飛出太陽系的飛行器

發射時間：1972年3月2日「先驅者」10號是人類發射的第一個深空探測器，標誌著人類探索的觸角開始伸向宇宙深處。自1972年3月2日在美國發射升空，「先驅者」10號以每小時4.8萬千米的速度飛行，用了不到1天的時間便接近月球，用了11周接近火星，用了不到2年的時間接近木星。它是第一個成功穿越火星和木星之間的小行星帶的探測器；它是第一個近距離觀測木星的探測器，並於1973年12月3日發回了第一組木星的近距離圖像；它於1983年6月13日飛出了海王星的軌道；它發回大量太陽風和宇宙輻射測量數據。美國宇航局稱，最後一次收到「先驅者」10號探測器微弱信號的時間是在2003年1月22日，可探測到它離地球最遠距離是122億千米。之後它按慣性飛往畢宿五恆星（金牛座的主星），抵達那裡將是200萬年以後的事了。「先驅者」10號探測器攜帶了一塊標明太陽與地球在銀河系位置以及地球男女圖像的鍍金鋁板。如果存在著外星人，他們能收到我們的問候嗎？2.「先驅者」11號探測器

發射時間：1973年4月6日「先驅者」11號是繼「先驅者」10號之後，第二個用來研究木星和太陽系外空間的探測器，同時還是第一個造訪土星及其光環的探測器。「先驅者」11號於1974年12月4日接近木星，隨後藉助木星的強大引力改變軌跡，飛向土星。1979年9月1日，「先驅者」11號從距土星3400千米的地方掠過，第一次拍攝到了土星的照片。它探測了土星的軌道和總質量，測量了土星大氣成分、溫度、磁場，發現了兩個新光環。「先驅者」11號探測器於1990年2月越過冥王星的軌道，在1995年9月因為電池耗盡而與人類失去聯繫。據科學家推算，它現在正向天鷹座前進，將在400萬年後飛抵天鷹座的一顆恆星。「先驅者」11號同樣攜帶一塊存有人類信息的鍍金鋁板。3.「旅行者」1號探測器

發射時間：1977年9月5日「旅行者」1號探測器是迄今飛離地球最遠的人造飛行器。它攜帶的儀器和能源設備比「先驅者」的更先進，在探測木星、土星、天王星和海王星過程中有大量驚人發現，並正在向外層空間挺進。2013年9月13日，美國宇航局正式宣布，「旅行者」1號已經進入星際空間。但是否能得出「旅行者」1號已飛出太陽系的結論呢？尚且不能，因為這涉及到如何定義太陽系的邊界。由於星際空間並不是真空，而是充滿著星際介質，所以太陽發出的高能粒子，也就是太陽風不能無阻礙地向外「吹」，總要有一個界限。現在「旅行者」1號已經飛出了這個界限——日球層，進入到星際介質中。按照通常的說法，如果一個天體仍然受到太陽引力的主導，圍繞著太陽旋轉，那麼這個天體就屬於太陽系天體。在太陽系這個「地盤」上，不只有八大行星，還有數不盡的其他天體，比如矮行星、小行星和彗星之類。如此看來，太陽系其實要廣闊得多，至少太陽周圍1光年以內都可以作為太陽系的疆域。所以，「旅行者」1號要想飛出太陽系，還要飛上數萬年才行。4.「旅行者」2號探測器

發射時間：1977年8月20日「旅行者」2號探測器與「旅行者」1號設計基本相同，所不同的是，「旅行者」2號沿著一個較慢的飛行軌跡，使它能夠保持在黃道（即太陽系眾行星的軌道水平面）之中，藉此在1981年透過土星的引力加速飛往天王星和海王星。在探訪天王星時，它取得了許多前所未有的發現，如10顆新衛星和更多天王星圓環。「旅行者」1號和2號探測器同樣攜帶著「地球名片」，但已不是鍍金鋁板，而是一張被稱為「地球之聲」的銅製鍍金磁碟。攜有的信息包括用55種人類語言錄製的問候語和各類音樂，多種圖片和影像。人們期望它有朝一日會被宇宙中的外星智慧生命截獲。5.「新地平線」號探測器

