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飞向宇宙另一侧!NASA 确认航海家 2 号进入星际空间

2024-11-24 206

继 2012 年 8 月航海家 1 号率先飞越太阳风层顶、进入星际空间后,航海家 2 号现在也跟上姊妹太空船脚程,于 2018 年 11 月 5 日进入星际空间,目前仍还可与地勤人员通讯,不过讯号延迟约 16.5 小时。

美国太空总署(NASA)于 1977 年发射了两艘外太阳系无人探测器:航海家 1 号与航海家 2 号,航海家 1 号在航行途中由于受惠几次行星重力助推,导致飞行速度加快(比现在任何一台探测器都还要快),因此率先于 2012 年 8 月飞出太阳系。

事隔 6 年,NASA 于 2018 年 12 月 10 日宣布,确认航海家 2 号正式于 2018 年 11 月 5 日飞越日球层顶(heliopause),成为第二个进入星际空间的人造探测器,现在距离地球约 180 亿公里远。

日球层顶(solar wind,也称为太阳风层顶,注)为太阳风不能继续推动星际介质(ISM)之处,这里通常被认为是太阳系最外边界,只要穿过去就等于进入太阳系之外的恒星际空间。

但是科学家如何得知探测器已进入星际空间?证据来自好几种仪器的当天数据,首先是电浆光谱仪 (Plasma Spectrometer,PLS):PLS 利用电浆电流来检测太阳风的速度、密度、温度、压力,但 11 月 5 日那天 PLS 发现太阳风速度急剧下降,且之后再检测不到太阳风流动。

其次是宇宙射线子系统(cosmic ray subsystem):我们知道强烈的宇宙射线会穿透星际空间、大剌剌闯入太阳系,而日球层顶对宇宙射线有缓冲作用,所以探测器在接近日球层顶时,会先检测到宇宙射线慢慢增加,等越过界才检测到宇宙射线急遽增加,而 11 月 5 日当天,仪器出现了这种现象。

第三是低能带电粒子仪(Low Energy Charged Particle,ECP),科学家预期探测器越过日球层顶时,检测到的带电粒子会急遽减少,11 月 5 日当天,仪器也反应了这个事实。

还有一个则是磁强计(magnetometer)检测到磁场强度忽然改变,种种资讯都让一切变得极有说服力。

这两位航海家一路走来写下的旅行日记,详细介绍了太阳系日球层顶与外部星际风如何相互作用,由于至今科学家对太阳系的边界样貌尚无定论,甚至日球层顶的边界也并非一层不动的墙,而是飘浮不定,也许未来哪天航海家 2 号会发现自己“又”穿越了一次日球层顶。

顺带一提,航海家 2 号虽然飞越了日球层顶,但是否“飞出太阳系”还有待定论,因为日球层顶之外还有欧特云(Oort Cloud),科学家相信它也是太阳系重力控制的范围,所以仍属于太阳系。这两艘探测器大概还要 300 年才会抵达欧特云靠太阳系的内缘,而想完全穿越欧特云,至少要 3 万年时间。

因此我们可以说,航海家 2 号已经进入星际空间,但不能说它已经完全飞离太阳系(当然,航海家 1 号也没有飞离太阳系)。

注:太阳风是指由太阳上层大气射出的超高速电浆(带电粒子)流。
  • What’s Next for NASA’s Voyager 2 in Interstellar Space?
  • After more than 40 years, Voyager 2 has gone interstellar
  • Voyager 2 Spacecraft Enters Interstellar Space

(首图来源:NASA)

延伸阅读:

  • 航海家 2 号即将脱离太阳圈,进入外太空
2019-03-11 11:31:00

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