前言

在公眾的普遍印象中，人類似乎一直在努力探索宇宙空間，從上世紀(jì)開始，就不停地往天空發(fā)射火箭，今時(shí)今日將人送到太空中也只是一件稀疏平常的事情。目前看來太空探索發(fā)展得很順利，有些人可能會(huì)產(chǎn)生一種錯(cuò)覺，認(rèn)為太空探索好像不怎么難，相信我們未來必將征服宇宙。

但現(xiàn)實(shí)是，人們?cè)教剿魃羁?，越是被深空的無垠所震撼，在這用光年也無法丈量的空間中，我們實(shí)在是太渺小了，就連太陽系在宇宙中也渺小得像一粒微塵。

目前我們主要探索的目標(biāo)還只是太陽系這粒微塵中的月球和火星，整個(gè)地球真正離開太陽系這粒宇宙微塵的，就只有旅行者一號(hào)和旅行者二號(hào)這兩個(gè)無人航天器。

而它們離開太陽系所用的時(shí)間是——42年，僅看時(shí)間跨度就足以證明太空探索的前景不容樂觀。而且兩個(gè)航天器都帶有一些數(shù)據(jù)探測(cè)的儀器，它們將收集到的數(shù)據(jù)傳輸回地球讓科學(xué)家們更好地掌握星際間的情況。

但是離開太陽系的范圍后，傳輸回來的數(shù)據(jù)讓人大跌眼鏡，太陽系外的環(huán)境比我們想象中的更為惡劣。

旅行者2號(hào)的旅程

如果只是說起旅行者2號(hào)這個(gè)名字，想必很多人根本對(duì)其沒有多少印象，因?yàn)檫@個(gè)航天器實(shí)際上是上個(gè)世紀(jì)發(fā)射到太空中的。1977年8月20號(hào)旅行者2號(hào)發(fā)射升空，16天后，它的孿生兄弟旅行者1號(hào)也跟著離開了地球。

兩艘旅行者航天器的主要任務(wù)就是要近距離看看太陽系各個(gè)星球，在這個(gè)過程中加速到第三宇宙速度，最后脫離太陽重力的束縛前往星際空間的。

雖然旅行者2號(hào)先出發(fā)了16天，但由于旅行者1號(hào)設(shè)定的速度更快一些，于是1號(hào)于2012年8月25日就已經(jīng)成功到達(dá)太陽系邊緣，脫離太陽的束縛，成為第一個(gè)到達(dá)星際空間還沒失去聯(lián)系的飛行器。

但由于旅行者1號(hào)設(shè)定的飛行速度太快，甚至達(dá)到17.062公里每秒，導(dǎo)致到達(dá)太陽系邊界時(shí)，航天器掛載的大多數(shù)儀器都出現(xiàn)了問題，許多相關(guān)數(shù)據(jù)根本無法探測(cè)。

旅行者一號(hào)還保持運(yùn)作的儀器基本上只剩下探測(cè)宇宙射線、電子能量分布和磁場(chǎng)這三方面的功能。

而一開始將航天器分為一號(hào)和二號(hào)的主要原因是讓兩臺(tái)航天器從不同的方向脫離太陽系，獲取太陽系外兩處位置的數(shù)據(jù)，這樣能更好地進(jìn)行比對(duì)，能讓科學(xué)家們更加清晰地掌握太陽系的實(shí)際狀況。

在六年后，2018年12月10日，速度慢許多的、只有15.56公里每秒的旅行者二號(hào)終于穿越太陽重力和太陽風(fēng)的束縛，進(jìn)入星際空間。

在離開太陽系之前，旅行者2號(hào)成功路過木星、土星、天王星、海王星，并且近距離收集了這些行星的各種數(shù)據(jù)，還順便研究了行星的衛(wèi)星，甚至給他們都拍了照。這些數(shù)據(jù)與圖片為科學(xué)家們對(duì)太陽系的研究提供了很大的幫助。

言歸正傳，從另外一個(gè)位置突破太陽系束縛的旅行者2號(hào)因?yàn)槠渌俣缺容^慢，身上能用的儀器更多，但旅行者2號(hào)雖然收集到了數(shù)據(jù)，卻無法將數(shù)據(jù)傳回地球。

因?yàn)?/span>地球原本用來給旅行者聯(lián)系的三臺(tái)大型太空通信設(shè)施有兩臺(tái)都位于北半球，而旅行者2號(hào)卻位于南半球的正前方，因此只能依靠位于澳大利亞的堪培拉太空通信設(shè)施進(jìn)行聯(lián)系和控制。