發射時間：2006年1月19日「新地平線」號是人類迄今發射的初始速度最快的飛行器，主要目的是對冥王星、冥衛一等柯伊伯帶天體進行考察。柯伊伯帶位於太陽系外緣，這裡可能隱藏著數以千計的冰凍岩石小行星，它們被認為可能由太陽系形成早期的剩餘物質組成。「新地平線」號將於2015年7月14日與冥王星近距離會面——從其上方約1萬千米處飛過，它所拍攝的冥王星照片質量將會超過「哈勃」太空望遠鏡。「新地平線」號未來也將向更遠的深空飛去。飛出太陽系有多難？

經過36年的漫長旅行，旅行者1號目前已衝出太陽風包裹的日球層，進入星際空間。朝著太陽系邊緣飛行了36年後，美國國家航空航天局（NASA）的旅行者1號探測器已經到達寒冷黑暗的星際空間，正身處一個從未被探索過的地方。這枚距離我們最遠和飛行速度最快的人造天體，究竟「遠行」到了哪裡？從《紐約時報》、《科學美國人》，到英國《每日電訊》，各大媒體爭相宣布：「旅行者1號正式離開了太陽系！」「再見太陽系，你好外太空。」等等，旅行者1號的確已經走遠，但是否真正離開嚴格意義上的太陽系疆域？進入星際空間，但未離開太陽系來聽聽負責旅行者項目的科學家們是怎樣說的。他們發表在《科學》雜誌上的論文指出：這艘探測器確實已經離開了日球層（heliosphere）的懷抱，駛入了星際空間（interstellar space）。所謂日球層，泛指太陽風和同樣源於太陽的行星際磁場所佔據的整個空間體系，也是太陽風粒子所到達的全部區域。打個直觀的比喻，這片區域像一個由太陽風包裹成的巨大「氣泡」。氣泡外面便是浩瀚的星際空間。科學家可以肯定的一點事：旅行者1號恰好剛剛穿透了日球層，不過，衝出了這個氣泡就等於離開太陽系嗎？這就需要明確「太陽系」的定義。到目前為止，天文學界對太陽系邊界仍存在多種理解。有一種觀點認為，太陽系應以太陽風粒子所能波及到的範圍為準。也就是說，日球層的最外層、日球層頂（heliopause）即太陽系的邊界。從這個定義看，旅行者1號的確是跨出了太陽系的「門檻」。從「門檻」到太陽的距離約為120個天文單位（地球到太陽的距離被稱為1個天文單位，約為1.496億千米），這也幾乎等同於旅行者1號到目前為止的「航程」。不過，天文學界另一種更廣為接受的定義則是：太陽系的邊界應以太陽萬有引力所能控制的範圍為準。如一個天體受到太陽引力主導，圍繞太陽旋轉，就應算作是太陽系天體。以這樣的標準來看，太陽系的真正邊界將遠遠超出日球層的範圍。除了人們熟知的8大行星，圍繞太陽運行的還有無數不清的大小天體，如矮行星、小行星和彗星。彗星圍繞太陽旋轉的軌道多是橢圓，有的最遠距離太陽可達近1000個天文單位。那麼，這些天體運動的範圍都應該仍然算作是太陽系的地盤。而在距離太陽更遠的5萬到10萬天文單位的地方，可能存在一個包圍著太陽系的球體雲團奧爾特雲，估計其中的彗星超過1千億顆。因此如果以此作為太陽系最外層的邊界，那麼以太陽為中心，1光年（約6.3萬天文單位）為半徑的區域都可以算作是太陽系的疆域。因此有天文學家更希望嚴謹地說明，衝出了日球層頂的旅行者1號的確進入了星際空間，但還未離開廣義範疇的太陽系。已足夠值得人們自豪當然，拋開科學界對於太陽系邊界的爭議，單憑旅行者1號衝出日球層這一點，就已足夠值得人們自豪了。事實上，旅行者1號不只是「到達」了日球層，更證明了其存在。