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难道真的无法逃离太阳系?它飞行了43年,仍然看不到太阳系尽头 塞德娜

1977年9月5日,NASA的旅行者1号探测器正式发射升空,开启了前往太阳系边缘的旅行。

从此,旅行者1号成为了全世界关注的焦点,它带领我们一次又一次地见识了这个太阳系的伟大。1979年3月,它成为了人类历史上第一个抵达木星的探测器,并在次年11月近距离探测土星,再次创造了史上第一。

在离开土星之后,它就开始了朝向银河系中心飞行的旅程。它的目标并非是某一颗恒星,所以看起来是漫无目的的飞行。

2012年,有消息传出:旅行者1号探测器已经飞行到了太阳系边缘。这让很多人以为它真的飞出了太阳系,但实际情况是,它根本连太阳系的边缘都还没有见到。

实际上,当时旅行者1号距离地球超过了120亿公里,它所处的位置正是太阳系的一个关键区域——日球层。我们知道,宇宙中的各种天体、活动和现象都会产生强烈的辐射。这些辐射无处不在,充斥着整个宇宙空间。与此同时,太阳作为一个巨大的核反应结构,也在向外释放着高能粒子和射线。在星际空间,宇宙辐射统治着一切;而在靠近太阳的位置,太阳辐射则占据着绝对的上风。

这两种辐射此消彼长,最终会在某个位置达到一种强度大致相同的状态,互相“抗衡”。这片区域叫做日球层,它恰好位于距离太阳大约100亿公里的位置上。而旅行者1号在2012年所到达的区域,正是这个日球层。

随着它飞行得越来越远,它也将逐渐摆脱太阳辐射带来的影响,最终完全受到宇宙辐射的影响。但是,在日球层之外,它仍然没有摆脱太阳系的引力范围,还要继续受到太阳引力的束缚。因此,从这个角度来看,说旅行者1号飞出太阳系是非常不严谨的。

而且,即便是对于日球层,我们的了解也非常有限。直到2013年,NASA仍然不敢给出断言,说旅行者1号已经飞出日球层。而且,最新的研究显示,日球层很可能并不是科学家以往想象的那个形状。在此之前,科学家认为在太阳系绕银河系公转的情况下,日球层会像彗星的彗尾一样拖得很长。而波士顿大学天文学教授Merav Opher最近发表于《自然天文学》杂志上的论文指出:太阳系的日球层形状很可能像一个羊角包,也就是下图的形状——

对于旅行者1号来说,它最多也只是飞出了图中黄色的部分。而它距离太阳系的边缘,还远得很!

根据NASA的数据,截至2020年9月17日,旅行者1号探测器已经距离地球约225亿公里,也就是150.6个天文单位,仍然是迄今为止飞行最远的探测器。可是,它甚至还没有突破冥王星所在的区域——柯伊伯带。

柯伊伯带是海王星之外的一个小天体聚集区域,最早由天文学家杰拉德·柯伊伯提出,故而因此命名。柯伊伯带最著名的天体就是冥王星,此外还有阋神星、鸟神星等大量小天体。

对于柯伊伯带的外部边界,科学家们还没有一个定论。不过,即使是以可能的下限来算,柯伊伯带也至少有150个天文单位的半径,旅行者1号也才勉强飞到它的边缘。如果按照200个天文单位的理论来计算,旅行者1号则还要差得很远。还有理论说,柯伊伯带的半径可能达到了500个天文单位,如果真的是这样,那么我们有生之年都不可能看见它飞出柯伊伯带了。

更加令人绝望的是,柯伊伯带也绝对不是太阳系的最外层结构。和太阳系的边界相比,它简直就是大象脚下的蚂蚁。

1950年,荷兰天文学家简·亨德里克·奥尔特在前人的基础上描述了太阳系最外层的结构,那就是奥尔特云。根据他的描述,这里是大量长周期彗星的故乡,这些天体在离开太阳后,会回到位于奥尔特云的远日点,然后进入到下一个周期。

奥尔特云距离我们如此遥远,以至于直到现在,科学家们也没有发现任何一颗奥尔特云天体。即使是飞行到了150个天文单位之外的旅行者1号,也没有看见任何一颗。目前来说,只有小行星塞德娜有一点可能是来自于奥尔特云的,而它距离太阳最远时甚至可达850个天文单位,也就是1275亿公里,是旅行者一号和我们距离的5.67倍。

那么,奥尔特云到底有多大呢?

没有人知道。目前来说,它的边界仍然停留在猜想阶段。它的理论半径在1-2光年之间,一些科学家认为是1.5光年。换算下来,就是约95000个天文单位!按照这个数字来计算的话,旅行者1号连太阳系的1%都没有飞出去,而只是刚刚飞越了太阳系的1.5‰!

这样的数字让人感到绝望。如果把太阳系比喻成一个苹果的话,我们连其中的一粒苹果籽都没有飞出去,人类探测器所触及的范围甚至还不如一粒小米!

旅行者1号目前的速度大约是每秒17公里,这个速度已经相当惊人了,但是想要正式进入奥尔特云,它还需要飞行大约300年的时间,并且需要大约3万年的时间才能飞越这片神秘的区域,那是它才算是真正突破了太阳系的边缘。

这1.5光年,还仅仅是太阳系的范围。在太阳系以外,距离我们最近的恒星就是比邻星了,它位于4.22光年之外。尽管旅行者1号并不是朝着它飞行的,但是想要飞到这么远的距离,将需要将近75000年!连最近的恒星都需要这么久,可见旅行者1号如果想要飞到更遥远的宇宙,几乎就是一件不可能的事。尤其是在如此漫长的时间里,我们几乎可以肯定,它一定会中途撞上某些天体或者发生一些意外。指望旅行者1号飞出银河系?咱们还是讨论一下世界和平的事吧。

而且,旅行者1号探测器在经过了43年漫长的飞行之后,已经消耗了绝大部分能源。尽管NASA已经尽可能地关闭了大部分设备,仅保留必需的一小部分,但剩余的电量仍然捉襟见肘,预计在2025年将彻底耗尽。到那个时候,旅行者1号将真正孤独地踏上通往银河系之路,完全和人类告别。按照目前的速度来看,它最多只能带我们再见识20亿公里以外的太阳系。

和宇宙中天体的尺度相比,人类探测器的速度实在是慢得可怜。我们就像是被囚禁的鸟,飞不出这片牢笼,甚至可能还不如鸟,因为我们连牢笼的栅栏都看不见。当然,我们也不一定就要这么悲观,随着科技的发展,我们一定可以提升探测器的飞行速度。比如太阳帆、反物质动力等设想,如果能够实现,将是人类突破太阳系的利器。

但是,即使再快,探测器也不可能超越光速。而鉴于人类的寿命,一个人最远也只能见识到50光年外的宇宙,这是多么可悲!尽管科学家已经提出了虫洞或者曲率驱动引擎等方式来绕过光速的限制,但这些设想到底能否成真,仍然是个未知数。

对于我们来说,穿越太阳系还是值得期待的。太阳帆目前已经在开发,并且初步取得了成功。但是限于材料的材质,想要实际应用,还需要很长一段时间。不过,已经去世的著名物理学家霍金对于太阳帆非常有信心,并且曾经赞助过突破摄星计划,希望借助太阳帆前去探测比邻星。

我们的征途是星辰和大海,尽管遥远,但我们一定回来。我们不是小鸟,我们也没有真的被囚禁在笼牢。也许,通往宇宙的路已经准备好,但是能不能找到,就要看人类自己了。

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