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旅行者二号|旅行者二号探测器揭秘更多星际空间细节

在长达42年的旅程中 ， 旅行者二号对人类探索太阳系边界的贡献良多 。
1977年8月20日 ， 旅行者二号在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空 ， 成为史上第一艘专为从外部观测太阳系而设计的宇宙飞船 。
那时 ， 人类还无从得知一艘宇宙飞船能否穿越太阳系边界到达星际空间 ， 甚至不知道它能否在漫长的深空旅行中幸存 。
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幸运的是 ， 旅行者二号于2018年和之前的旅行者一号一样成功进入星际空间 ， 两艘飞船之间有差异的穿越过程让科学家能够利用这次宝贵的机会 ， 对比两艘飞船收集到的数据 。 这些数据也让科学家们能像观察银河系其他恒星一样观察太阳——从日球层外对太阳进行观测 。 两艘飞船穿越过程对比的初步结果发布在2019年11月第2周的《自然天文学》期刊上 。
速度更快的旅行者一号早在2011年就进入了星际空间 。 接着 ， 在发射四十多年后 ， 旅行者二号于2018年11月5日也完成了穿越 。 两艘飞船在不同位置穿过日球层顶 ， 旅行者一号于北半球穿过 ， 旅行者二号则在南半球 。
一段漫长旅程
旅行者计划的一位项目科学家爱德华·斯通在一次公布探测结果的发布会中说到：“我们的确没想过一艘飞船能够支撑到离开“气泡”（即日球层） ， 进入星际空间 。 ”
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【旅行者二号|旅行者二号探测器揭秘更多星际空间细节】“我们对太阳在自身周围形成的气泡到底有多大并没有一个准确的概念 。 ”
“气泡”是指太阳在自身周围形成的在所有行星之外的边界 。 太阳风和来自星际空间的星际风相互作用 ， 在行星轨道之外形成了日球层 。 日球层可以保护地球及太阳系其他行星 ， 使行星免于被来自其他星系的宇宙射线伤害 。
洛斯阿拉莫斯国家实验室科学家丹·瑞森菲尔德虽然并未参与到此次研究中来 ， 但据他所说 ， 天文学家们纷纷打赌旅行者一号和二号何时才能穿过日球层 。
瑞森菲尔德说：“旅行者的名气源于其对各大行星的探索 ， 随后旅行者号沉寂了多年 ， 因为它正在穿越行星之外的深空地带 。 ”
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旅行者二号的穿越尤为激动人心 ， 因为飞船上装载有能够正常运作的等离子体设备 ， 而旅行者一号的等离子体设备不幸于1980年代损坏 。 这个工具对确定日球层中的热等离子体和更冷更稠密的星际物质之间的边界十分关键 。
由于旅行者一号和二号穿越地点不同 ， 太阳磁层位置不同 ， 因而两艘飞船收集到的数据也截然不同 。 例如 ， 与旅行者一号收集的数据相比 ， 旅行者二号向我们展示了一个更为光滑 ， 更稀薄 ， 磁场更强的日球层边界 。
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图解：旅行者一号和二号运动路线
第二组数据也让我们对于日球层的形状有了更加全面的认识 。
瑞森菲尔德说：“旅行者二号在穿越日球层顶时 ， 向我们展示了日球层并不是一个正圆形 ， 而是不对称的 。 ”
从外向里看
旅行者计划对于太阳系的观察能够帮助科学家弄清楚两点：星际空间是如何影响太阳的 ， 以及太阳是如何影响其星际环境的 。
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旅行者计划所做出的测量表明 ， 日球层以外的星际介质并不稳定 ， 而是被太阳风和星系风相互作用所影响 。 日球层还减少了宇宙辐射对地球的影响 ， 仅有30%的宇宙辐射能够穿过这层保护泡 。
“日球层和星际介质如何随着时间变化 ， 对于这一问题 ， 我们通过研究日光层的保护作用 ， 能够略知一二 。 ”斯通在采访中说到 ， “如果附近的强烈天文事件造成压力增加 ， 日球层就会受到压缩 ， 宇宙辐射也会因此变得更强烈 。 ”
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普林斯顿大学天体物理系研究员吉米·兰金虽未参与到旅行者计划中来 ， 但兰金指出旅行者二号的穿越还为我们提供了另一项重要数据 。
“在旅行者一号的穿越中发现的一些问题尚未解决 ， 人们期待旅行者二号能够测量出星际空间的温度 。 ”兰金说 ， “两艘飞船穿越之间的时间差让我们能够分析出太阳对该区域以及太阳系空间天气产生的影响 ， ”
旅行者二号的预期寿命还剩下五年 ， 因此在继续探索星际空间的旅程中 ， 它将持续向地球传回其对星际介质的测量数据 。
兰金说：“以往 ， 人类都是在太阳系内部进行研究 ， 现在从外部观察太阳系 ， 会有什么新的发现呢？”
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兰金出生在旅行者二号发射之后 ， 但兰金的博士后论文引用了旅行者计划中收集到的数据 。 她将会继续使用旅行者计划传输的数据来回答有关太阳的一些正待解决的问题 。
“宏观来看 ， 太阳系是什么样的？如果有其他生物远远的观察着我们 ， 和我们观察其他恒星一样 ， 那他们眼中的我们看起来是什么样的？”兰金问道 ， “在某种程度上 ， 我们正在用这种方式看着自己 。 ”
作者：Passant Rabie
FY：林陌祺
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