http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-09-29
美宇航局确认旅行者1号已飞出太阳系
美宇航局确认旅行者1号已飞出太阳系
“旅行者”1号探测器发射于1977年，目前距太阳约180亿公里，是在宇宙中飞得最远的人类探测器。2012年以来，科学家们一直在急切地等待着它飞出太阳系的历史性时刻。
外部限制：这张艺术概念图显示的是美国宇航局的两艘“旅行者”号飞船正在探索太空中的湍流区，即日鞘，这是围绕在太阳周围的带电粒子泡泡的最外层
新浪科技讯 北京时间9月13日凌晨消息，据美国宇航局发布的消息称，旅行者1号已确认飞出太阳系，正式进入星际空间！项目科学家认为，旅行者1号飞船上搭载的仪器显示器已经冲出包围太阳系的日球层区域，现在正航行于恒星际空间。
旅行者1号(Voyager 1)是一艘无人外太阳系太空探测器，重815千克，于1977年9月5日发射，原计划是造访并考察太阳系的外行星，如木星及土星。第一次提供了它们卫星的高解析度清晰照片。它是离地球最远和飞行速度最快的人造飞行器，真正意义上飞出了太阳系，首次进入星系空间。
时至今日，旅行者号飞船距离地球已经大约190亿公里，信号以光速传播也需要走17个小时才能抵达。当年的旅行者项目首席科学家爱德华·斯通(Ed Stone)教授表示：“这是一项重要的里程碑。当40年前我们启动这一项目时，今天正是我们一直以来所盼望的——那就是我们能拥有一艘恒星际飞船。”他说：“就科学角度而言，这是一项重要的里程碑式事件，但这同时也是具有历史意义的，就像当年我们首次完成环球航行，或是人类首次踏上月球表面那样。这一次是我们首次得以直接探索恒星际空间。”
在此之前分析人员早已察觉旅行者1号飞船搭载仪器显示飞船所处环境正发生改变。此次让研究人员最终确信飞船已经离开太阳系的数据来自等离子体波科学设备(PWS)，这台设备设计用于测量旅行者飞船周围环境中带电粒子的浓度。今年4~5月，以及去年10~11月这台仪器的读数显示其周遭空间中质子的浓度上升了100倍。
科学家们在此之前很早就已经预计到，如果旅行者号飞船能够抵达太阳磁场作用范围的外缘就会出现这种粒子的峰值。当科学家们将这台仪器的数据以及来自其它设备的读数综合在一起进行考察之后，他们最终确认旅行者号飞船正式离开太阳系的大致发生时间是在2012年8月25日。在2012年8月25日，旅行者1号当时距离地球约121个天文单位。一个天文单位是指地球到太阳之间的距离。
美国艾奥瓦大学教授唐·加奈特(Don Gurnett)是PWS设备首席科学家，他表示：“这的确是一项非同寻常的事件，令人影响深刻——这是人类首颗飞出太阳系的物体。”
英国皇家天文学家马丁·里斯爵士(Sir Martin Ree)表示：“实在让人感到不可思议，这个人类利用70年代的技术制造的脆弱物体，竟然能够抵达如此遥远的空间。”
尽管旅行者1号现在已经冲出太阳系，遨游于满天繁星之间，但它仍然要受到太阳引力场的影响，就像很多彗星受到太阳引力场影响一样，即便它们距离太阳极其遥远。但从严格定义上来说，这艘飞船的确已经离开了我们大部分人所定义的太阳系，它现在正处于一个完全新鲜的区域。
1977年9月5日，旅行者1号离开地球，仅比它的姊妹飞船旅行者2号晚了几天。截止1989年，这两艘姊妹飞船已经先后完成了对木星，土星，天王星和海王星的勘察。随后它们各自朝着太阳系之外继续飞行，按照估算，它们所携带的钚电池(核动力电池)将持续10年左右，到2025年前后将最终耗竭，届时它们大约20W的电力供应也将最终停止。
宇宙辽阔无边，尽管正以高达每秒45公里的超高速度飞行，在未来4万年内，旅行者1号都将不会抵达任何其他恒星爱德华·斯通教授表示：“未来数十亿年内，旅行者1号将和其它数千亿颗恒星一起围绕银河系的中心旋转。”
然而旅行者飞船的使命并未就此完成。只要它们的电池还能供电，它们的仪器还能工作，它们就会继续沿途对空间环境进行考察。目前旅行者1号飞船所处的环境是亿万年前巨大恒星爆炸之后物质稀释塑造的。科学界已经有间接的证据和理论模型来描述目前旅行者1号飞船所处的环境，不过现在，旅行者1号飞船将有机会首次对这些理论和证据进行直接的验证测量。
