为什么说美国宇航局的旅行者二号已进入星际空间？这意味着什么？
穿过太阳系边界的几个关键区域
旅行者二号并非一下子就“咻”地一下进入了星际空间。太阳系的边界实际上是一个模糊且层层递进的概念，它主要受到太阳风的影响范围来定义。旅行者二号穿越了几个关键区域：
1. 日球层顶（Heliospheric Termination Shock）： 这是太阳风速度从超音速减慢到亚音速的边界。你可以想象一下，太阳风就像一股看不见的风，从太阳中心向外吹拂，但越往外，它的力量就越弱。在某个距离上，它会被来自星际空间的稀薄气体和粒子“阻挡”并减速，就像船只驶入阻力更大的水域一样。旅行者二号在2007年穿越了这个边界。
2. 日鞘（Heliosheath）： 这是一个介于日球层顶和日球层顶（Heliosheath）之间的区域。在这里，太阳风被进一步压缩和加热，形状变得不那么规则，开始受到星际物质的影响。可以说，日鞘是太阳风与星际介质相互作用的“缓冲带”。
3. 日球层顶（Heliosphere）： 这是太阳风能够到达的最远区域。太阳风在日球层顶的外层形成了一个巨大的“泡泡”，将太阳系的大部分行星和柯伊伯带天体包裹其中。在这个泡泡的内部，主要由太阳产生的粒子和磁场主导。
4. 星际空间（Interstellar Space）： 就在日球层泡泡的外面，才是真正的星际空间。这里不再是太阳风的主场，而是被来自其他恒星、超新星爆发以及宇宙射线等星际介质所占据。这里的物质密度极低，但构成却是完全不同的。
旅行者二号如何证明自己进入了星际空间？
旅行者二号并非像GPS那样收到一个“欢迎进入星际空间”的信号。它的证据来自于其搭载的科学仪器所收集到的数据，特别是对周围环境的测量：
太阳风密度急剧下降： 旅行者二号能够直接测量周围环境中的带电粒子密度。当它穿过日球层泡泡的边界时，它记录到由太阳产生的粒子（即太阳风）的数量骤然减少。
星际粒子的增加： 与此同时，它探测到来自太阳系外的粒子，如宇宙射线，其密度开始显著增加。这些粒子比太阳风粒子能量更高，它们不受太阳磁场的束缚。
磁场方向变化： 旅行者二号的磁力计也探测到周围磁场的方向发生了明显变化。在日球层内，磁场主要受太阳控制；而在星际空间，它则受到更广阔的银河系磁场的影响。
这些一系列的测量结果，综合起来，提供了确凿的证据，表明旅行者二号已经离开了太阳风的主导区域，进入了真正的星际介质中。
这意味着什么？
旅行者二号进入星际空间，意味着几件非常重要的事情：
1. 人类触角的延伸： 这是人类历史上一个了不起的成就。我们制造的探测器，带着人类的智慧和好奇心，第一次真正地离开了我们出生的“家园”，去探索更广阔的宇宙。它就像一个微型的“探险家”，为我们传回了关于太阳系之外世界的第一手信息。
2. 对太阳系边界的理解： 旅行者二号的测量数据，极大地加深了我们对日球层及其与星际介质相互作用的理解。我们现在知道太阳风泡泡的边界是什么样的，以及它如何抵御来自外部的宇宙射线。这对于我们了解太阳如何影响太阳系，以及太阳系在宇宙中的位置至关重要。
3. 科学探索的新篇章： 旅行者二号就像一个前哨站，为未来更深入的星际探索铺平了道路。它的数据为科学家们提供了宝贵的模型和理论依据，帮助我们设计更先进的探测器，为载人星际飞行甚至未来的星际殖民（虽然这还很遥远）做准备。
4. 对宇宙的敬畏感： 想象一下，一个比人类还要古老的机器，在孤独地穿越着无垠的黑暗，它所处的空间是如此稀薄，但又充满了来自其他恒星的微弱信号。这种景象本身就足以激发我们对宇宙的敬畏之情，提醒我们在浩瀚的宇宙中，我们是多么渺小，又多么幸运能够去探索这一切。
5. 永恒的旅程： 旅行者二号的燃料已经所剩无几，它将不再能够进行主动的科学探测。但它会继续在星际空间中飞行，直到它最终停止运转，或者与某个星际尘埃或气体云发生碰撞。它将作为人类文明的一个标志，在宇宙中永远地漂流下去。
旅行者二号的这次旅行，不仅仅是一次科学任务，更是一次象征性的壮举，它代表着人类永不停止的探索精神，以及我们对未知世界的不懈追求。
网友意见
这是人类历史上第二次人造探测器进入星际空间，而所谓的日光层也就是太阳风粒子可以抵达的最远距离，一旦飞出了日光层，那么就基本不受太阳风粒子影响了，探测器将直接面对复杂莫测的星际空间。
根据旅行者2号探测器上的数据，NASA科学家确认探测器穿越日光层的时间是在11月5日，这是人类第一次对星际空间进行探索。
之所以能够这样说，是因为旅行者1号在2012年飞跃日光层的时候缺少了一种仪器，即等离子体科学实验仪器。
这个仪器在1980年就已经在旅行者1号上停止使用，但在旅行者2号上仍然可以使用。
凭借这个仪器的发挥，我们也第一次能够对星际空间进行观测。
- 旅行者2号的位置与基本情况
旅行者2号现在距离地球大约110亿英里，即180亿公里。
