在NASA的噴氣動力實驗室，你也許會看到一些讓人匪夷所思的場景：一些擁有美國頂尖高校學(xué)位、掌握著最前沿航天技術(shù)的科學(xué)家和工程師們，正在絞盡腦汁的維護(hù)著一臺上世紀(jì)70年代出廠的老爺機(jī)器。在這個4G和WIFI已經(jīng)普及的時代，他們依然在頑強(qiáng)地使用只有4G通信十萬分之一的帶寬，與這臺機(jī)齡已達(dá)41年的老爺機(jī)保持著聯(lián)絡(luò)，并試圖從老爺機(jī)傳回的數(shù)據(jù)中找出一些能發(fā)表在Nature和Science上的發(fā)現(xiàn)。而這臺老爺機(jī)之所以讓科技人員們?nèi)绱藘A情，只因它已經(jīng)飛行到了距離地球178億公里的地方，突破了太陽風(fēng)所能影響的范圍，進(jìn)入到了星際空間之中。在那里，它看到了人類之前從未看到的景象。

它的名字名叫旅行者2號，它的故事開始于1977年8月20日，并永遠(yuǎn)不會結(jié)束。

（旅行者2號探測器）

我們?nèi)庋鬯芨惺艿降奶柕墓饷⒋蠖紒碜杂谔柕墓馇驅(qū)?，天文學(xué)家們一般將這里視為太陽的表面。而在太陽表面之上，磁場所貯存的能量被源源不斷的轉(zhuǎn)化到由帶電的離子和電子組成的等離子體中，將等離子體從數(shù)千度加熱到數(shù)百萬度的高溫。在高溫的作用下，等離子體向外膨脹，裹挾著太陽磁場向遙遠(yuǎn)的太空中奔去。除了與地球等行星相遇時，會與行星發(fā)生相互作用外，在大部分空間中，這些等離子體都會無拘無束的以近乎不變的速度繼續(xù)他們的旅行。由于這種現(xiàn)象與我們?nèi)粘Ｉ钪袝r常能感受到的風(fēng)有些類似，因此空間物理學(xué)家們給這些等離子體取了一個形象的名字，叫“太陽風(fēng)”。

（太陽風(fēng)吹拂日球?qū)拥氖疽鈭D）

隨著與太陽距離的增加，雖然太陽風(fēng)的速度不會發(fā)生太大的變化，但太陽風(fēng)的密度卻會越來越低。在冥王星的軌道以外，它們的動壓已不足以支撐他們克服在宇宙空間中廣泛存在的星際物質(zhì)的阻礙，不得不停下自己的腳步。但這和開車時司機(jī)遇到紅燈便踩下剎車、平穩(wěn)減速停車的過程不同，以超音速奔馳的太陽風(fēng)無法將前面所遇到的阻礙信息“傳遞“給隨后涌來的太陽風(fēng)，與恒星物質(zhì)的相遇更像是一次大霧天氣中的”車禍“，接踵而至的太陽風(fēng)等離子體不斷碰撞壓縮前方已經(jīng)減速的等離子體，形成了一道”終止激波“。在經(jīng)過終止激波之后的過渡后，太陽風(fēng)等離子體最終與星際物質(zhì)交會。在天文學(xué)中，將地球與太陽之間的平均距離定義為一個天文單位（1AU），1AU約為一億五千萬公里。當(dāng)旅行者1號和旅行者2號穿越終止激波時，測量到終止激波與太陽的距離分別為94AU和76AU。

太陽風(fēng)所能影響的空間范圍，被空間物理學(xué)家們稱為“日球?qū)印?，而太陽風(fēng)與星際物質(zhì)相會的地方，則被稱為“日球?qū)禹敗薄?/span>

（日球?qū)诱w結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的Termination Shock為終止激波，Heliopause為日球?qū)禹?，Bow Wave 為星際物質(zhì)撞擊日球?qū)有纬傻墓尾ā＃?/span>

在人類能夠發(fā)射航天器之前，科學(xué)家們就已經(jīng)在恒星等天體的光譜信息中，找到了星際物質(zhì)的蛛絲馬跡。在美國物理學(xué)家尤金·帕克教授最先提出太陽風(fēng)理論時，星際物質(zhì)的密度和壓強(qiáng)觀測證據(jù)是他否定靜止日冕理論，并排除自己物理模型幾種不合理之處的關(guān)鍵證據(jù)。今年8月，NASA發(fā)射了以尤金·帕克命名的帕克太陽探測器，試圖通過靠近太陽進(jìn)行實地探測的辦法了斷關(guān)于日冕加熱和太陽風(fēng)加速的諸多爭議。而在太陽風(fēng)傳播的盡頭，雖然科學(xué)家們通過遙感數(shù)據(jù)和計算機(jī)數(shù)值模擬，已經(jīng)對終止激波、日球?qū)禹敿捌溟g的日球?qū)忧剩约靶请H物質(zhì)的性質(zhì)有了一定認(rèn)識，但終究也需要去那里進(jìn)行實地探測，才能證實或證偽關(guān)于那里的一些假說和猜測，獲得更深入的認(rèn)識。