但是由于澳大利亞那臺(tái)設(shè)施不夠先進(jìn)，無法接收到遠(yuǎn)在太陽系外的信號(hào)，最終用時(shí)8個(gè)月才終于將其升級(jí)。

由于此時(shí)旅行者2號(hào)已經(jīng)距離地球有165個(gè)天文單位了，換算成公里的話就是246億公里，即便是光速的通信電磁波也依然需要十六個(gè)小時(shí)才能送達(dá)，一來一回間就需要三十多小時(shí)。最終在2020年10月30號(hào)，地球再次接受到旅行者2號(hào)的回應(yīng)信號(hào)，和那在星際空間中檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。

但這久等的數(shù)據(jù)卻讓科學(xué)家們大失所望。

旅行者2號(hào)檢測(cè)到有害射線

星際空間外的情況究竟怎樣？2019年10月，美國宇航局科學(xué)家根據(jù)飛船保留下來幾個(gè)有效載荷記錄讀數(shù)，計(jì)算出旅行者2號(hào)已經(jīng)離地球約182.7億公里遠(yuǎn)，與太陽的距離在182.58億公里左右，在此處，源自太陽日光層的帶電粒子下降至2.2，來自星際空間的粒子激增至2.4。

數(shù)據(jù)表明，在星際空間外的宇宙射線遠(yuǎn)超太陽系內(nèi)的水平，這意味著在人類如果想突破星際空間離開太陽系，首先需要面對(duì)的就是這嚴(yán)重超標(biāo)的宇宙射線，巨大的阻礙令人感到失望。

如果僅看名字，我們肯定會(huì)想當(dāng)然地將宇宙射線當(dāng)成是輻射的一種。但輻射只是一種性質(zhì)與光線、電磁波等存在一模一樣沒有任何質(zhì)量的能量體。

科學(xué)家們之所以將其命名為宇宙射線，正是一開始將其誤認(rèn)為電磁波的一種，但隨著研究才漸漸明白，宇宙射線其實(shí)是在太空環(huán)境中被加速到無限接近光速的帶電高能亞原子粒子。

這些粒子是有質(zhì)量的，也是致命的。在地球上，曾經(jīng)有一位科學(xué)家布格斯基因?yàn)橐馔鈱㈩^伸進(jìn)了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中，被人造的高速粒子穿透頭部，他的半邊頭部瞬間腫脹起來，并且導(dǎo)致受撞擊的半邊臉部完全癱瘓。萬幸的是布格斯基并沒有因?yàn)榇舜问鹿食霈F(xiàn)生命危險(xiǎn)，如今仍然健在。

僅一顆高速粒子就造成如此嚴(yán)重的后果，而太陽系外面的宇宙射線十分密集，這些宇宙射線有89%單純的質(zhì)子、10%氦原子核、1%重元素。這些被加速到接近光速的微小粒子將會(huì)對(duì)每一個(gè)出現(xiàn)在太陽系外的生物進(jìn)行無差別打擊。

其實(shí)宇宙中的物質(zhì)都可以在這些宇宙射線不斷的撞擊產(chǎn)生的，比如高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子撞擊到宇宙中隨處可見碳元素的原子核，被撞散的原子將會(huì)重新形成元素序列更低的元素，比如鋰、鈹、硼都有可能在碳元素被撞擊后產(chǎn)生。

細(xì)心的朋友不難發(fā)現(xiàn)，這種宇宙射線對(duì)物質(zhì)的撞擊十分像原子彈中的核裂變，實(shí)際上也的確如此，可以說物質(zhì)出現(xiàn)在星際空間中，時(shí)刻都要面臨著這種小型核裂變的沖擊。

而組成生命的主要元素，其實(shí)也是以碳元素為主，大家仔細(xì)想想，如果身體中的碳元素都變成了鋰鈹硼，那身體還能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？顯然是不能。

即便是穿上宇航服，以現(xiàn)在的技術(shù)也根本防御不住這種無限接近光速的粒子，因此科學(xué)家們才感到十分失望，這些數(shù)據(jù)證明了我們人類現(xiàn)階段不可能跨出太陽系之外。

為何在地球上不用擔(dān)心宇宙射線

這時(shí)就有人要問了，嚴(yán)格來說我們?nèi)祟愐矊儆谟钪嬷械囊徊糠郑瑸楹翁栂低獾挠钪嫔渚€不會(huì)影響到我們現(xiàn)在的生活呢？

其實(shí)根本的原因在于我們生活在層層保護(hù)中。首先大家也知道，在月球和太空站中都有人類的足跡，宇航員們?cè)谔罩胁⒉恍枰珦?dān)心宇宙射線的問題。這都是因?yàn)榈谝粚颖Ｗo(hù)的存在——太陽風(fēng)。

