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旅行者二號遇49427℃「火牆」,人類有生之年,能飛出太陽系嗎?

上世紀50年代第一顆衛星的升空, 開啟了人類的「太空探測紀元」, 在這70年間, 人類將探測器送上了周圍的各個星球, 甚至表示在探測資料的支援下, 未來會登陸周邊的星球建立「人類根據地」, 實現太空移民。 一開始, 由于技術的限制, 大家只能將探測目標瞄準附近的鄰居, 如天然衛星月球、地球的雙胞胎兄弟金星和被譽為地球的替代星球火星等等。

漸漸地, 大家發現地球周圍的這些星球似乎都沒有生命存在, 也不太適宜碳基生命的生存, 因此就擴大了搜索范圍, 將目標對準了太陽系之外, 銀河系旋臂之上那麼多「社區」, 總有一個能移居吧?美國的「旅行者」系列就肩負著飛出太陽系的使命出發了, 沒想到一飛就是四十多年。 途中還遇到不少艱難險阻, 比如旅行者二號在飛離太陽系時就遭遇了高溫火牆, 其溫度竟然達到了49427℃。

機器尚且可以依靠著堅實和抗燃的外殼穿越這道屏障,

人類脆弱的軀體面對如此高溫可能直接就「氣化爆炸」了, 那才是真正的灰飛煙滅。 我們, 真的能夠飛出太陽系嗎?

「旅行者」的漫漫星際旅途

成功穿越太陽風的兩個旅行者探測器, 最初都屬于美國的「水手計畫」, 因此其實它們兩都是太空飛船。

值得一提的是, 我們下意識都會認為1號比2號發射得早, 這樣比較符合邏輯。 偏偏旅行者號不走尋常路, 旅行者2號在1977年8月20日就發射了, 旅行者1號等到同年的9月5號才發射。

它們兄弟二人最初肩負著不同的使命, 于中途分道揚鑣,

最後又都到達了太陽風之外。 這項最初計畫只飛行4年的探測器, 目前已經飛行了40多年, 雖然可能于2025年時因為耗盡電量與我們失去聯絡, 但是還是帶給我們了許多的驚喜。

接下來我們就來詳細了解一下旅行者2號的情況, 它先後到訪了土星、木星、天王星、海王星, 為地球傳回來了一系列的監測資料。 旅行者2號的重量為721.9千克, 相較于其它的探測器, 它算得上是個「大塊頭」了。

為了在接近木星時有足夠的力量改變其軌道, 「旅行者2號」還攜帶了一個重達1125千克的固體火箭發動機, 並為這臺發動機配備了8臺液體火箭姿控發動機, 構成一個推進模組。

此外旅行者2號的功耗為420W, 為了確保在漫長星際旅途當中一直有電, 在它身上裝有3個放射性同位素熱電源, 剛發射時供電能力約470W。 專家指出, 雖然能耗一直在衰減, 但是還是能支撐到2025年左右。 為了方便與地球聯絡, 傳回資料, 旅行者2號的拋物面天線直徑約為3.7米。

旅行者2號即便在距離地球數億公里外的木星附近,依然能夠以115.2bps的速率向地球傳輸資訊,這比我們在互聯網時代早期使用的數據機都要快。

2019年時NASA公佈了旅行者2號探測器發回的資料,可以看出自它于2018年12月10日飛離太陽風層之後,當時與地球的距離大約是119AU。並且雖然旅行者1號早它一步從別處穿越了日光層邊界,但是等離子體設備損壞,導致並未監測到穿越資料。但是旅行者2號的設備完好,因此給人們傳回了完整的日球層頂資料,有助于我們了解太陽系物理邊界情況。

神秘的「火牆」

因為監測設備完好,所以旅行者2號還記錄了在穿越日光層邊緣時遭遇的一道「火牆」,根據資料顯示其溫度高達49427℃。這火牆其實就是日球層頂的一道屏障,是由太陽風粒子和系外宇宙輻射粒子碰撞而產生的。它平時還能充當太陽系的防護罩,為太陽系抵擋外來70%的輻射。

來自系外的粒子與太陽風粒子相撞之後,相互壓制抗衡,最終形成了這個粒子在其中快速運動的火牆。但是49427℃是我們根據其中輻射粒子的速率來計算的,但是它們的密度其實很低,這就是為什麼它只能遮擋住70%的宇宙輻射,因為這個火牆有一些「漏風處」。

所以旅行者1號和2號都先後穿越了這道火牆,在穿越時遭受的熱量衝擊其實不大,因為密度很低,就像我們快速用手指穿過打火機的火苗,並不會感覺到多燙。再比如,我們用拳頭去砸鋼板和泡沫板,鋼板看起來很薄但是砸不穿,拳頭還會很痛,泡沫板則恰恰相反,利用這一例子會更好理解。

其實旅行者2號除了在穿越日光層邊緣時遭遇了這道「高能粒子牆」以外,飛行過程中經常又會遇見粒子流,這些粒子流的溫度高達6000℃,幾乎和太陽表面的溫度一樣了。但是探測器卻沒有被烤化。這是因為這些粒子流的密度和上文提到的火牆一樣低。

平均約每立方公分的空間中只有0.015顆氦原子,相對地球表面每立方公分約1兆(106)個粒子的密度而言,太空中的粒子流密度相當稀薄。

旅行者2號即便在距離地球數億公里外的木星附近,依然能夠以115.2bps的速率向地球傳輸資訊,這比我們在互聯網時代早期使用的數據機都要快。

2019年時NASA公佈了旅行者2號探測器發回的資料,可以看出自它于2018年12月10日飛離太陽風層之後,當時與地球的距離大約是119AU。並且雖然旅行者1號早它一步從別處穿越了日光層邊界,但是等離子體設備損壞,導致並未監測到穿越資料。但是旅行者2號的設備完好,因此給人們傳回了完整的日球層頂資料,有助于我們了解太陽系物理邊界情況。

神秘的「火牆」

因為監測設備完好,所以旅行者2號還記錄了在穿越日光層邊緣時遭遇的一道「火牆」,根據資料顯示其溫度高達49427℃。這火牆其實就是日球層頂的一道屏障,是由太陽風粒子和系外宇宙輻射粒子碰撞而產生的。它平時還能充當太陽系的防護罩,為太陽系抵擋外來70%的輻射。

來自系外的粒子與太陽風粒子相撞之後,相互壓制抗衡,最終形成了這個粒子在其中快速運動的火牆。但是49427℃是我們根據其中輻射粒子的速率來計算的,但是它們的密度其實很低,這就是為什麼它只能遮擋住70%的宇宙輻射,因為這個火牆有一些「漏風處」。

所以旅行者1號和2號都先後穿越了這道火牆,在穿越時遭受的熱量衝擊其實不大,因為密度很低,就像我們快速用手指穿過打火機的火苗,並不會感覺到多燙。再比如,我們用拳頭去砸鋼板和泡沫板,鋼板看起來很薄但是砸不穿,拳頭還會很痛,泡沫板則恰恰相反,利用這一例子會更好理解。

其實旅行者2號除了在穿越日光層邊緣時遭遇了這道「高能粒子牆」以外,飛行過程中經常又會遇見粒子流,這些粒子流的溫度高達6000℃,幾乎和太陽表面的溫度一樣了。但是探測器卻沒有被烤化。這是因為這些粒子流的密度和上文提到的火牆一樣低。

平均約每立方公分的空間中只有0.015顆氦原子,相對地球表面每立方公分約1兆(106)個粒子的密度而言,太空中的粒子流密度相當稀薄。

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