著名英国行星科学家弗莱德·泰勒(Fred Taylor)教授对此评价道：“当我还是一名年轻的博士后研究员时，我曾经在美国加州喷气推进实验室和当年的研究组一同工作，制定对外太阳系行星的考察计划，这个项目就是后来的旅行者飞船项目。”他说：“当时我们觉得，能真正对木星，土星进行考察简直就是不可思议，更不要说是天王星和海王星了！而说到让这艘飞船飞出太阳系，当时我们完全就没有考虑过，因为那太遥远了，我们甚至根本没有对此进行讨论，尽管我们其实都知道终有一天这将会发生。而在时隔43年之后，这一天终于到来了，我们的旅行者探测器仍在飞往新的疆界。”(晨风)
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旅行者“姐妹花”
两艘旅行者号飞船分别为旅行者1号和2号均于1977年发射升空，两者前后间隔仅16天。它们先后对木星，土星，天王星和海王星开展了近距离考察。旅行者1号目前已经成为迄今距离最远的人造物体，发出的信号传递到地球需要大约17小时。而作为它的姊妹飞船，旅行者2号则是迄今连续工作时间最长的人类探测器，旅行者2号探测器所在的区域同样观测到了和旅行者1号相类似的环境改变，然而这种改变发生的速度要缓慢的多。全部两艘旅行者探测器都是由美国宇航局喷气推进实验室研制并负责控制的。该项目目前隶属于美国宇航局的太阳物理系统观测台计划，由美国宇航局华盛顿总部的科学任务董事会太阳物理分部提供资助。
宇宙使者携带地球名片
“旅行者1号”上携带了一张铜质磁盘唱片，它有12英寸厚、表面镀金、内藏金刚石留声机针。值得一提的是，唱片中录制了用55种人类语言讲述的问候语“来自行星地球的孩子(向你们)问好”，其中包括四种中国方言(普通话、闽南语、广东话、吴语)，另外还有英语、西班牙语、法语，以及古代美索不达米亚阿卡得语等古老语言。
此外，唱片中还存有115张影像资料，包括太阳系各行星的图片、人类的性器官图像及说明等，这些数据旨在向“外星人”表达人类的问候。
正如已故美国天文学家、科普作家卡尔·爱德华·萨根所说，只有在星际空间中存在有能力进行太空旅行的高级生命时，探测器上的唱片才可能遇到目标并被播放。(只是，这些生命到底能听懂哪一种语言呢？)卡尔高度评价这一做法，他说：“向浩瀚宇宙中发射这个东西，表明这个行星的人类对自己生命的未来充满了希望。”
出色完成任务
“旅行者”号的最初目标是巡视木星和土星，然后传回木星大红斑和土星环的照片。然而它们除了完成这些任务，还传回地球它们获得的很多其他发现：木星的卫星木卫一上正在喷发的火山；木卫二冰封的地表下存在海洋的线索；另一颗木星的卫星；土星的卫星土卫六上存在甲烷雨的迹象。“旅行者2”号随后飞往天王星和海王星。它是迄今为止唯一一艘飞越这两颗带外行星的飞船。旅行者1号把土星作为重力弹弓，借助它飞向太阳系边缘。“旅行者”号任务首席科学家、加州理工学院的物理学教授斯通说：“一次又一次，‘旅行者’号不断呈现令人意想不到的结果，这意味着我们还有很多东西需要了解。”
[新浪网]
专访NASA首席科学家
爱德华·C·斯通
现年77岁的斯通博士是“旅行者”计划迄今为止唯一的项目首席科学家，是“旅行者1号”最权威的发言人。斯通曾经是负责旅行者项目的NASA喷气实验室前主任，还是另外9个NASA飞行器项目的首席调查员。他与“旅行者1号”相伴36年。现在，“旅行者1号”的数据会在第一时间送到斯通位于加州理工学院的办公室。目前，斯通博士正在北京准备参加国际宇航员大会，在此之前，新京报记者电话连线专访爱德华·斯通，讲述他与旅行者号的故事。
谈初衷
起初想让“旅行者”探索四星
新京报：“旅行者1号”是怎样一步步踏上星际之旅的？1977年发射时，你是否预料到会有今天的成果？
斯通：“旅行者1号”是1977年发射的，我们最初的想法是让“旅行者”去探索四个行星：木星、土星、天王星和海王星。
我们也考虑到让它飞往星际空间的可能性，这在我们当时的任务书中有明确的体现。只不过，那个时候我们并不知道日球层有多大，事实上，日球层比我们原想的要大两倍。另外，我们也不知道飞行器可以飞多久，部件会不会损坏，因为大部分的飞行器只能运行20年。
新京报：现在的“旅行者1号”面临的处境如何？
斯通：“旅行者1号”已经离太阳系很远了。太阳风的压力减弱，但外部的压力增强了，这其中有来自五百万到一千万光年外超新星爆炸后带来的宇宙射线。现在的宇宙射线不会在很大程度上影响到“旅行者1号”，但是探测器内部的设备会因为宇宙射线而发生震动。
