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回顧:「旅行者」二號,送回的數據顯示,宇宙有害射線大增

2024-10-07科學

前言

自從阿波羅登月之後,人們對於宇宙的探索從未停止,不管是對月球、火星還是其他的天體,我們都透過了 實地登陸、望遠鏡探索或是發射電磁波 的方法去觀察。

然而,人們的好奇心是無限的,當我們對於太陽系有了了解之後,就會想要去了解銀河系,而了解了銀河系之後就會想去探索銀河系之外的宇宙。

為了滿足我們自己對於宇宙更深處的好奇心,我們也向太空中發射了探索衛星,例如, 旅行者一號和旅行者二號 。如今,這兩個「旅行者」的其中一個已經旅行到了 182.7億公裏 外的地方,這也是我們人類對於宇宙所探索的最遠距離。

旅行者1號和旅行者2號軌跡圖

接下來我們先來了解一下,這兩個「旅行者」的來歷、對我們的意義以及它們在路上的經歷。

深入宇宙的「旅行者」‍

這兩位旅行者都是為了實作探索宇宙的計劃由美國發射的飛行器,同時這兩艘飛行器之間的關系非常特殊,分別是各自的 姊妹飛行器 ,兩者的任務本來是相同的,但由於中途的原因發生了變化,我們將在下文提到。

「旅行者」探測器

我們按照先後順序先講旅行者一號, 旅行者一號是在1977年9月5日於佛羅裏達的衛星發射基地發射。

在發射之初,美國科學家原本計劃用它來觀察 土星和木星 ,但當它靠近土星後拍攝了土星及其周邊衛星和衛星環的照片傳送回地球上,科學家發現了 土衛六 的不同之處—— 有著濃密的大氣層。

土衛六表面大氣層輝光

經過謹慎的討論和選擇後,科學家們最終決定臨時更換旅行者一號的任務, 讓它靠近土衛六觀察土衛六的情況 ,但這一決定導致了旅行者一號在2014年徹底飛出了太陽系,前往銀河系中心,同時 它是第一顆探索距離如此遠的飛行器。

接下來,我們要重點講一講今天的主角旅行者二號。

旅行者二號在1977年8月20日於甘迺迪衛星發射基地發射 ,雖然是二號,但它的發射時間卻比一號要早,這是因為二號的飛行速度比一號慢,旅行者一號的速度高達 17.062公裏每秒 ,而旅行者一號的速度卻只有 15.56公裏每秒

旅行者二號

雖然二號早發射但一號卻比它更快地達到了星際宇宙。 旅行者二號被稱為最有價值的飛行器 ,因為它沿路拍攝了大量的珍貴資料,包括 木星、土星、天王星、海王星 等,並安全傳回地球,而且至今還能夠繼續工作。

這正是由於與一號速度的不同, 它的低速使得它在到達星際宇宙時,身上的儀器還未完全失靈 ,根據僅存的幾樣儀器人們得以觀察到遙遠之處的光景,但根據我們得知的數據來看,在我們遠處的一切都讓我們很失望。

被送回的數據與太陽系中的宇宙射線‍

旅行者二號到達了距地球約 182.7 億公裏 的太空深處並向地球傳送數據,由於距離過遠,訊息需要十多天才能傳到地球。

旅行者二號執行狀態

2019年,美國公布了他們根據旅行者二號探測到的數據做出的結果,在太陽系外的星際空間內有著嚴重超標的宇宙射線,在那裏有害射線大增。

在距地球182.7億公裏的地方,那裏來自太陽的帶電粒子已經下降到了 2.2 ,但來自於未知的星際宇宙中的粒子卻激增到了 2.4 ,這意味著雖然太陽放射線在這裏的威力減小,但 宇宙射線卻遠遠地超過了太陽系內部的含量 ,對於我們未來突破太陽系十分的不利。

宇宙射線的威力很強, 單一的高速粒子就可以穿透我們的身體 ,也曾經發生過相似的案例,我們將會在下文中提到。

單一高速粒子穿透人腦

事實上,我們根本沒有料到在星際宇宙中有著如此強的宇宙放射線,我們在太陽系內部探索時, 宇宙射線的含量相對於太陽的帶電粒子來說含量很低 ,那麽為什麽宇宙射線在太陽系中的含量這麽低呢?

首先我們要知道的一點是,在太陽系中,充滿了太陽風。

太陽風,天文名語,是指從太陽上層大氣射出的超聲速電漿帶電粒子流,是一種連續存在,來自太陽並以200-800km/s的速度運動的高速帶電粒子流。由質子和電子等組成,它們流動時所產生的效應與空氣流動十分相似,所以稱它為太陽風。

因為在宇宙中有著豐富的 電漿 ,它們被加熱因而有了能量,當它們的能量增加到太陽重力都無法控制時,就會隨著太陽自轉沿著磁場線螺旋流動形成了太陽風。

太陽風

正是 太陽風抵擋了宇宙射線的侵入, 形成太陽風的電漿會與宇宙射線相撞使它們消散,同時密集的電漿會阻斷絕大部份的宇宙放射線。

但在太陽系內部還是存在著一定含量的宇宙射線,相較於星際空間的宇宙射線的含量,太陽系的含量已經遠遠下降。

也正是由於這些射線和放射線的存在,我們的太空人在太空作業時 需要身穿宇航服 ,我們現有的宇航服可以抵擋住地球周圍的射線及放射線,保障太空人的安全。

宇航服能夠抵擋射線與放射線

其次,為什麽我們生活在地球上卻不受影響呢?這就要歸功於我們地球上方的 大氣層 ,厚厚的大氣層阻止了太陽系內的宇宙射線入侵。

科學家認為,在地球形成初期,還沒有如今的大氣層的時候, 宇宙射線對於形成地球上的有機物有一定的推動作用,提供了能量。

而在形成了大氣層之後,宇宙射線在大氣層中與大氣原子相撞,同時會形成 亞原子粒子 (一種比原子還小的粒子),削弱了宇宙射線的強度。

那麽星際空間內如此高含量的宇宙射線會對我們產生什麽影響呢?為什麽我們在得知這個數據後會這麽失望?

