宇宙有邊嗎?太陽系的邊緣在距地球19300000000公里的地方

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【新唐人北京時間2020年01月19日訊】宇宙有邊嗎?爲擴大搜尋整個宇宙,上世紀60年代,美國航太總署(NASA)首先提出「行星之旅計劃」(Planetary Grand Tour),有意發射一對無人探測器、飛越所有的外行星,向外探索外太空與太陽系邊陲的所有星體,爲人類描繪出更大範圍的宇宙樣貌。

正巧碰上176年一遇的行星幾何排列,美國航太總署(NASA)分別於1977年8月與9月,在佛州卡納維爾角基地(Cape Canaveral),以泰坦3號E半人馬座火箭(Titan IIIE),讓航海家二號與一號發射升空。

什麼是行星幾何排列?只有經過一定時間的運行,各大行星纔有可能出現太陽的同一側較小的角度範圍之內,從而出現所謂的「行星連珠」現象。在上個世紀70年代末80年代初,太陽系中的四大巨行星出現了罕見的幾何排列方式,這使得太空飛船可以沿著特定路徑從一顆行星飛到另一顆行星,不需要多少的燃料就能改變飛船的航向,並且還能利用行星的引力彈弓效應進行加速。在這種情況下,飛向海王星只要12年,而不是通常的30年。

行星連珠( NASA/JPL)

雖然二號早一個月出發,但根據軌道和任務設定,它走了一條較慢的路途,進入軌道後藉助行星間引力,讓太空船能大幅縮減航行時間,不僅成爲成爲了第一艘造訪天王星和海王星的探測器,更藉由176年一遇的行星幾何排列「機遇」,完成造訪四個巨行星(木星、土星、天王星及海王星)的任務。

航海家一號帶著人類向外星生物表達人類的問候

航海家一號在航行途中由於受惠幾次行星重力助推,(所謂的重力助推(gravity assist;也被稱爲重力彈弓效應或繞行星變軌)是利用行星或其他天體的相對運動和引力改變飛行器的軌道和速度,以此來節省燃料、時間和計劃成本。重力助推既可用於加速飛行器,也能用於降低飛行器速度。)導致飛行速度加快(比現在任何一臺探測器都還要快),因此率先於 2012 年 8 月飛出太陽系。

速度較快的航海家一號,自從2012年進入星際空間後,其航行軌道已無法返回地球,目前距離約爲146.7天文單位(AU)(1AU大約等同地球至太陽的距離,也就是大約1.496億公里,光的傳播需要499秒(8.3分鐘),是最遙遠的太空船。

其壽命已遠遠超乎當時科學家的預期,2017年成功遠端重新點火,讓探測器能有足夠電力與地球端通訊,最晚約在2030年前後,航海家一號將完全失去電力支持,切斷與地球的聯繫。飛出太陽系後只有放射性同位素溫差發電機可以用了,這就是一個小型核電池。旅行者號失去電力供給後和普通的隕石沒什麼區別,靠慣性往宇宙深處前進,最終可能會撞上某個天體或被其引力捕獲而墜毀。

特別的是,科學家在航海家1號太空船艙內,放了一張12英吋厚、鍍金錶面的銅質磁碟唱片,內容包括55種人類語言錄製的問候語:「行星地球的孩子(向你們)問好」和各類音樂,向外星生物表達人類的問候。

語言分類中,包含古代美索不達米亞阿卡得語等冷僻語言,還收錄了4種中國方言(國話、粵語、閩南語、吳語)。

航海家二號傳回目前爲止太陽系邊緣最詳細的數據

日前,據《衛報》(The Guardian)報導,已航行42載的「航海家二號」探測器(Voyager 2),繼2018年進入星際空間(interstellar space)後,再次傳出令科學家振奮的好消息,成爲繼姊妹艦「航海家一號」(Voyager 1)之後、從星際空間回傳訊號的探測器,現在距離地球約 193億公里遠。爲未來解密整個太陽系或宇宙樣貌,提供更多寶貴資料,讓科學家得以揭開星際空間的神祕面紗。


航海家一號與航海家二號離開太陽圈之後的位置(NASA)

航海家二號在去年穿越日球層頂(heliopause),成爲史上第2個離開太陽圈的人造物體,並傳回目前爲止太陽系邊緣最詳細的數據,且仍持續回傳數據,數據需要延遲16個小時後方能傳到地球。航海家一號與航海家二號預計會繼續運行約5年,直到電池耗盡。

在太空航行41年,與姊妹艦隻差一個月升空的航海家二號,卻足足晚了6年才進入星際空間。但它的旅程中,爲科學家提供天王星(Uranus)和海王星(Neptune)最清晰的特寫照片。

主導航海家二號計劃的加州理工學院(California Institute of Technology)物理學教授史通(Edward Stone)難掩興奮地說,航海家二號能穿越太陽圈,他感到驚訝:「(當年)我們根本不知道整個太陽系的範圍有多大,更不確定探測器能否支持那麼久,能抵達太陽系邊緣地帶、甚至進入更遠的星際空間!」

太陽圈是太陽能支配或控制的太空區域,太陽圈的邊緣是一個磁性氣狀泡,維護著這個氣狀泡的是從太陽表層大氣噴發的帶電粒子流(電漿),稱爲「太陽風」,而太陽風遭遇到星際介質而停滯的邊界稱爲日球層頂或太陽風層頂,而這個邊界被認爲是太陽系的外層邊界。

《自然天文學》(Nature Astronomy)4日刊登的研究指出,航海家二號遇到的太陽圈邊界比航海家一號遇到的邊界來得更薄且更平滑。這可能是由於航海家一號在太陽極大期(solar maximum,指太陽活動最頻繁的時期,而目前處於太陽活動低落時期),穿越了太陽圈邊界,另一個可能的原因是航海家一號可能越過了一條較不垂直的軌道,導致在太陽圈邊界花費了較長的時間。

航海家二號傳回的數據還引起關於太陽圈整體形狀的爭論,一些模型預測太陽圈應該是球狀,一些模型預測它的形狀是像風筒,而最新的測量結果顯示,太陽圈的形狀比較接近球狀。

太陽繫有邊,那麼宇宙是否也有邊呢?

(轉自希望之聲/責任編輯:葉萍)

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