望尽太阳系,真是人类难以实现的愿望

时间:2020-05-15 栏目:科学24小时

苏光路

整整30年前,也就是在发射升空12年半之后,“旅行者1号”探测器调转机头,将摄像机对准60亿千米之外的太阳系内部,拍下了一张震撼人心的照片。一直想拍摄一张太阳系全家福的天体物理学家卡尔·萨根将其命名为“暗淡蓝点”。

它被认为是人类历史上最伟大的一张照片。因为它让最骄傲的人也顿感自卑——60亿千米外的直径1.2万千米的地球只是一个像素的暗淡蓝点。比地球更小的水星和火星在照片上根本找不到图像,这使卡尔·萨根备感失望。回望太阳系看来的确不是一件容易做到的事情。

目前,“旅行者1号”业已远离地球近200亿千米,但以光速传播的通信信号,从“旅行者1号”到达地球大约需要18.5小时,而从太阳出发的光只需要大约8分钟就能到达地球。太阳系与最近的恒星——比邻星相距4.22光年,可想而知,太阳系的真实距离要比我们想象的远得多。

换句话说,“旅行者1号”以16.9千米/秒的速度飞行了42年,只相当光速的近19小时。人类的航天器如果没有质的飞跃,想飞离太阳系,肯定是痴人说梦。

那因旅行者兄弟走向深空而起的太阳系大讨论,又是怎么回事呢?原来学术界有一种观点认为,太阳风消失的日球层就是太阳系的边界,航天器一旦飞离了这个边界就是离开了太阳系。

何谓日球层?简而言之,它就是太阳风在星际介质中吹出的超级气泡,就好像是我们五臟六腑的最外面有一个薄薄的,对内容物起到一定保护作用的包膜一样。

以前,科学家并不知道日球层的具体位置,直到旅行者两兄弟传回的信息,才使科学家获得准确认定。2004年12月,“旅行者1号”探测到太阳风减速至亚声速。2012年,它又探测到太阳风粒子越来越少,直至消失。因此,科学家判断它穿过了日球层的外部边界,进入了星际空间。

殊不知,这种界定太阳系边界的观点,既不科学,也不准确。如今在地球大气层外运行的人造卫星数不胜数,但谁也不会说它们飞出了地月层,因为只有摆脱了地球引力,我们才会认为它飞出地球进入了深空。主流科学界对探测器是否飞出太阳系,也是沿用这一标准来判断的。旅行者兄弟的运行状态还完全处于太阳引力的掌控之下,若硬说它们已脱离了太阳系,实在有悖天文学常识。

稍有天文学常识的人都知道,要想冲出太阳系,就必须穿越柯伊伯带和奥尔特云。按照旅行者兄弟目前的飞行速度,它们抵达后者至少还需要300年的时间。

柯伊伯带和奥尔特云都是太阳系形成初期的残留物,聚集着成千上万亿颗冰晶小天体,受太阳引力的支配不时向太阳系的中心坠落。一般体量比较小的冰彗星来自柯伊伯带,而相对大一些的,如“哈雷彗星”便来自遥远的奥尔特云。

文学家观测后发现,奥尔特云的体量大得惊人。估计它从太阳系向外大约从1000个天文单位开始(一个天文单位是地日距离,约为1.5亿千米),一直扩展到大约10万个天文单位。也就是说,如果旅行者兄弟足够长寿的话,要以16.9千米/秒的速度穿越奥尔特云,至少需要3万年的时间。

遗憾的是,美国宇航局(NASA)的科学家早已明确指出,旅行者兄弟已经是超期服役,能够接受指挥的时间非常有限了。预计在2025年左右,它们所有的探测设备都将关闭。之后的2036年前后,它们将无法传回信号。也就是说,到那时它们将与地面的科学家彻底失联。

美国宇航局(NASA)的空间科学部主管斯蒂芬·费尤斯利尔指出,从发射它们的那一刻起,就没有让旅行者兄弟飞离太阳系的打算。显而易见,我们目前掌握的火箭推进技术,还无法将探测器加速到更快的飞行速度,即便未来人类掌握了受控核聚变技术,研制出利用核聚变提供动力的更先进的探测器,也只能帮助我们探测距离地球40多亿千米远的海王星范围内的太阳系天体。

除非人类对物质世界基本规律的认识发生了质的飞跃,能够成功制造出1/2或1/4光速的超级探测器,否则的话,就如卡尔·萨根想给太阳系拍个全家福一样,注定是难以实现的美好愿望。

冲出日球层的旅行者兄弟。

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