天文学家爱德华•斯通(Edward Stone)关于旅行者号的问答

 

　　问：你能给我们介绍下有关旅行者1号进入星际空间的确切日期、时间吗？以及当时它与地球和太阳的距离是多少？

 

　　答：旅行者号科学团队认为，旅行者1号在2012年8月25日就进入了星际空间。这一结论是基于2012年8月25日观察到的带电粒子变化，以及2013年4月到5月获得的磁场数据和新的等离子体数据而做出的。新的等离子数据促使研究团队确认，旅行者1号已经进入了星际空间，但时间只能精确到2012年8月。不过，在太阳圈(太阳风吹入星际物质空间中造成的气泡)内外的带电粒子于2012年8月25日出现了永久性的改变，这一改变发生在一段为期13个小时的时间内，因此我们无法精确事件发生的时刻。旅行者1号当时距离太阳183亿公里，距离地球182亿公里。

 

　　问：为什么这会被定义为一个历史事件？

 

　　答：旅行者1号是距离我们最远的人造物体。我们之前还从未进入过星际空间。它代表了历史上的首次壮举，与麦哲伦第一次环球航行、1962年水手2号第一次飞掠过金星(人类第一次成功接近其他行星)，以及阿姆斯特朗第一次踏上月球等历史事件相比都毫不逊色。

 

　　问：旅行者1号进入的是一个什么样的环境？

 

　　答：旅行者1号进入了一个崭新的环境，超出了太阳释放的等离子体(太阳风)的范围，进入到星际空间等离子体的怀抱。等离子体广泛存在于宇宙空间中，是带电粒子最稠密和运动最缓慢的形态(霓虹灯的灯光就是等离子体的一个例子)。等离子体也是判别旅行者1号是否处于太阳圈内部的最重要标志。太阳风从太阳表面向四面八方流出，如果旅行者1号突破了太阳圈，那其周围的等离子体就会发生改变，此时观测到的将是从附近其他巨大恒星在数百万年前放射出来的等离子体。

 

　　目前旅行者1号仍能探测到部分太阳磁场和带电粒子效应，即还能感受到太阳的影响。科学家并不确定旅行者1号什么时候才能到达完全没有太阳影响的星际空间。

 

　　问：我们如何知道旅行者1号处于星际空间中？

 

　　答：旅行者1号的团队称，从2013年4月旅行者1号上等离子体波设备获得的新数据可知，旅行者1号在2012年8月25日进入了星际空间。在2012年3月左右，太阳发生了一次突然的物质喷发，这些物质经过了13个月才到达旅行者1号当时所处的位置，并使其周围的等离子体发生了振动。旅行者1号探测到了这些振动——研究团队8年来首次探测到这一类型的声音——并将最近的数据反馈回来。科学家据此推测旅行者1号在2012年8月进入了这片密集的等离子体中。有关旅行者1号听到了什么，可以在以下这个网址(http://www.nasa.gov/voyagerinterstellar)的视频中找到答案。

 

　　问：这些太阳事件发生的频率如何？

 

　　答：在活动高峰期，太阳在一天之内可以有好几次日冕物质喷射，或太阳物质喷射。这段时间被称为太阳活动高峰。旅行者1号和2号分别于1983年到1984年、1992年到1993年探测到了大规模的日冕物质喷射。这些大规模喷射能导致太阳圈内产生可探测的无线电波。不过，圣帕特里克节(每年3月17日)时出现的太阳风暴并不被认为是大规模的喷射，也没有形成可探测到的无线电波。旅行者1号刚刚探测到的等离子体振荡，只有当其处于星际等离子体中时才能探测到。旅行者1号十分走运，圣帕特里克节的这次太阳风暴正好影响到了它所处的区域，并使其周围的等离子体发生了振荡。

 

　　问：我们怎么知道旅行者1号探测到的就是星际等离子体？

 

　　答：旅行者1号在2013年4月所探测到的等离子体密度很大，比旅行者2号同一时间在太阳圈外层探测到的等离子体密度大40倍。这种差别非常显著。等离子体密度的变化，也在旅行者科学团队的预计之中。

 

　　问：你如何确定已经到达了星际空间？

 

　　答：旅行者科学团队预计会出现的几个关键变化都出现了，如高能粒子的变化，以及等离子体密度的显著变化。这是我们预计会在星际空间中见到的。

 

　　问：为什么旅行者科学团队说的是2012年8月25日，而不是2012年8月？

 

　　答：等离子波科学团队根据他们的数据推算，旅行者1号在2012年8月进入了高密度的等离子体中。因为这是一个推算，所以存在着某些不确定性。但我们所知道的是，太阳圈内部的粒子(太阳粒子)在2012年8月25日已经基本消失，而此时星际空间的粒子急剧增加。因此旅行者科学团队认为已经有足够证据说明：2012年8月25日就是人类首次进入星际空间的日期。

 

　　问：为什么旅行者号团队的科学家没有更早地知道，其实旅行者1号早在一年多前就已经进入了星际空间？

 

