綜述
人類最遠的“足跡”究竟延伸到了哪里?1977年發射的旅行者號探測器,用48年的時間飛越了240億公里,是人類目前跑得最遠的“星際信使”。它拍到了太陽系很多星球的影像,至今依然還在向地球傳輸珍貴數據。
然而,這個本該屬于人類的驕傲,仔細想來,卻又藏著一絲苦澀。即便是飛了這么久,旅行者號脫落太陽系的時間,依然還要數萬年之久。這是否暗示了一個令人不安的現實:人類或許終將被困在太陽系的牢籠里?
偉大的遠航
在上世紀60年代前,科學家們普遍認為,要想抵達比火星更遠的行星是不可能的。因為當時的火箭推力有限,不足以支持飛船長途遠航。
1961年,一位名叫邁克爾·米諾維奇的數學博士生靈光一閃,想到了利用行星引力驅動飛行器加速的“引力彈弓”理論。簡單來說,就是飛行器可以像“彈弓甩石子”一樣,利用行星的引力的吸引和拉扯 “白嫖”一個加速度,無需消耗額外燃料就能使飛行器提速。
時間來到1965年夏天,NASA的實習生加里·弗蘭德羅在觀測行星數據時發現,在下一個10年里,木星,土星,天王星和海王星的軌道,將會罕見地同時排列在太陽的同一側。這樣一來,飛行器就可以連續依靠“引力彈弓”,一次性飛越四顆行星。
機不可失,失不再來,錯過就要再等到2150年了。NASA隨即啟動了“大旅行”計劃,并于1977年,先后將兩顆旅行者號探測器送入了太空。這就是著名的旅行者1號和2號。
這兩顆探測器僅憑單枚火箭發射,卻在12年內就完成了人類從未企及的壯舉:它們傳回了包括木星閃電旋渦,土星環輻條結構,海王星大氣特征等珍貴觀測數據,極大地拓展了人類對太陽系的認知。
如今48年過去了,旅行者1號已飛行至距地球280億公里的星際空間,旅行者2號也到達了240億公里外的遙遠距離。作為人類文明的使者,這兩艘探測器仍在持續傳回科學數據,繼續探索著人類從未涉足的宇宙深處。
太陽系邊界在哪里?
如果你在搜索引擎查詢“旅行者號是否已飛離太陽系”,可能會得到兩種截然不同不同的答案,有的會說旅行者號早就突破了太陽系,而有的則認為至少“仍需上萬年”?其實,這兩種答案都不算錯,關鍵的核心在于對太陽系“邊界”的定義不同。
在最早的天文學家眼中,太陽系的邊界是冥王星的軌道。按此標準,旅行者號早在上世紀80年代末就已飛出了“太陽系”。
隨著探測技術進步,科學家對太陽系又提出了新的邊界定義:太陽風影響范圍的極限"太陽層頂",距離太陽約16-26億公里(100-160天文單位)。按此標準,旅行者號在2012年就離開了"太陽系"。
不過,目前學界的主流觀點是將“奧爾特云”作為太陽系的邊界。這是一個由冰質碎片組成的巨大球形云團,遍布活躍的的彗星,包圍著整個太陽系。這里距離太陽約10萬天文單位,是太陽引力影響的最遠區域,但目前人類仍未直接觀測到這里。
如果以奧爾特云作為太陽系的邊界,那么它的廣袤程度幾乎令人窒息。旅行者1號和2號探測器在星際空間中飛行了近半個世紀,如今距地球約240億公里。這聽起來是個遙不可及的數字,但實際上,它們僅僅完成了抵達太陽系邊緣這段漫長旅程的0.16%。
以旅行者號17公里/秒的速度計算,要真正飛出奧爾特云,至少還需要3萬年;而如果飛抵太陽系外第一顆行星,可能需要4萬年乃至更久的時間。
到那時,人類的文明或已終結。當新文明的考古學家挖掘我們的時代時,這兩顆在宇宙空間默默前行的探測器,可能將成為人類探索宇宙的永恒見證。
渺小與勇氣
旅行者號的遠行證明了人類的智慧,但也暴露了一個殘酷的現實。
即便以每秒17公里的高速飛行,探測器突破太陽系仍需數萬年之久,這段漫長歲月足以讓人類再建立起一個新的文明。而對于載人飛船而言,生命維持系統,燃料補給,世代船員的社會架構管理,以及深空通信延遲等問題,每一道都是當前技術難以跨越的高墻。
相較于浩瀚永恒的宇宙,人類的渺小與生命的短暫顯得尤為刺目。但正是這種懸殊的對比,反而點燃了人類挑戰極限的勇氣。
如今,旅行者號上搭載的核電池技術,正被新一代核電源取代;霍金生前設想的“突破攝星”計劃中的光帆飛船,利用太陽光壓作為航行動力,理論上能以20%光速飛向半人馬座,盡管當下還停留在實驗設想階段,但至少提供了的新思路。
與此同時,中國的深空探索計劃更是立下雄心:2049年,務必要完成兩個“雙百”目標,即在建國100周年之際,實施“太陽系邊際探測”,讓探測器飛抵100個天文單位外的遙遠區域,完成對太陽系邊緣的探測。
全球科學家也正全力攻關研究離子推進,核聚變引擎,乃至探索蟲洞與曲率引擎等科幻級的技術,試圖徹底打破太陽系的疆域束縛。
結尾
旅行者號用48年飛出的距離,在宇宙尺度下不過是一粒塵埃劃過的痕跡。這種時間和距離讓人類顯得既浪漫又無力。但換個角度想,任何探索都要經歷一個波折的過程,從來沒有“立刻到達終點”的道理。
五百年前,航海家不知道地球是圓的,依然敢駕著帆船駛向未知;萊特兄弟只是讓木頭飛機離地了12秒,百年后天空卻遍布超音速客機。誰又能斷言,未來不會出現更聰明的“彈弓”,更輕快的“飛船”?240億公里外旅行者號的“腳印”,便是人類掙脫束縛的開始。
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