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

       人類對星際空間的第二次探索所引出的問題比它回答的更多。

       2018年5月，美國國家航空航天局發(fā)射的旅行者2號空間探測器脫離了日球?qū)?mdash;—太陽圍繞自身所發(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)探測器的旅行者1號做了同樣的事情——飛出了太陽系。

       旅行者2號從日球?qū)拥哪习肭蝻w離，研究任務(wù)小組目前尚有時間對其作出評估， 而六年多年前，旅行者1號是在日球?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，報道了旅行者2號探測器在穿越星際空間期間返回的首批數(shù)據(jù)。

       任務(wù)團(tuán)隊現(xiàn)在有一些時間來評估旅行者2號在南半球的離開(相對于旅行者1號在北半球的離開)。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，研究人員報告了探測器進(jìn)入星際空間時的測量結(jié)果。

       旅行者2號傳回的數(shù)據(jù)充滿了驚喜。例如，旅行者2號在距離太陽約119個天文單位（AU）時，穿越了太陽風(fēng)頂層（太陽風(fēng)層和星際空間之間的邊界）。1AU即1個天文單位，是日地平均距離，大約為9300萬英里，或1.5億公里。六年多前，旅行者1號幾乎在相同的距離，穿越了太陽風(fēng)頂層，即121.6個天文單位。

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

       克里米吉斯補充說：“如果我們對數(shù)據(jù)照單全收，我們預(yù)計確實會有所差異。”他就職于馬里蘭州勞雷爾市的約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室和希臘雅典學(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)院的旅行者項目科學(xué)家埃德·斯通也強調(diào)了太陽氣泡的活力。他在同一次電話會議中提及，“日光層自身也在呼吸吐納”。

       斯通說，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，這是由日冕拋射物引起的，這種強烈的太陽活動會把大量的高能粒子拋向太空。

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

       旅行者2號對星際磁場的測量結(jié)果也很有趣。美國國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號穿越日球?qū)又�前，該團(tuán)隊預(yù)計將看到日球?qū)油獠看艌龊蛢?nèi)部磁場的方向之間的顯著差異。

       但是和今天所知的旅行者2號發(fā)現(xiàn)的一樣，旅行者1號也發(fā)現(xiàn)了星際場和日球場的高度一致。從而判斷出這個現(xiàn)象是真實的，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議上說：“我們要對磁場何不發(fā)生變化有一定的了解。”

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

       然后是兩個航天器都觀察到的“泄漏”。 旅行者1號在接近日球?qū)訒r，在兩次不同的情況下都檢測到了星際粒子，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：探測器離開日球?qū)右粫�兒后才發(fā)現(xiàn)了一些太陽粒子。

       旅行者1號和2號或許會把太陽能氣泡流到不同空間，這將為日球幾何學(xué)領(lǐng)域帶來突破�？死锩准�斯說：”但是我們還不能確定這個問題的真正答案。”

       兩個探測器還報告了其他差異。 例如，旅行者1號觀察到，太陽風(fēng)的速度（太陽風(fēng)即太陽不斷噴射出的帶電粒子流，它使日球?qū)硬粩?ldquo;膨脹”）在接近日球頂層時幾乎下降到零。 但是旅行者2號幾乎在整個穿越過程中都測量到了相對較高的太陽風(fēng)速度。 而且旅行者2號的觀察數(shù)據(jù)表明，比起旅行者1號的數(shù)據(jù)，實際日球頂層更加平滑且厚度更薄（盡管兩個航天器顯然都在不到一天的時間內(nèi)穿越了日球?qū)拥倪吔纾��?/p>

一次接近終點的長途旅行

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

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

       在那時我們對那個遙遠(yuǎn)的太陽光無法到達(dá)的黑暗世界幾乎一無所知。

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

       （簡單說明:進(jìn)入星際空間和離開太陽系并不是一樣的，因為太陽的引力影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了日球?qū)印Ｊ聦嵣�，距太陽成千上萬天文單位遠(yuǎn)的奧爾特星云里上萬億的彗星軌道仍被認(rèn)為是太陽系的一部分。）

       但是旅行者號已經(jīng)接近太陽系的盡頭。每個航天器都擁有三個放射性同位素?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。隨著時間流逝，越來越多的钚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號中原來的10個儀器中只保留了5個繼續(xù)工作，但旅行者1號只保留了4個。它的等離子光譜儀在1980年出現(xiàn)了故障）。斯通說“但沒有更多的方法來降低航天器的能耗 ，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，我們的太陽氣泡產(chǎn)生了巨大影響。

       例如斯通說“隨著我們走得越遠(yuǎn)，我們會在外面看到磁場變得緩慢，但確實會發(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？ 我們可以在沒有日球?qū)痈蓴_引起磁場改變的情況下，得到日球?qū)拥姆秶�并測量銀河系嗎？”

       其他重要問題只有在啟動新任務(wù)后才能得到回答。 例如，我們?nèi)匀徊恢�道日球�(qū)拥男螤�，無論它大致是個球形還是像彗星一樣有個長尾巴。 旅行者1號和2號都從太陽系的“頭部”匆匆離開，其前緣會在我們太陽系繞銀河系中心的長軌道上穿越星際介質(zhì)。

       "愛荷華大學(xué)的唐·古內(nèi)特（Don Gurnett）說：“如果日球?qū)拥奈舶驼鎸嵈嬖�，我們�?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，可能有數(shù)百天文單位。”

       旅行者1號和2號目前分別距離地球148和122.4個天文單位，彼此之間相距160個天文單位。美國國家航空航天局的新視野號冥王星探測器是第二個遙距操作航天器，距離地球僅46個天文單位。

       克里米吉斯說“我們不應(yīng)該依賴新視野號的星際數(shù)據(jù)，因為它在距離我們90個天文單位之外時，可能會斷電。”（但是新視野號將繼續(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。新視野號項目組成員表示“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，并且如果美國宇航局批準(zhǔn)另一項拓展任務(wù)，它仍有足夠的燃料進(jìn)行下一次飛越。