新京报：如果我们把“旅行者1号”比喻成一辆火车，你如何比喻这30多年来它经过的风景？
斯通：我们发现了太阳系中各种令人惊讶的场景。在“旅行者1号”之前，人们知道太阳系最大的火山在地球上，但当“旅行者1号”经过木星的卫星后，我们看到一个比地球上最大的火山还要大10倍的火山。这之前，我们以为地球是唯一一个大气中存在氮的星球，但“旅行者1号”飞过土星的卫星后，发现上面的氮更密，更多。
我们以为卫星的磁场都跟地球一样有南北极，但“旅行者1号”经过海王星时，发现它的磁场是沿着赤道方向横向分布的；我们以为只有地球上才有地热喷泉，但“旅行者”飞过土星的小卫星海卫一时，发现北极有大量的水汽喷发，而上面的温度只有零下233℃。
随着时间的推移，我们看到越来越多从未发现的东西，知道了从未知道的知识，这是“旅行者”带给我们最有价值的地方。
谈期待
一直等待“旅行者”进星际空间
新京报：在过去的36年中，你们是否担心过“旅行者1号”的安全？
斯通：在飞过木星的时候，我们曾经担心过，因为那附近磁场非常强。因此，我们当时很谨慎，特别是在选择哪些电子仪器运行时。飞行器上面的电子元件已经很旧了，虽然出了一点小故障，但不是破坏性的，这点我们很幸运。
新京报：当你们接收到新的数据，并最终判定“旅行者1号”已经进入星际空间时，你们的感受是怎样的？
斯通：今年4月是最重要的时间，首先太阳出现了大规模的爆发，一年后才到达“旅行者1号”，它的等离子体仪器开始振动，比在气层中强了一百倍，太阳的高能粒子也非常弱，我们这才认为，旅行者1号已经到达星际空间了。
我们非常兴奋，一年前我们还不理解这些数据的意义。现在我们终于可以说，“旅行者1号”进入星际空间是具有里程碑意义的时刻，我们一直在等待。
新京报：现在“旅行者1号”备受瞩目，但之前人们似乎已经忘记了它。对你们来说，过去36年是怎样工作的？
斯通：的确，现在我们处于工作上比较兴奋的时刻。平时，我们的工作就是看各种数据、各种信号，每年开两次会，分析最新的数据，判断“旅行者”探测器所处的环境是否发生了变化。2004年12月，太阳风突然减弱，来自星际的宇宙风增强。此后，各种惊喜不断出现。但在那之前，“旅行者”探测器没有多少意外，我们的工作也很平静。
此前，外界一直在质疑，人类能不能到达太阳系边界？我们的项目每两三年就论证一次，大家最终一致认为，“旅行者”项目很重要，它可以解答人类的谜题。
谈忧虑
不担心“旅行者”遭遇外星人
新京报：对于你和你的团队来说，“旅行者1号”对你们意味着什么？
斯通：对我们来说，这显然是跨越一生的“旅程”。我们工作近40年了，很荣幸参与了这个改变人类对太阳系看法的任务，这是人类第一次探索星际空间，能参与这样伟大的任务，我们都感到很兴奋。
新京报：未来，“旅行者1号”可能会与地球失去联系，也可能会遭遇其他高等文明，对此你是欢迎还是担忧？
斯通：我想这种可能性是很小的。太空真的很渺茫，“旅行者1号”距离下一个恒星还有1至2光年的距离，得花几千年时间才能到达，所以被其他文明发现的可能性是很小的。
新京报：未来还有可能再造个类似“旅行者”的飞船进行类似探索吗？现在“旅行者”上的哪些技术还可以借鉴？
斯通：如果要打造另一艘飞行器的话，“旅行者”上用的热能来源还是有用的，但“旅行者”上的技术大部分已经很老旧了，比如“旅行者1号”上所有的内存加起来非常小，一台智能手机的内存都比它高出24万倍，所以肯定会需要更高级、更有效的智能系统。
新京报：那么，你觉得“旅行者1号”最大的价值是什么？
斯通：我觉得有五方面的价值，一是物理层面的，它去了人造物体从未去过的地方；二是知识层面的，它让人类了解那边有些什么东西；三是技术层面的，让人们了解怎样的仪器、器械可以进行操作让它长时间飞行；四是应用层面，可以让人们去了解怎样可以更好地利用太空；五是人的层面，它实现了在那样的太空环境中，人类物体依然可以运行良好。
本版采写/新京报记者 金煜 韩旭阳 高美
[新京报]
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最早2017年交付
中国商飞公司副总经理罗荣怀昨日表示，原本定于明年首飞的国产大飞机C919研发进度已经延迟。就目前情况而言，大飞机的总装和首飞推迟到2015年，交付时间最早在2017年。
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[新京报]