2012年8月，旅行者1號在距離太陽121AU的地方完成了穿越日球?qū)禹數(shù)膲雅e，進(jìn)入星際空間。而NASA在在本周宣布，在剛剛過去的11月5日，旅行者2號也成功穿過了日球?qū)禹?，并將帶來比旅行?號更讓科學(xué)家們激動的探測數(shù)據(jù)。

在旅行者1號和2號上，均裝配了用來測量太陽風(fēng)粒子的等離子體譜儀（PLS），當(dāng)這種譜儀測到的太陽風(fēng)粒子通量密度明顯的降低時，便說明旅行者號飛船不再受到太陽風(fēng)吹拂，基本可以證實它們已經(jīng)處在了星際空間中。

然而，旅行者1號的PLS早在1980年便已經(jīng)罷工了。當(dāng)旅行者1號在2012年進(jìn)入星際空間時，科學(xué)家們頗費(fèi)了一番周折，才在太陽的助攻下確認(rèn)了旅行者1號的成功。2012年3月，太陽爆發(fā)了一次強(qiáng)烈的日冕物質(zhì)拋射。13個月之后，這次爆發(fā)傳播到了旅行者號飛船所在的位置，旅行者1號上還能工作的等離子體波動探測儀器記錄下了這次爆發(fā)所帶來的波動。通過波動數(shù)據(jù)，科學(xué)家們間接推測出了旅行者1號所在位置的電子密度，發(fā)現(xiàn)電子密度的值與星際物質(zhì)的特征一致，與太陽風(fēng)則相差幾個量級。由此，科學(xué)家們才確定旅行者1號已經(jīng)進(jìn)入了星際空間。當(dāng)旅行者號團(tuán)隊對之前的數(shù)據(jù)重新分析后，發(fā)現(xiàn)一些相對微弱的波動。這些波動表明，旅行者1號早在2012年8月就已經(jīng)進(jìn)入了星際空間。

而旅行者2號的PLS至今仍在正常工作。今年11月5日，在旅行者2號傳回的太陽風(fēng)數(shù)據(jù)中，出現(xiàn)了粒子密度的突然下降。也就是說，在180億公里之外，旅行者2號感受到身邊吹拂的太陽風(fēng)突然消失了，它進(jìn)入了一片全新的世界中。科學(xué)家們由此確認(rèn)，旅行者2號已經(jīng)穿過日球?qū)禹?，進(jìn)入星際空間中。

（旅行者2號穿越日球?qū)禹敃r的探測數(shù)據(jù)。上半部分的曲線為銀河宇宙線強(qiáng)度，下半部分的曲線為太陽風(fēng)粒子的流量密度。當(dāng)太陽風(fēng)粒子的流量密度降低而銀河宇宙線強(qiáng)度增加時，科學(xué)家們確認(rèn)旅行者2號已經(jīng)離開日球?qū)?，進(jìn)入星際空間。）

除了太陽風(fēng)粒子的密度數(shù)據(jù)外，旅行者2號所探測到的銀河宇宙線通量的增加也進(jìn)一步證實了它已處于星際空間的事實。銀河宇宙線是來自于太陽系以外的高能輻射。由于日球?qū)拥钠帘巫饔?，只有一部分銀河宇宙線可以傳播到日球?qū)又畠?nèi)。同時，日球?qū)觾?nèi)的宇宙線強(qiáng)度也受太陽活動調(diào)節(jié)。當(dāng)太陽活動較強(qiáng)時，就能更多的將宇宙線屏蔽在日球?qū)右酝?，使地球上接收到的宇宙線輻射通量減少。而在日球?qū)又?，宇宙線的通量就會變得相對更強(qiáng)。

 （旅行者1號和2號從不同方向飛出了日球?qū)?，旅行?號位于黃道面以北，旅行者2號位于黃道面以南。）

在旅行者計劃中，旅行者2號本來承擔(dān)著為旅行者1號充當(dāng)備胎的任務(wù)。一旦旅行者1號未能成功地對土星和木星進(jìn)行探測，旅行者2號將接手旅行者1號未完成的任務(wù)，對土星和木星進(jìn)行精細(xì)探測，而放棄之后造訪天王星和海王星的安排。令人欣慰的是，在四十多年的慢慢長路中，兩艘探測器都基本完成了各自的任務(wù)，對土星、木星、天王星、海王星及其衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致觀測。透過它們傳回的圖片，我們不但獲得了更多的科學(xué)知識，更一次次被太空的魅力所折服。在兩艘飛船從太陽黃道面以北和以南相繼進(jìn)入星際介質(zhì)后，當(dāng)初的“雙保險”策略最終得到了回報。兩艘旅行者號飛船上雖然都有一些儀器不能正常工作，但兩者的探測數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充后還能能夠得到全部物理參數(shù)的探測數(shù)據(jù)，使人類第一次有機(jī)會實地探尋日球?qū)蛹靶请H介質(zhì)的秘密。