多年以來，科學家對於日球層的了解和觀測到的數據十分有限，對其具體的結構和狀態變化都不甚明了。而旅行者1號和2號的歷險，則提供了寶貴的「一手」信息。旅行者1號告別了圍繞太陽的大行星後，開始朝著更偏遠的疆界航行，它先是穿過了終端激波，這是日球層的最內層：當太陽風由於接觸到星際介質而開始減速的區域，太陽風粒子的運行速度在此首次降至亞音速，並由於撞擊摩擦而導致升溫。穿過終端激波（termination shock）後，旅行者1號波進入了日鞘（heliosheath，也被稱為太陽風鞘）。在此太陽風一旦低至亞音速，會受到周圍星際介質的流體影響，壓力導致太陽風在太陽後方形成像彗星的尾巴。從去年8月開始，旅行者1號檢測到的太陽風粒子密度驟然下降，與此同時，等離子體密度突然上升了4倍。而到了今年6月份，旅行者1號上的太陽風探測器報告太陽風的速度值降到了零。科學家們於是對儀器進行了檢查，以便確定它沒有出現故障。經過對這些數據反覆測算分析後，科學家最終得出的結論是，在2012年8月25日，旅行者1號穿越了日球層頂，告別日球層，進入星際空間。正如科學家預測的，這意味太陽的影響力到此為止，太陽風「吹」到這裡已是強弩之末，取而代之的是星際空間的低溫粒子。再飛1.8萬年才能離開廣義太陽系目前，科學家正在等待探測器傳回有關太陽系外圍弓形激波（bow shock）的信息。這是指太陽系在星際空間中移動形成一個由氣體、塵埃構成的弧形區，就像在飛機機翼前氣流堆積形成的弓形結構。至此，旅行者1號36年的漫長旅途讓人類第一次「到達」120個天文單位外的遙遠空間，證實了太陽風在此「吹」到了盡頭，也讓人類意識到自己所處的太陽系不過是宇宙中的滄海一粟。當到了太陽風「刮」不到的地方，旅行者1號也因為距離太陽太遠而無法利用太陽能。它以低於300瓦特的功率運轉，只夠為一盞明亮的燈泡供電。探測器上攜帶兩枚核電池，能夠保證它繼續飛行至2025年。如果以目前旅行者1號每年飛行3.5個天文單位來計算的話，要想飛到距離太陽1光年的太陽系邊界，至少還要再飛1.8萬年才行。有去無還，茫茫宇宙覓「知音」「旅行者1號已經大膽闖入了先前沒有任何探測器到過的地方，取得了科學編年史上最重要的一項技術成就。」NASA科學任務理事會副主席約翰·格倫斯菲爾德說：「隨著它駛入星際空間，人類的科學夢想和科學事業又掀開了新一頁篇章。」更令人稱奇的是，原本科學家只希望旅行者1號能探索木星與土星，沒人想到有天它會進入到星際空間。NASA本打算讓探測器進行為期4年的宇宙航行，而由於旅行者1號採用了優良的控制系統並配有後備運行系統，採用核動力技術以放射性元素鈈作燃料，裝備了防輻射光學玻璃及電子元件等措施，探測器完成原定任務後還越飛越遠，不斷向太空深處進發。目前旅行者1號正沿雙曲線軌道運行，並已經達到了第三宇宙速度。這意味著其軌道再也不能引導太空船飛返太陽系，它將繼續在無垠的宇宙中飄蕩。而即便失去所有的能量，「旅行者1號」依然是人類文明的使者，它攜帶了一張名為「地球之音」的鍍金銅質光碟。被密封在一個鋁盒內，經過特殊處理後，它可以保存10億年。在這張鍍金的唱片上，錄製著人類對外星球生命的問候。光碟的一面錄製有115張照片、55種語言的問候語、還有一段90分鐘的聲樂集錦，其中包括中國的十大古曲之一《高山流水》。如同一位帶著代表著地球文明明信片的信使，旅行者1號將繼續在茫茫宇宙中尋找人類的「知音」。