“太阳系外探测器”陆续飞离 欲破解系外世界之谜

　作为人类已经发射的最重要的两枚系外探测器，旅行者号探测器已经触及了太阳系的边界，一个原本只存在于天文学家理论推想之中，却从未被真正发现过的地区。科学家预计，它们很快就将离开太阳系，继续改写人类行为能达到最远 位置的纪录。 　　然而旅行者号并非人类所进行的太阳系外探索工作的全部。在它们之前，先锋10号和先锋11号已经踏上了没有终点的征途。与此同时，新一代系外探测器也正在紧锣密鼓地研制之中。除了它们，科学家还利用各种形式的望远镜，窥探着宇宙的秘密。 　　陆续触摸太阳系边界 　　中国空间技术设计研究院研究员庞之浩将旅行者1号、2号统称为“走马观花似的航天器”，与之同类群的还有先锋10号、11号。这四个探测器都负载着冲出太阳系的任务。 　　而之所以将这类航天器命名为“走马观花似的航天器”，是因为它们都不是专用探测器。“旅行者2号先后探测了土星、木星、冥王星后，才去探测太阳系外。”庞之浩指出，旅行者号在走马观花后，又将探测太阳系外世界。 　　两枚旅行者号飞船形制大体相同，重约825千克，是先驱者号的3倍多。它配有直径3.66米的地球抛物线天线，还携带着用于探测宇宙线、行星磁场、行星大气成分等11种探测器。此外，旅行者还装备了放射性同位素热电机组，这是供其在远离太阳的黑暗、寒冷空间中所用的。 　　这两枚宇宙探测器要做的事实在太多，除了沿途不断地给太阳系拍照外，它们还被寄予厚望，希望能在飞行过程中碰到外星智慧生命。事实上，在发射旅行者号之前，NASA还曾发射过先锋者10号和11号两枚宇宙探测器。它们的最终目标也是飞出太阳系。为此，这四种探测器都携带着“地球名片”，以期在遭遇外星智慧生命之后，能作一引见。 　　和“先驱者”系列不同，旅行者系列携带的不再是简单的“地球名片”，而是一整套记录地球上各种典型代表意义的声音和图片，也就是被称为“地球之音的”唱片。人们期望，有朝一日，它们会被宇宙中的外星智慧生命截获。那时，外星的朋友们就有可能通过这些了解到地球人的存在。 　　由于飞行轨道不同，1979年3月旅行者2号率先到达木星上空，继而于1980年11月飞跃土星。旅行者1号则在1979年7月飞跃木星，1981年飞跃土星。 　　31年时间里，这对“孪生兄弟”立下了赫赫功勋。正是它们对木星和土星的考察，才使得人们对这两个大行星的认识有了很大提高。它们还发回了数以万计的清晰照片。 　　不过，在它们先后访问土星后，两兄弟就分道扬镳了。其中旅行者1号向上飞出了太阳系诸行星的轨道平面，目前它已经成为离地球最远的人造天体。旅行者2号则在越过土星后，又继续访问了天王星和海王星。最后，它也飞出太阳系诸行星的轨道平面。不过，由于飞行轨道的不同，它多走了许多弯路。 　　当然，两枚旅行者号的终极使命就是冲出太阳边界，达到更远的距离。而发射于1972年的“先锋10号”，如今也已飞出太阳系，但在2003年，科学家挥手与之告别时，NASA喷气推进实验室发现，它竟已偏离预定航向40万千米。而发射于次年的“先锋11号”也是“谬以千里”。科学家们相信，如果这个偏离问题不是出在飞船本身或跟踪站身上，而且此后别的探测器依然故我，继续偏离，那我们就要下定决心，大力批判广义相对论的思想根源了。有趣的是，喷气推进实验室的约翰·安德森之所以在上世纪70年代发现“先锋”探测器的异常，也是为了寻找太阳系外层的未知行星。他们发现了一个比地球引力弱100亿倍的力。奇怪的是，这个力指向太阳系内层而不是外层，似乎是太阳的恶作剧。 　　或许能够拯救地球 　　著名的“先锋号金属板”，上面刻有一个氢分子、人类的外形以及我们在太阳系中的位置。科学家们希望这能向外星智慧生物描述我们的存在。 　　其实，理由无怪乎两条：为了地球生命的未来；为了与外星生命相联系。 　　整个太阳系正在银河系内运动。过去300万年，太阳已经在银河系内走过一个被称为“泡泡”的空间。 　　太阳系能在扑朔迷离中安然行走，靠的是称为“太阳风鞘”的巨大磁场削弱宇宙射线。宇宙射线与气候有关。进化生物学也发现，到达地球的宇宙射线强度与基因突变率等生命演化有密切关系。“研究人员正希望通过继续观测旅行者号所传回的数据，获悉异常宇宙射线和宇宙射线的强度变化。 　　此前，对格陵兰岛和南极冰核的研究发现，14万年前宇宙射线强度比现在高大约20%-40%。2006年，美国科罗拉多大学的帕夫洛夫计算出：当太阳系穿过极密的星际云时，到达地球的宇宙射线剧增，能将“太阳风鞘”压缩到几乎只有地球绕日轨道的大小。这样一来，全球臭氧层将顿失四成。 　　当然，第二个理由也很重要。宇宙形成之初是什么？宇宙中有生命的存在？人类对太空探索的视界能达到多远？这些都是抛给我们的问题。为了问题的解答，天文研究人员在射电望远镜、光学望远镜和空间探测器上三管齐下。 　　SKA全称为“1平方千米阵射电望远镜”，试图建造出世界上最强大的射电望远镜阵列。它将由上百架绵延3000千米的射电望远镜组成，能使我们探索太空的视界扩大无数倍。 　　在光学望远镜方面，则有LAMOST，即大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜。该项目预计在今年8月竣工，是目前国际上最具威力的光谱巡天望远镜。 　　当然，空间探测器也丝毫不敢松懈自己。先锋10号、11号、旅行者号就是对此的一个尝试。 　　新系外探测器，准备！ 　　“太阳风鞘”之外就是星际空间。旅行者1号将从“太阳风鞘”最薄的地方飞出去。这样才算真正飞出了太阳系。目前，NASA预计，旅行者这两艘飞船将至少运行到2020年。届时，旅行者1号飞船将能够悄悄地飞临147个天文单位外的宇宙空间。 　　哪里才是太阳系的尽头？研究人员推测，125个天文单位是最佳估算距离。旅行者1号飞船大约在2014年到达那里。 　　旅行者号毕竟是以太阳系内探测为主，它们无法近距离经过任何恒星———去最近的达半人马座α星也需要几万年。 　　不过，新的太阳系外探测器该上路了。NASA官方网站的消息说，星际边界探测器(IBEX)将于今年夏天发射，这一探测器的使命就是为了探索激波边界和太阳风鞘。 　　美国圣安东尼奥西南研究学院麦克康马斯是该项目的领导研究人员。他指出，IBEX 将带有高能中性原子分析器(ENAs)，可以捕捉太阳风鞘与星际空间的各种变化。 　　而美国约翰·霍普金斯大学的拉尔夫·麦克纳特正与喷气推进实验室一起计划一艘“创新星际探测器”(IIE)。它有望于2014年发射。它能在25年内飞到200个天文单位之处。估计太阳作用的边界在125个天文单位之外。2040年，它将一窥星际空间。