 （旅行者1號、2號和它探索過的大行星際部分衛(wèi)星的拼圖）

對于兩艘飛船是否已經(jīng)飛出了太陽系，不同的學(xué)者可能會持不同的看法。目前主流的觀點認(rèn)為，太陽系的邊界位于距離太陽約2光年（10萬AU）的奧爾特云。雖然沒有直接的探測證據(jù)，但間或造訪太陽系內(nèi)部的長周期彗星使科學(xué)家們推斷，奧爾特云是這些彗星的發(fā)源地。由于奧爾特云依然受到太陽引力的作用，因此這里被一些學(xué)者當(dāng)作太陽系引力和結(jié)構(gòu)上的邊緣。在NASA發(fā)布的新聞稿中，也謹(jǐn)慎地說“太陽系的邊界被認(rèn)為處于奧爾特云的外緣”。

然而，并非所有的學(xué)者都認(rèn)同這個觀點。有的學(xué)者認(rèn)為，從另一個角度講，太陽的光和引力理論上可以延伸到無窮遠(yuǎn)初，但太陽系顯然不能保羅全部的宇宙，因此也有人認(rèn)為日球?qū)禹敇?biāo)志著太陽風(fēng)影響的終結(jié)，跨入星際物質(zhì)后就已經(jīng)辦妥了從太陽系的“出境”手續(xù)。

太陽系是一個人為劃定的范圍，它的邊界定到哪里既不會改變我們對宇宙中客觀規(guī)律的看法，也不會引起法律和物權(quán)上的糾紛（誰會把某個天體當(dāng)標(biāo)的物呢？）。那些已經(jīng)見證了數(shù)十億年變化的天體，也不會因為地球上一個只存在了數(shù)百萬年的物種的認(rèn)識，而改變自己的運(yùn)行。因此，兩種說法無所謂誰對誰錯，讀者大可挑一個自己喜歡的。

（旅行者號金唱盤的表面用宇宙中的脈沖星作為路標(biāo)，給出了地球在太空中的位置。如果地外文明與我們的天文學(xué)研究水平相當(dāng)，應(yīng)該可以從中解讀出含義，并以此為導(dǎo)航來地球做客。）

和用了太久的手機(jī)電池就會供電不足一樣，為旅行者號飛船供電的同位素?zé)犭姵氐妮敵龉β收悦磕?W的速度衰減。到2020年，飛船將不得不關(guān)閉所有的科學(xué)探測儀器，用僅有的供電維持飛船與地球的通信。2025年左右，飛船的通信系統(tǒng)也將因為供電不足而停止工作。那時，我們將再也聽不到這兩個已經(jīng)離家將近50年的孩子在星際空間中向地球母親發(fā)出的呼喊。

（旅行者號飛船金唱盤中的牛頓手稿。我們能夠飛行器的軌道全仰仗牛頓的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)與工作，因此當(dāng)旅行者號將人類探索的領(lǐng)域不斷向前推進(jìn)時，牛頓的智慧也在熠熠生輝。）

然而，它們的故事并沒有就此結(jié)束，兩艘旅行者號飛船還有另一個使命要完成。在兩艘飛船上，安裝了介紹地球的金唱盤，希望有朝一日能有地外文明發(fā)現(xiàn)飛船并解碼金唱盤。在金唱盤中，我們向宇宙中的其他文明發(fā)出了充滿友愛的誠摯邀請，其中中文普通話的語音內(nèi)容為：

“各位都好吧？我們都很想念你們，有空請到這來玩。”

金唱盤中用55種語言錄制的問候 來自科學(xué)大院 00:00 04:25

我們還展示了我們在科學(xué)、建筑、航天、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、交通等各個領(lǐng)域取得的成就，不同國家的經(jīng)典音樂，甚至買菜、上班、母親哺乳這些瑣碎的生活場景。我們還錄下了戀人相愛時的腦電波，試圖讓其他文明了解“愛”這種連接人與人心靈的感情。

正如時任美國總統(tǒng)卡特在金唱片中的留言所說：

“我們試圖在我們的時光中生活下去，由此，我們可能生活在你們的時光中。希望某天，我們能解決我們目前所面臨的問題，并組成一個銀河系的文明共同體。這張唱盤代表著我們在令人敬畏的浩瀚宇宙中的希望、決心與善意?！?/p>

然而，在金唱盤中，并沒有記錄下我們世界的另一面——戰(zhàn)爭、侵略、欺騙、紛爭等等。有朝一日，當(dāng)兩艘旅行者號作為人類文明的使者，將金唱盤送到另一個文明手中時，我們是否已經(jīng)消除了我們世界中沒有那么美好的部分，我們是否像我們向茫茫宇宙所宣誓的那樣，解決了我們自己的種種問題？

在遠(yuǎn)離地球的星際空間，在時間的慢慢長河中，旅行者號將長久的注視著我們。

（旅行者號40周年紀(jì)念海報）