宇宙射線

宇宙射線‍

曾經有科學家在實驗操作時,一時不慎被高速粒子機打穿了頭部,雖然是一個粒子但卻導致他的臉部腫脹並且半邊面部形成了面癱。僅僅一個粒子的威力就如此強悍,而在星際宇宙中含量如此高的宇宙射線的威力又該有多強。

宇宙射線到底是什麽?宇宙射線不同於放射線,它與太陽風類似,都是 由帶能量的粒子形成 的。

在宇宙射線發現的早期,人們認為它是 電磁放射線 ,隨著我們認識的提高,糾正了這一錯誤。我們透過儀器發現, 組成宇宙射線的大部份是單一的質子,約占宇宙射線的89%,其次就是氦原子核,占了10%,重元素則占了最後的1%

宇宙射線的組成

宇宙線亦稱為宇宙射線,是來自外太空的帶電高能次原子粒子。

人們目前對於宇宙射線所知甚少,甚至連宇宙射線的起源都沒有一個準確的答案,有的人認為是由於 超新星爆炸給予了這些粒子成為高能粒子的能量,形成了宇宙射線

還有人認為它是由 黑洞等天體產生 的,但無論哪一種說法都不能拿出證據證明。宇宙射線是一個充滿著未知謎團的事物,這些謎團等待著我們去解開。

但我們唯一確定的是 宇宙射線的威力非常強 ,要知道在我們處於太陽系的中心,有著層層保護,仍然有著宇宙射線的存在,假如我們肉體暴露在這種高能射線下,我們根本就沒有活命的機會。

宇宙射線的源頭

無論我們是探索宇宙還是在大氣層中飛行,它都對我們有著一定的影響。

例如,我們在地球上乘坐飛機這種交通工具時,需要飛得很高並且穿越雲層,在高空中就有可能遇到殘留在大氣層中的宇宙射線, 這種高能粒子會幹擾我們的飛行 ,威脅我們的飛行安全。

我們知道 太陽風暴會影響到我們的無線通訊 ,而對於宇宙射線來說,強度高的宇宙射線也會對我們的通訊產生影響。不僅如此,它對我們未來的 星際計劃 有著影響。

太陽風暴

宇宙射線對於星際宇航的影響‍

人們的夢想是探索未知的宇宙,飛出太陽系,而旅行者二號發現的結果—— 有害射線大增 ,對於我們實作自己突破太陽系的夢想造成了劇烈的打擊。因為 我們現在的技術還不足夠去防禦如此強的射線, 使我們飛出太陽系的夢想變得更難實作。

但我們的科學家也設想出了一些解決辦法,例如制造一種可以 像太陽那樣吹散宇宙射線的機器 ,但是對於研制這種機器的方法,科學家還沒有找到頭緒。

除了這種方案之外,我們還可以透過現有的 防護材料 上下手,比如 氫就是一種能夠極強的隔斷射線和放射線的材料。

氫元素

但如果想要實作百分百防護,我們就需要制作 幾米厚的防護墻 才能實作,這顯然是不符合我們要求的,我們需要更薄的厚度制造宇航服。因此,星際空間的宇宙射線對於我們日後突破太陽系,飛向更遠的宇宙提出了更高的要求。

我們目前應該做什麽

首先,我們需要 積極尋找防護力更強的材料 。或許這種這種材料在地球的內部空間中,或許這種材料不存在於地球上,需要我們探索其他的星球才能發現,但無論如何,我們要相信問題一旦出現就一定有它的解決辦法。

其次,我們也要 不斷地實作技術上的創新 ,來發現並合成 比聚乙烯這種材料的氫含量還要高的材料 ,實作我們計劃中的 防護力更強材料更薄 的宇航服,來抵禦星際空間內的宇宙射線。科技才是第一動力,只有科技發展的程度夠高了,一切才會皆有可能。

最後,我們不要著急。留給我們的時間還很長,俗話說「一口吃不成個胖子」,飯要一口口吃,路要一步步走。當下,我們在太空探索方面還有許多的不足,需要養精蓄銳,等到我們一切都準備好了,才能發起總攻。

結語‍

182.7億公裏距離我們實在是太過遙遠,對於我們目前的航行能力來說,實作太空人實地探索幾乎是不能實作的事情。

雖然旅行者二號傳回的數據讓人們大失所望,但對於我們來說也是一個 提醒 ,說明 我們現在的能力還不夠強,而突破太陽系並不像我們想象中的那麽簡單 ,各種困難都在等著我們去解決,而我們需要加倍努力實作技術上的突破。

旅行者二號的位置

但是我們也不要被這些困難嚇垮,人類的潛能是無限的,雖然我們現在看這些困難都很難以實作,但我們相信假以時日,這些困難對於我們都不再是問題,而我們實作星際漫遊的夢想也一定會在一代又一代人的努力下成為現實。