作为人类已经发射的最重要的两枚系外探测器,旅行者号探测器已经触及了太阳系的边界,一个原本只存在于天文学家理论推想之中,却从未被真正发现过的地区.科学家预计,它们很快就将离开太阳系,继续改写人类行为能达到最远
位置的纪录.
然而旅行者号并非人类所进行的太阳系外探索工作的全部.在它们之前,先锋10号和先锋11号已经踏上了没有终点的征途.与此同时,新一代系外探测器也正在紧锣密鼓地研制之中.除了它们,科学家还利用各种形式的望远镜,窥探着宇宙的秘密.
陆续触摸太阳系边界
中国空间技术设计研究院研究员庞之浩将旅行者1号、2号统称为“走马观花似的航天器”,与之同类群的还有先锋10号、11号.这四个探测器都负载着冲出太阳系的任务.
而之所以将这类航天器命名为“走马观花似的航天器”,是因为它们都不是专用探测器.“旅行者2号先后探测了土星、木星、冥王星后,才去探测太阳系外.”庞之浩指出,旅行者号在走马观花后,又将探测太阳系外世界.
两枚旅行者号飞船形制大体相同,重约825千克,是先驱者号的3倍多.它配有直径3.66米的地球抛物线天线,还携带着用于探测宇宙线、行星磁场、行星大气成分等11种探测器.此外,旅行者还装备了放射性同位素热电机组,这是供其在远离太阳的黑暗、寒冷空间中所用的.
这两枚宇宙探测器要做的事实在太多,除了沿途不断地给太阳系拍照外,它们还被寄予厚望,希望能在飞行过程中碰到外星智慧生命.事实上,在发射旅行者号之前,NASA还曾发射过先锋者10号和11号两枚宇宙探测器.它们的最终目标也是飞出太阳系.为此,这四种探测器都携带着“地球名片”,以期在遭遇外星智慧生命之后,能作一引见.
和“先驱者”系列不同,旅行者系列携带的不再是简单的“地球名片”,而是一整套记录地球上各种典型代表意义的声音和图片,也就是被称为“地球之音的”唱片.人们期望,有朝一日,它们会被宇宙中的外星智慧生命截获.那时,外星的朋友们就有可能通过这些了解到地球人的存在.
由于飞行轨道不同,1979年3月旅行者2号率先到达木星上空,继而于1980年11月飞跃土星.旅行者1号则在1979年7月飞跃木星,1981年飞跃土星.
31年时间里,这对“孪生兄弟”立下了赫赫功勋.正是它们对木星和土星的考察,才使得人们对这两个大行星的认识有了很大提高.它们还发回了数以万计的清晰照片.
不过,在它们先后访问土星后,两兄弟就分道扬镳了.其中旅行者1号向上飞出了太阳系诸行星的轨道平面,目前它已经成为离地球最远的人造天体.旅行者2号则在越过土星后,又继续访问了天王星和海王星.最后,它也飞出太阳系诸行星的轨道平面.不过,由于飞行轨道的不同,它多走了许多弯路.
当然,两枚旅行者号的终极使命就是冲出太阳边界,达到更远的距离.而发射于1972年的“先锋10号”,如今也已飞出太阳系,但在2003年,科学家挥手与之告别时,NASA喷气推进实验室发现,它竟已偏离预定航向40万千米.而发射于次年的“先锋11号”也是“谬以千里”.科学家们相信,如果这个偏离问题不是出在飞船本身或跟踪站身上,而且此后别的探测器依然故我,继续偏离,那我们就要下定决心,大力批判广义相对论的思想根源了.有趣的是,喷气推进实验室的约翰·安德森之所以在上世纪70年代发现“先锋”探测器的异常,也是为了寻找太阳系外层的未知行星.他们发现了一个比地球引力弱100亿倍的力.奇怪的是,这个力指向太阳系内层而不是外层,似乎是太阳的恶作剧.
或许能够拯救地球
著名的“先锋号金属板”,上面刻有一个氢分子、人类的外形以及我们在太阳系中的位置.科学家们希望这能向外星智慧生物描述我们的存在.
其实,理由无怪乎两条：为了地球生命的未来；为了与外星生命相联系.
整个太阳系正在银河系内运动.过去300万年,太阳已经在银河系内走过一个被称为“泡泡”的空间.
太阳系能在扑朔迷离中安然行走,靠的是称为“太阳风鞘”的巨大磁场削弱宇宙射线.宇宙射线与气候有关.进化生物学也发现,到达地球的宇宙射线强度与基因突变率等生命演化有密切关系.“研究人员正希望通过继续观测旅行者号所传回的数据,获悉异常宇宙射线和宇宙射线的强度变化.
此前,对格陵兰岛和南极冰核的研究发现,14万年前宇宙射线强度比现在高大约20%-40%.2006年,美国科罗拉多大学的帕夫洛夫计算出：当太阳系穿过极密的星际云时,到达地球的宇宙射线剧增,能将“太阳风鞘”压缩到几乎只有地球绕日轨道的大小.这样一来,全球臭氧层将顿失四成.
当然,第二个理由也很重要.宇宙形成之初是什么?宇宙中有生命的存在?人类对太空探索的视界能达到多远?这些都是抛给我们的问题.为了问题的解答,天文研究人员在射电望远镜、光学望远镜和空间探测器上三管齐下.
SKA全称为“1平方千米阵射电望远镜”,试图建造出世界上最强大的射电望远镜阵列.它将由上百架绵延3000千米的射电望远镜组成,能使我们探索太空的视界扩大无数倍.
在光学望远镜方面,则有LAMOST,即大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜.该项目预计在今年8月竣工,是目前国际上最具威力的光谱巡天望远镜.
当然,空间探测器也丝毫不敢松懈自己.先锋10号、11号、旅行者号就是对此的一个尝试.
新系外探测器,准备!
“太阳风鞘”之外就是星际空间.旅行者1号将从“太阳风鞘”最薄的地方飞出去.这样才算真正飞出了太阳系.目前,NASA预计,旅行者这两艘飞船将至少运行到2020年.届时,旅行者1号飞船将能够悄悄地飞临147个天文单位外的宇宙空间.
哪里才是太阳系的尽头?研究人员推测,125个天文单位是最佳估算距离.旅行者1号飞船大约在2014年到达那里.
旅行者号毕竟是以太阳系内探测为主,它们无法近距离经过任何恒星———去最近的达半人马座α星也需要几万年.
不过,新的太阳系外探测器该上路了.NASA官方网站的消息说,星际边界探测器(IBEX)将于今年夏天发射,这一探测器的使命就是为了探索激波边界和太阳风鞘.
美国圣安东尼奥西南研究学院麦克康马斯是该项目的领导研究人员.他指出,IBEX 将带有高能中性原子分析器(ENAs),可以捕捉太阳风鞘与星际空间的各种变化.
而美国约翰·霍普金斯大学的拉尔夫·麦克纳特正与喷气推进实验室一起计划一艘“创新星际探测器”(IIE).它有望于2014年发射.它能在25年内飞到200个天文单位之处.估计太阳作用的边界在125个天文单位之外.2040年,它将一窥星际空间.
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