太陽是一個(gè)時(shí)刻散發(fā)出光和熱的恒星，它的熱量主要來自于大量氫元素在核聚變中產(chǎn)生的，在散發(fā)光熱的過程中，無數(shù)的等離子體像宇宙空間散發(fā)，這些等離子體來到我們的身上時(shí)就變成了暖洋洋的陽光，從宇宙上看就像是太陽向整個(gè)太陽系吹風(fēng)。

宇宙射線中的高速粒子在接近太陽系時(shí)，就會(huì)很大概率撞上太陽風(fēng)中的等離子體然后消散，只有極少數(shù)的宇宙射線能避開太陽風(fēng)，進(jìn)入到太陽系中，總之越接近太陽系中心，宇宙射線就越少。

即便如此，在近地軌道執(zhí)行任務(wù)的宇航員們?nèi)砸鎸?duì)76倍的輻射，這些輻射全都是由漏網(wǎng)的宇宙射線造成的，還好僅僅76倍的輻射，現(xiàn)在的宇航服還是可以防御住的。

而生活在地球表面的我們，除了有太陽風(fēng)的保護(hù)，還有強(qiáng)大的大氣層保護(hù)，宇宙射線進(jìn)入太陽系靠近地球后直接被密集的大氣原子給攔了下來，在撞擊大氣原子時(shí)還會(huì)生成亞原子粒子。

科學(xué)家們也會(huì)通過這種現(xiàn)象研究微小粒子的構(gòu)成與性質(zhì)，比如宇宙射線撞擊大氣時(shí)時(shí)常會(huì)產(chǎn)生μ子，這種亞原子粒子其實(shí)就是狹義相對(duì)論中預(yù)言到的一種粒子。

未來的星際航行將如何應(yīng)對(duì)

科學(xué)家們至今仍舊無法確認(rèn)這些密集的宇宙射線是如何產(chǎn)生的，有研究認(rèn)為，宇宙射線其實(shí)是黑洞、中子星、脈沖星等高能天體的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的，但并沒有實(shí)際的證據(jù)證明。

無論宇宙射線是如何產(chǎn)生的，它在太陽系外密集存在是不爭的事實(shí)，甚至在接近太陽系邊緣時(shí)宇宙射線的危害就不容忽視了，這讓人感覺我們只能生活在太陽系這個(gè)保護(hù)層中，出了太陽系就只有滾燙的巖漿。

目前人類無法制造出任何長期有效抵御宇宙射線的物質(zhì)和裝備，因此我們對(duì)太陽系的探索可以說是將要止步于此，但總有一些不甘心的科學(xué)家，提出了一些可能可以抵御宇宙射線的方法：

• 能量散發(fā)器

既然太陽風(fēng)可以抵御宇宙射線，那么我們就可以沿著這個(gè)思路進(jìn)行研究，只要有一個(gè)可以向外散發(fā)密集能量的設(shè)備，應(yīng)該能成功抵御大部分宇宙射線的沖擊。

但是這個(gè)方案的缺陷在于，能抵御宇宙射線的能量，本身是一種十分危險(xiǎn)的輻射，這同樣對(duì)宇航員的生命安全有威脅。

• 蟲洞穿越

像著名的電影《星際穿越》一般，人類的主要星際穿越方式是通過蟲洞穿越來進(jìn)行的。既然可以直接穿越到達(dá)目的星球，又何必冒著危險(xiǎn)穿越可怕的星際空間呢？

但遺憾的是，現(xiàn)階段也是沒有任何支持蟲洞穿越可行性的理論，現(xiàn)在看來這個(gè)方案也只是異想天開而已。

結(jié)語

其實(shí)以我們目前的科技水平，僅僅是去往太陽系邊界就需要飛行幾十年，這對(duì)任何一個(gè)人類來說都是一場(chǎng)無法接受的持久旅程。

當(dāng)我們要考慮太陽系以外的空間時(shí)，我們首先要能做到有能力在較短時(shí)間內(nèi)到達(dá)那里，否則一位年輕的宇航員去到太陽系邊界時(shí)都已經(jīng)變成一位老者，這樣的旅行將沒有意義。

而當(dāng)我們有能力將人送往那么遙遠(yuǎn)的地方時(shí)，那說明我們的技術(shù)水平將遠(yuǎn)超現(xiàn)在，現(xiàn)在困擾著我們的宇宙射線也將不再是無法解決的難題。

目前我們主要的研究方向還是如何在月球和火星上建立基地并從中獲取資源，距離太陽系外的星際空間還十分遙遠(yuǎn)，也許未來將會(huì)發(fā)明出我們現(xiàn)在無法想象的科技，也許并不需要為未來的人們太過擔(dān)心。