的能量降低。

       為了充分利用剩余的核燃料，任務(wù)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)采取相關(guān)措施，關(guān)閉了某些加熱器和科學(xué)儀器，以降低電力需求。（旅行者2號(hào)中原來(lái)的10個(gè)儀器中只保留了5個(gè)繼續(xù)工作，但旅行者1號(hào)只保留了4個(gè)。它的等離子光譜儀在1980年出現(xiàn)了故障）。斯通說(shuō)“但沒(méi)有更多的方法來(lái)降低航天器的能耗 ，每一架旅行者可能只需要收集和傳回5年左右的數(shù)據(jù)。”

       那些五年可能十分有成效，有可能揭示“真正的”星際介質(zhì)的關(guān)鍵特征。星際介質(zhì)是在日光層附近混亂且復(fù)雜的地帶以外的廣大區(qū)域，在這里，我們的太陽(yáng)氣泡產(chǎn)生了巨大影響。

       例如斯通說(shuō)“隨著我們走得越遠(yuǎn)，我們會(huì)在外面看到磁場(chǎng)變得緩慢，但確實(shí)會(huì)發(fā)生某種扭曲，然后轉(zhuǎn)為延伸到一種遙遠(yuǎn)的不受干擾的狀態(tài)嗎？ 我們可以在沒(méi)有日球?qū)痈蓴_引起磁場(chǎng)改變的情況下，得到日球?qū)拥姆秶�并測(cè)量銀河系嗎？”

       其他重要問(wèn)題只有在啟動(dòng)新任務(wù)后才能得到回答。 例如，我們?nèi)匀徊恢�道日球�(qū)拥男螤�，無(wú)論它大致是個(gè)球形還是像彗星一樣有個(gè)長(zhǎng)尾巴。 旅行者1號(hào)和2號(hào)都從太陽(yáng)系的“頭部”匆匆離開(kāi)，其前緣會(huì)在我們太陽(yáng)系繞銀河系中心的長(zhǎng)軌道上穿越星際介質(zhì)。

       "愛(ài)荷華大學(xué)的唐·古內(nèi)特（Don Gurnett）說(shuō)：“如果日球?qū)拥奈舶驼鎸?shí)存在，我們當(dāng)然希望有一架航天器能走到其盡頭。但是，尾巴可能真的很長(zhǎng)，可能有數(shù)百天文單位。”

       旅行者1號(hào)和2號(hào)目前分別距離地球148和122.4個(gè)天文單位，彼此之間相距160個(gè)天文單位。美國(guó)國(guó)家航空航天局的新視野號(hào)冥王星探測(cè)器是第二個(gè)遙距操作航天器，距離地球僅46個(gè)天文單位。

       克里米吉斯說(shuō)“我們不應(yīng)該依賴新視野號(hào)的星際數(shù)據(jù)，因?yàn)樗�在距離我們90個(gè)天文單位之外時(shí)，可能會(huì)斷電。”（但是新視野號(hào)將繼續(xù)收集有關(guān)柯伊伯帶和外海王星天體環(huán)的有趣數(shù)據(jù)，并一直持續(xù)到未來(lái)。新視野號(hào)項(xiàng)目組成員表示“飛船已經(jīng)在該地區(qū)進(jìn)行了兩次飛越，一次是冥王星，一次是小天體2014MU69，并且如果美國(guó)宇航局批準(zhǔn)另一項(xiàng)拓展任務(wù)，它仍有足夠的燃料進(jìn)行下一次飛越。