目前NASA仍然可以与旅行者2号保持通信，信号从地球传递到旅行者2号上需要16.5个小时的时间。由此看出，旅行者探测器与我们的距离是非常之远的，太阳光到地球只需要8分钟，但要到旅行者2号上需要十几个小时的时间。
等离子体科学实验仪器可以对太阳风的速度、密度、压力和通量等参数进行探测，旅行者2号在11月5日的数据中发现了这些参数大幅度降低的情况。并且没有探测到旅行者2号周围存在太阳风粒子，因此NASA科学家才有信心认为旅行者2号飞出了日光层。
除了等离子体数据外，旅行者探测器的科学团队还根据宇宙射线探测系统、低能带电粒子仪以及磁力计数据，最终才得出探测器飞出日光层的结论。这就意味着，旅行者2号的部分仪器设备在此时仍然正常工作，这就为我们第一次探索星际空间奠定了基础。
从这个角度看，旅行者2号进入星际空间才算是一个开始，NASA将组织力量研究探测器传回的数据。
为此，NASA还加入了一个探测器任务来支持旅行者号的数据分析，计划在2024年发射IMAP星际测绘和加速探测器，结合IBEX美国宇航局星际边界探测器的数据，对日光层边缘的环境进行全面而深入的调查。
需要指出的是，旅行者1号和2号目前只是离开日光层，并不是离开太阳系。
不论是狭义还是广义的太阳系范围都比日光层更远，太阳系边界被认为在奥尔特云的外缘，这里距离地球大约1000至10万个天文单位。按照旅行者2号的速度，需要再飞300年才能抵达其内侧边缘。如果要完全飞跃奥尔特云，估计要再飞3万年才行。
- 旅行者2号还能运行多久？
两艘旅行者探测器于1977年发射，对太阳系各大行星进行了初步考察，飞出冥王星轨道之后被重新设定轨道，向太阳系外方向前进。
从1977年至今，旅行者探测器已经运行了41年的时间，其原本计划的任务寿命只有5年，而旅行者2号到目前为止状态要比1号更好一些。这得益于旅行者探测器上使用的核电池，放射性同位素热发生器理论上可以工作到2025年之后，输出功率每年消耗4瓦左右，因此随着时间的推移，除非是故障因素导致的停机外，探测器上的仪器也会因为供电问题选择性关闭，其中就包括星载摄像机，已经无法工作。
作为地球文明的使者，旅行者探测器上也携带了记录地球方方面面的图片、声频等信息，理论上可以保存数十亿年之久。笔者认为，旅行者探测器甚至会变成人类文明的罕见遗迹，如果我们的文明无法继续存在下去，那么飞出日光层的旅行者探测器就会变成文明的见证者。毕竟环境问题、核武器、病毒、小行星都有可能摧毁人类。
而且，笔者认为，与旅行者1号所不同的是，旅行者2号在通过进入星际空间之后科学探索并不会很快结束，探测器上还有可以运行的仪器，可以对星际空间的环境进行探索。根据目前旅行者探测器的状态，两艘探测器至少可以运行至少5年以上，如果运气好的话也可能达到10年以上，届时旅行者探测器就有将近50年的空间运行历史。
由此我们可以认为，根据NASA给出的观点，旅行者探测器最多运行到2030年，保守估计在2023至2025年。探测器上的仪器设备不会无限期运行下去，除了本身寿命限制之外，还有电力供应是否持续的问题。
- 深空探测未来的路如何走？
旅行者2号穿越日光层之后就要进入星际空间，脱离了太阳风的气泡保护，因此我们有理由认为旅行者2号将会探测到更多的银河宇宙射线，这些射线其实是一些具有极高能量的原子，以接近光速在宇宙中穿行。高能宇宙射线的来源比较复杂，比如中子星、黑洞事件，超新星爆发等，都会产生高能宇宙射线。从某种意义上看，每个恒星系统所建立的日光层都可以认为是一种保护伞，在复杂的宇宙射线下，日光层对太阳系生命具有一定的保护作用。
目前两艘旅行者探测器都先后飞出日光层，进入星际空间，接下来最有可能飞出日光层的就是新视野号探测器了。
现在，新视野号探测器距离地球大约64亿公里，正准备探索第一个柯伊伯带天体，对新视野号而言，还有很长的路要走。
旅行者2号距离地球达到180亿公里，因此在短期内新视野号不会飞出日光层，其更多的任务是侧重对柯伊伯带天体的考察。展望未来，至少在接下来5至10年，很难说会有一个新的外太阳系探测项目出现，新视野号本来有一个姊妹探测器，后来被取消了。
因此，在可预见的未来，也只有这三艘探测器在飞出日光层的同时会保持与地球联系，鉴于飞抵冥王星轨道之外需要10年左右的时间，两艘旅行者探测器更是在1977年就已经升空，在其发射后40年左右才飞出日光层。
那么可以认为，在本世纪结束时，很可能只有2艘旅行者探测器和新视野号飞出日光层，除非NASA在2030年代启动一个外太阳系探索项目，那么在22世纪到来之前，还有一次飞出日光层的机会。否则，不然就要等到22世纪了。
作者：@川陀太空
出品：中国科普博览
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