作者：黃湘紅 段躍初

在人類對宇宙的漫長探索旅程中，有一對閃耀的“雙子星”——NASA 的旅行者號探測器，它們宛如無畏的先鋒，跨越數十億英里，為我們揭開了太陽系邊緣及星際空間那神秘面紗的一角，徹底改變了我們對宇宙邊界的認知。

《科學美國人》雜志在 2024 年 12 月 13 日刊登的一篇由 Meghan Bartels 撰寫的文章，深入講述了旅行者號的傳奇故事。旅行者號探測器的設計獨具匠心，其主體結構呈圓筒狀，搭載著多種功能強大的儀器設備。它們裝備了高精度的光學相機，能夠捕捉遙遠天體的清晰圖像，讓地球上的我們得以目睹外行星那壯麗的環帶和神秘的衛星。探測器還配備了先進的光譜分析儀，通過分析天體發出的光的光譜，科學家們可以了解這些天體的化學成分和物理性質，從而推斷出它們的形成和演化過程。此外，旅行者號還攜帶著粒子探測器，用于測量太陽風粒子以及星際空間中的高能粒子，這些數據對于研究宇宙射線的起源和傳播至關重要。

自 1977 年踏上征程以來，這對雙胞胎探測器就肩負著探索外行星的使命。它們先后飛掠木星、土星，旅行者 2 號還額外探訪了天王星和海王星，為人類送回了這些遙遠巨行星的珍貴影像和數據，讓我們首次得以近距離窺探這些神秘世界的真面目。

然而，它們的使命并未隨著外行星探索的結束而終止。當行星觀測任務完成后，盡管儀器設備在老化、能源也在逐漸減少，NASA 科學家們還是決定讓旅行者號繼續前行，向著太陽系的邊界進發。在漫長的旅途中，旅行者號經歷了多個關鍵階段。2004 年 12 月，旅行者 1 號抵達終止激波區域，這是太陽風開始急劇減速的地方；到了 2012 年 8 月，它成功穿越日球層頂，正式進入星際空間。而旅行者 2 號也緊隨其后，在 2007 年跨越終止激波，并于 2018 年 11 月穿過日球層頂的另一片區域。

這些探測成果意義非凡。從科學認知的角度來看，它們讓我們認識到日球層并非是一個簡單、靜態的邊界，而是一個復雜多變、充滿活力的區域。太陽風與星際介質的相互作用在此展現出令人驚嘆的景象，例如在終止激波和日球層頂之間的日鞘區域，太陽物質的運動狀態發生著劇烈的變化，速度減慢甚至出現反向流動。而且，太陽活動的 11 年周期如同宇宙的脈搏，深刻影響著日球層的大小和形狀，使其呈現出周期性的膨脹與收縮，這一現象在探測器收集的數據中得到了清晰的體現。

星際空間的神秘面紗也被旅行者號稍稍揭開。那里有著與太陽系內部截然不同的環境，彌漫著銀河宇宙射線以及來自古老恒星死亡后的塵埃。這些發現讓我們對宇宙的演化和物質分布有了更深刻的思考，仿佛為我們打開了一扇通往宇宙深處歷史的大門，讓我們得以窺探那些遙遠而古老的故事。

專家們對旅行者號的成果給予了高度評價。波士頓大學的空間物理學家 Merav Opher 感慨道：“以前我們總覺得自己對日球層挺了解，可旅行者號這一路走下來，才發現我們知道的不過是冰山一角，它的復雜和動態遠超想象，這也讓我們明白，宇宙還有太多的奧秘等待我們去挖掘。”普林斯頓大學的 Jamie Rankin 也指出：“在旅行者號突破日球層頂之前，我們在地球上做的那些觀測，其實都受到太陽各層的干擾和過濾，而現在它們送回的數據，就像是來自宇宙深處的純凈信息，為我們提供了全新的研究視角，讓我們對太陽與宇宙的關系有了更清晰的認識。”

但旅行者號的探索也并非一帆風順，它們也留下了許多未解之謎。比如，其中一艘探測器出現了多次穿越終止激波的奇特現象，這背后的原因至今仍讓科學家們爭論不休。而且，日球層的整體形狀到底是什么樣的，目前還沒有一個確切的答案，它可能像拖著長尾巴的彗星，也可能像彎彎的羊角面包，甚至可能是一種我們從未設想過的形狀。

盡管如此，旅行者號的價值無可替代。它們就像是宇宙中的信使，為我們帶來了來自遙遠星際的珍貴信息，激發了無數人對宇宙的向往和探索欲望。雖然它們的儀器終有一天會停止工作，但它們所開啟的探索之旅將永遠銘刻在人類探索宇宙的歷史長河中，激勵著一代又一代的科學家勇往直前，去追尋那無盡的星辰大海，努力拼湊出宇宙完整而壯麗的畫卷。

參考文獻：

NASA’s Beloved Voyager Probes Find Puzzles beyond the Solar System｜Scientific American

來源: 科普文訊