望尽太阳系,真是人类难以实现的愿望

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 。
天文学家观测后发现 , 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 。