　　答：旅行者号科学团队首先要有等离子体的数据，然后还需要一段时间对其进行分析。从2012年8月25日获得的数据显示，来自太阳圈内部的低能量带电粒子已经基本消失，而来自太阳圈以外的高能量粒子突然飙升到最高水平。这是到达星际空间的两个关键标志。

 

　　这些变化也是旅行者1号在经过太阳层顶(heliopause)时所预计出现的。太阳层顶是太阳圈与星际空间之间的边界，太阳风在此与星际物质达到平衡。此外，科学家还预计，当旅行者1号进入星际空间磁场时，其周围的磁场方向将出现一次突然的变化。接下来对磁场数据的分析显示，并没有变化发生。科学团队当时认为旅行者1号可能还停留在太阳圈以内。旅行者1号上面并没有正在工作的等离子体探测器，因此科学家需要借助别的方法来探测等离子体。太阳风暴刚好提供了一次绝佳的机会。

 

　　问：如果大自然没有帮我们这一把，即太阳的这次周期性喷发没有出现的话，情况会有什么不同？

 

　　答：如果在2012年3月没有发生这一次太阳物质喷射，或者这些物质没有到达星际空间的话，旅行者号的科学团队还将继续寻找其他间接的方法，来了解旅行者1号所处的等离子体环境。他们唯一的策略就是观察有哪些东西发生了改变。例如，他们会探测磁场的方向或强度是否会突然发生改变。当然，他们也会一直关注带电粒子的变化。

 

　　问：为什么在过去科学家会谈论磁场作为星际空间的标志之一，但现在不再这么说？

 

　　答：由于旅行者1号不能对等离子体进行直接的观测，因此科学家利用磁场变化来代表等离子体的变化。旅行者1号的等离子体设备——用于测量等离子体的密度、温度和速度——早在1980年就已经停止工作，当时它刚刚完成了最后一次行星飞掠。因为太阳的等离子体携带有太阳放射出来的磁场线，而星际等离子体则具有星际空间的磁场线，因此科学家认为，通过观测这些磁场，我们可以了解其等离子体环境。一旦从等离子体波设备上获得了确切的等离子体数据，我们就可以确凿地说明等离子体发生了改变。这种改变正是科学团队所要寻找的关键证据。

 

　　问：现在旅行者1号距离我们有多远？

 

　　答：旅行者1号距离太阳和地球大约有190亿公里(2013年9月9日的数据)。

 

　　问：旅行者2号情况如何？它是否接近过星际空间？

 

　　答：尽管旅行者2号最先发射，但它还没有接近过星际空间。我们从等离子体设备的探测结果得知，旅行者2号还处在太阳圈内。我们正在密切关注旅行者2号的数据，并已经展开对这些数据的分析。旅行者1号与太阳的距离比旅行者2号还要远大约34亿公里。它们以不同的方向运行。旅行者1号的方向更向北，而旅行者2号则更向南。

 

　　问：旅行者1号和2号还能工作多长时间？

 

　　答：旅行者1号和2号上面的磁场和粒子探测设备还能工作到2020年。在旅行者1号的扫描平台上，只有紫外线探测设备还在反馈数据，尽管通过这些数据并不能辨别出太阳圈和星际空间，美国航空航天局(NASA)也已经没有资助有关这一设备的任何科学团队。2014年该设备将被关闭，以为其他设备保留电力。到2020年，由于电能有限，旅行者号的引擎将开始逐一关闭磁场和粒子设备。科学家预计，最后一个科学设备将工作到2025年。

 

　　放射性同位素热电发电机每年产生的功率不到4瓦，因此科学家需要确定哪种设备是传回太阳圈和星际空间关键数据的优先设备，并将其他设备逐一关闭。目前加热器等其他一些航天器设备已经被关闭。

 

　　在2025年以后，我们就将收不到有关的科学数据，但旅行者号的工程数据还将在之后几年中继续传回。旅行者1号和2号或许可以在2036年左右成为深空网络(Deep Space Network)的一部分，这需要取决于它们还保存有多少电能，即是否还能向地球传回数据。

 

　　问：旅行者1号将去向何方？它什么时候到达那里？旅行者2号呢？

 

　　答：旅行者1号正在以每年3.5天文单位(AU，1AU相当于地月平均距离149597870700米)速度离开太阳系，方向是与黄道平面成35度夹角向北，大体是太阳向点(Solar Apex)的方向(太阳相对于附近恒星的运动方向)。旅行者1号离开太阳系后将向着蛇夫座的方向飞去。到公元40272年(距今38259年后)，旅行者1号将到达距离小熊座一颗模糊恒星(称为AC+79 3888)1.7光年的地方。

 

　　旅行者2号正以每年3.1天文单位的速度离开太阳系，方向与黄道平面成48度夹角向南，朝射手座和孔雀座的方向飞去。在大约4万年后，旅行者2号将到达距离一颗名为Ross 248的恒星1.7光年的位置，这颗小型恒星位于仙女座。