旅行者 2 号终于可以探测我们太阳系周围稀薄的等离子体了

它现在是太空中两艘正在工作的航天器之一。
The Voyager spacecraft fly in front of the heliosphere
旅行者2号已经加入旅行者1号,进入了太阳风的影响范围之外。美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院
The Voyager spacecraft fly in front of the heliosphere
旅行者2号已经加入旅行者1号,进入了太阳风的影响范围之外。美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院

旅行者2号,这个“能够做到”的小型航天器,正以每秒约10英里的速度继续向宇宙深处飞驰。在41年的时间里,这些里程让它飞过了木星、土星、天王星和海王星。11月5日,它终于追随它的姊妹旅行者1号,一同进入了未知的星际空间。

“我认为我们都很高兴和欣慰,旅行者探测器能够运行这么久,跨越了这个里程碑,”美国宇航局喷气推进实验室的旅行者项目经理Suzanne Dodd在一份新闻稿中说。“这是我们一直期待的。”

旅行者2号现在距离太阳超过110亿英里——大约是地球到太阳距离的122倍。尽管以光速旅行,信号仍需16个多小时才能到达深空网络庞大的天线,该网络接收来自加州、西班牙和澳大利亚的微弱信号。

这一宣布标志着人类历史上第二次有功能正常的航天器离开日球层——由太阳风的流出膨胀而成的气泡——此前旅行者1号在2012年已经离开。太阳风的存在定义了行星际空间(受太阳影响为主)与恒星际空间(稀疏的尘埃、气体和宇宙射线混合物)之间的区别。1972年发射、飞往木星的先驱者10号,其飞行距离甚至比旅行者2号更远,也可能已经越过边界,但该航天器已于2003年关机,无法回传测量数据。

旅行者团队密切关注着该探测器剩余的仪器,因为它们在近几个月记录到了宇宙射线的增加。带电的日球层会将大部分进入的粒子排出并排斥,因此更多的射线表明旅行者2号正在接近边界。11月5日穿越的决定性证据来自三个方面:宇宙射线的增加变成了一个峰值,来自太阳的太阳风粒子数量骤减,以及磁场强度跃升,表明两种风在碰撞。

“有两种风在相互挤压,”该探测器等离子体科学仪器首席研究员John Richardson在华盛顿举行的美国地球物理联合会秋季会议上说。“一种是向外的太阳风,另一种是向内的星际风。”

但旅行者项目科学家Ed Stone强调,进入星际空间并不意味着航天器已经离开了太阳系。太阳系是太阳引力捕获的所有岩石和冰球的集合,包括宇宙区域奥尔特云中的许多彗星和冰冻天体。他预计旅行者号航天器将在大约300年后进入该区域,并在那里停留数万年。

研究人员对旅行者2号的进展尤为兴奋,因为它仍然拥有一台能够测量周围等离子体的设备,而旅行者1号的等离子体仪器已于1980年失效。旅行者2号将利用这一工具对我们太阳系周围稀薄的等离子体进行首次直接测量——这种物质可以告诉我们有关播撒了我们宇宙邻里大部分物质的超新星爆发的信息。

与此同时,这两艘航天器都在向研究人员介绍太阳围绕行星吹出的保护性气泡。旅行者1号离开时的数据表明,该边界阻止了约70%的潜在有害宇宙射线进入内太阳系,更不用说到达地球了。日球层会随着太阳活动的增强而膨胀,并且可能没有均匀的形状,因此在不同地点和时间获得两个数据点提供了关键细节,以指导当前即将进行的旨在通过间接观测绘制整个气泡图的探测任务。“旅行者号的伟大之处在于它不断给我们惊喜,”Stone说。“这意味着有很多东西需要学习。”

这两台机器应该还能再运行几年。Dodd在AGU会议上表示,它们正与不断减弱的电力和深空的严寒作斗争——旅行者2号目前运行在约37华氏度(约2.8摄氏度)的温度下,非常接近其燃料的冰点——团队将面临艰难的选择,决定优先使用哪些仪器来获取最有价值的科学数据。尽管如此,她乐观地认为它们至少还能飞行五年,或许十年。

“如果把这两艘航天器看作是老年人,它们都非常健康,”她说。

更正 12/12:本报道的早期版本错误地转换了航天器当前运行的温度。实际温度是37华氏度。我们对此错误表示歉意。

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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