旅行者號兩姐妹飛行了40余年,先後進入了 星際空間 。
然而,在這之前,它們需要突破一道「火墻」,這道「火墻」的溫度在 49427℃ ,這面墻是狹義上的太陽系邊界。
太陽系的天體們
旅行者2號想要徹底離開太陽系,困難重重,這面「火墻」還不是終極阻攔。
在它之外,還有 一直沒有被確定的奧爾特星雲 。它究竟是人類 失敗的假設 ,還是確有其物,只有等旅行者號到了那裏才能知道。
然而,旅行者號的電量能夠支撐到那天嗎?
奧爾特星雲的位置
太陽系的「火墻」
旅行者2號 是 旅行者1號 的姐妹,雖然是2號,但是它比1號早一步發射。
因為中途改道去 探索天王星和海王星 ,所以它比旅行者1號 晚一步進入星際空間 。
進入星際空間的標誌,就是穿越了太陽層頂,又稱 日球層頂 。
這裏是 太陽風能夠達到的最遠邊界 ,也是太陽相關粒子能夠去往的極限。
穿越日球層頂
太陽雖然是整個太陽系 質素最大的天體 ,占據了整個恒星系 總質素的99.99% ,但是組成它的主要成分卻是宇宙最小的兩種原子 氫和氦 。
太陽的表面如同一個 巨大的核聚變反應堆 ,在這過程中,會 輻射出高能粒子 ,以 200-800千米/秒 的速度飛向太陽外。
然而,受制於太陽的重力,它們最遠只能到達 120個天文單位 遠的地方,形成了大約 7500萬千米 厚的一面「墻」。
這面墻對於太陽系說是一個保護障,它會阻擋 太陽系之外的宇宙射線 進入,保證了絕大部份太陽系天體的安全。
「火墻」示意圖
可是對於想要飛出太陽系的旅行者號兩姐妹來說,這是一個堵「火墻」。
因為墻是由 高能粒子 組成,本身就具有很高的溫度,加上旅行者2號在穿越的過程中與其發生摩擦,最終產生的溫度高達 49427℃ 。
這個溫度超過了地球核心的 4000℃ ,甚至超過了太陽表面的 6000℃ 。
旅行者2號在「脫了一層皮」後,於 2018年完成穿越 ,正式進入星際空間。
接下來等待旅行者號的,又將是什麽呢?
太陽系八大行星外加凱伯帶
奧爾特星雲
人類對於太陽系邊界的認識,一直都在重新整理。
最初,人們認為海王星就是太陽系的最外層,然後冥王星被發現了。
然後,人們以為冥王星是太陽系的邊界時,冥王星被降級,逐出行星成為 矮行星 ,並且它所在的位置叫做 凱伯帶 。
人們在發現凱伯帶之後,找到了它最外面的 「天涯海角」 ,並認為這是 太陽系最遠的天體 。
之後,旅行者1號和2號先後在飛越凱伯帶之後遭遇「火墻」,這表明 凱伯帶並不是太陽系的最外層 。
凱伯帶的位置
在太陽系中,有一種天體的來歷一直是迷,那就是 彗星 。人類的探測器已經先後光臨了小行星帶、凱伯帶,卻並 沒有發現彗星的起源地 。
根據 質素守恒定律 ,它 不可能是憑空出現在太陽系內 ,這說明在距離太陽更遠的地方,還存在著另外的區域。
早在1950年,荷蘭天文學家 奧爾特 就曾假設,在 太陽系的最外層籠罩著一片星雲 ,它是大約46億年前太陽系形成時期 殘留下來的 。
這裏的主要成分是 氫氣、氦氣、塵埃以及彗星 ,這團星雲會 受到太陽重力的作用 ,所以某種程度上它還算做 太陽系的範圍 。
彗星光臨地球
越來越多的天文學家們相信這團星雲存在,於是將其命名為 奧爾特星雲 。
並且還透過計算得出,奧爾特星雲距離太陽約 50000~100000個天文單位 ,延展範圍有大約1光年。
那麽為什麽我們不能用天王望遠鏡觀測奧爾特衛星雲呢?
要知道人類發射的 哈伯空間望遠鏡 拍攝到了宇宙中各色各樣的星雲,比如 老鷹星雲、創世之柱 ,怎麽它就拍不到奧爾特星雲?
