发射至今44年,已飞出日球顶层的旅行者

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最近,地球上有SpaceX星舰原型机在忙着测试,火星上有NASA机智号直升机在忙着起飞,中国天问一号绕火星择机降落。而太阳系边缘,也有目前飞得最远的人造探测器旅行者1号(Voyager1)在忙着传回数据。对这台正在星际空间摸索的探测器来说,每一天所见所闻都是全新体验。

NASA于年代发射的旅行者1号与旅行者2号,让科学家对太阳系边界有更深一层认识。年6月17日NASA公布,经过35年飞行,旅行者1号已飞出太阳系边界日球层顶(Heliopause),成为首个离开太阳系的人造物体;年11月5日,科学家再证实旅行者2号遨游42年后也飞出日球层顶,成第2个离开太阳系的人造物体,且这两台探测器分别沿不同方向离开太阳系。

这些年来,旅行者1号一直以每秒17公里的速度穿梭在宇宙中,每一年约与我们拉开3.5天文单位距离,逐渐将太阳系抛在身后,然而根据最新发表的研究,它至今仍在将探测数据发送回地球。

▲太阳系边界。(Source:NASA)

我们都说星际空间充满星际介质,但那里其实是比想像中还要空旷稀疏的地方,即使在星际介质最稠密区域,分子数量都比地球海面上同体积内的分子数量低上兆倍,也因此,多数情况下旅行者1号很安静,毕竟没遇上什么东西。但每隔几年,旅行者1号就会发回些电浆和尘埃探测数据,此时便是科学家群起分析之际。

麻省理工学院天体物理学家JonRichardson团队最新研究就发现,太阳引力对旅行者1号的影响仍远远超出日光层顶,可能迫使科学家重新思考太阳系边界的真实形状:标准观点认为日光层顶形状如彗星,一边呈现弧形而另一边较细长。

然而旅行者1号在年探测到周遭磁场强度出乎意料的跃升,如果星际空间磁场比预期值还大,可能会使其像紧身衣一样挤压日光层顶的膨胀与收缩,导致日光层顶看起来更加球形。

此外,JonRichardson团队此前曾从卡西尼号数据中发现高能中性原子,研究人员认为这些中性原子来自日球层顶附近,由于它们的数量与太阳黑子周期同步,且几乎同时在各个方向变化,当时结论便是日球层顶应该偏向圆形。

不过这种说法在其他科学家眼中尚有争议,比如天文学家NathanSchwadron认为高能中性原子不一定来自日球层顶附近,且就算数量随着太阳周期跟着增加减少,其变化也仅是反映了日光层电浆变化,卡西尼号的数据并无法推敲出日球层顶形状。

太阳影响力可能比想像中大

究竟当太阳黑子变化时,日光层顶会跟着膨胀或收缩吗?还是维持稳定?无论日光层确切形状为何,旅行者1号和旅行者2号都只会继续远离,到今年年底,预计旅行者1号将距离太阳个天文单位,飞船的信息以光速传播,也需要超过21小时才能到达我们手上;旅行者2号离我们也将达个天文单位,且到了年将超越已失联的先锋10号,成为距离我们第二远的探测器。

旅行者1号与旅行者2号都可以检测到太阳爆发导致星际介质中的电子振荡时,所产生的无线电波,随着新的太阳周期预计于年达到极大期,爆发事件将更加频繁,目前测量结果已表明探测器附近的星际介质密度增加,但是没人知道接下来还会发生什么事。

旅行者号的星际通信能力是如何实现的?

说了这么多,大家可能感兴趣,一个44年前的探测器,距离地球如此之远,是如何可以把信息传回地球的?以下的文章来自知乎,比较详细的解释了旅行者所用到的通信技术。

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