人類找不到奧爾特星雲的原因在於, 只緣身在此雲中 。
著名星雲創世之柱
因為星雲的密度非常小,主要的成分是氫、氦氣體以及少量其他原子,所以星雲很容易被宇宙中的其他光給掩蓋掉。
我們從太陽系向往觀察,奧爾特星雲會被 太陽的光 ,以及太陽系以外的光幹擾,導致天文學家無法斷定那是星雲還是塵埃。
想要判斷奧爾特星雲是否真的存在,那麽我們就需要旅行者號兩姐妹親自前往。
可問題是,兩位旅行者的電量還能支撐到奧爾特星雲嗎?
旅行者2號
即將耗盡的電池
旅行者2號雖然排名老二,但是它卻比自己的姐妹旅行者1號早發射,原本它應該是第一個進入星際空間的探測器,但是因為中途改道去觀測天王星和海王星,導致它的旅行腳步晚於1號。
不過旅行者2號中途的改道收獲頗多,人類第一次近距離獲得了天王星和海王星的數據,並且還發現了兩者的很多衛星。
同時,這也耗費了旅行者2號寶貴的能量,從2010年開始,旅行者2號就在 逐步關閉自己的部份功能 ,並在2020年以後 不再傳回資訊 。
NASA預計,旅行者2號將在 2025年徹底耗盡電量 。
旅行者號將在2025年後徹底消耗完電
它的姐妹旅行者1號的情況也差不多,因為略過了探索天王星和海王星的步驟,讓它的電量稍微更加充裕,於是它在 64億公裏 的地方,為地球拍攝過一張照片,就是那張著名的 0.12像素的地球 。
那是一張高畫質的漆黑宇宙,在 64萬像素 的照片上, 地球僅僅只是一個小點 ,共計0.12像素。我們所有人,就生活在這枚小點上。
不過旅行者1號的電量也會在2025年耗盡,如果在這之前兩姐妹沒能到達奧爾特星雲,就算之後到達,人類也無從知曉。
那麽人類能否能飛出太陽系?
在64億公裏外拍攝的地球
飛越太陽系
NASA的工程師在設計旅行者1號和2號的時候,就相奔著飛躍太陽系設計的。
NASA利用了 176年一遇的行星排布 ,先後利用 木星、土星的強大重力作為彈弓 ,為兩位旅行者提速,最終達到了第三宇宙速度。
即便在2025年旅行者號系列耗盡電量,它們也能 依靠慣性保持目前的方向和速度 ,繼續飛行。
按照天文學家計算出來的奧爾特星雲數據,旅行者號需要大約 3到4萬年 的時間,才能徹底飛出太陽系。
當然,不排除奧爾特星雲之外還有未知的邊界。
旅行者2號的重力彈弓
旅行者1號和2號還攜帶著黃金打造的 金唱片和金名片 ,上面記錄了人類的語言、各種動物的叫聲、地球所在的位置、以及我們人類長什麽樣。
NASA的工程師希望在未來它們被外星文明發現,或許那個時候地球上已經沒有人類了,旅行者號作為漂流瓶, 證明人類曾經來過 。
金唱片和金名片可以在宇宙中保留 10億年 的時間。
旅行者金唱片
或許穿越太陽系對於旅行者號來說 只是時間的問題 ,對於人類來說, 一代人的壽命無法見證旅行者號離開太陽系的壯舉 。
人類的足跡僅僅只到了月球,某種程度上,月球屬於地球的重力範圍內,因此人類還沒有徹底離開地球。
能源和壽命 是人類目前無法克服的 兩個難關 ,即便是人類科技最先進的 核電池 , 最大的極限也是100年左右 ,飛躍太陽系完全不夠。
核電池原理
前蘇聯天文學家 卡爾達舍夫 曾提到 , 宇宙文明等級是有差距的,人類還沒有達到能夠在太陽系隨便穿梭的程度。
人類需要實作 二級文明才有能力飛躍太陽系 。
理論物理學家 加來道雄 則預測,人類實作一級文明需要 100到200年 ,實作二級文明需要 1000到2000年 的時間。
宇宙等級的提出者卡爾達舍夫