178亿公里外,探测器遭遇3万度“火墙”,人类被困在太阳系中?

2020-11-24 07:53:34 火星一号

人类长时间在太空中飞行面临诸多挑战,所以人类亲自到过的最远星球只是地球的近邻——月球。但无人探测器可以代替人类飞到更遥远的星球上,甚至朝着太阳系之外飞去。

1977年,美国宇航局(NASA)的旅行者2号踏上了前所未有的星际之旅。它先后造访了太阳系中最大的四颗行星——木星、土星、天王星以及海王星。经过这几大行星的引力加速,让旅行者2号获得了摆脱太阳引力所需的逃逸速度,使它在没有动力的情况下,也能靠着惯性冲出太阳系。

然而,当旅行者2号深入太阳系边缘时,却遭遇了超高温的“火墙”。那么,太阳系深处的“火墙”究竟是什么?它会阻碍旅行者2号乃至未来人类飞出太阳系吗?

在2018年,旅行者2号开始进入太阳风层顶,那时它位于178亿公里之外。由于太阳的强烈电磁活动,它会向外释放出高能粒子流,形成太阳风。这些太阳风会不断向外扩散,直至遇到来自星际空间的介质,由此产生一个包裹太阳系的巨大太阳圈,其边界被称为太阳风层顶。

通过旅行者2号携带的等离子体分析仪,天文学家能够第一次探测太阳系深处的等离子体状态。结果发现,在太阳风层顶和星际空间并非直接相连,它们之间还隔着一堵炽热的星际等离子体墙。

据估计,“火墙”的温度至少为3万度,最高可能达到了5万度。它的宽度达到了2.2亿公里,这相当于地球和太阳之间距离的1.5倍。那么,“火墙”这么高的温度会让旅行者2号直接气化掉吗?难道人类无法离开太阳系吗?

虽然“火墙”的温度高达几万度,但它并不会摧毁旅行者2号,因为旅行者2号在那里所能接收到的热量其实非常少。注意,温度和热量是两个概念,温度越高并不意味着热量越多。

温度反映了粒子的平均动能大小,粒子的热运动越剧烈,平均动能越大,温度也就会越高。但如果粒子的密度非常低,即便温度再高,单位空间中的热量也会非常少。

由于“火墙”中的等离子体极为稀薄,旅行者2号在那里所能接收到的热量极少,所以它能够安全地在“火墙”中穿行。事实上,在那里飞行的旅行者2号会陷入接近绝对零度的超低温,因为整个宇宙的平均温度极低,只比绝对零度高了不到3度。

如今,旅行者2号已经穿过“火墙”,飞入充满星际介质的浩瀚空间中。由于太阳引力的作用,没有动力的旅行者2号会不断减速,目前相对于太阳的速度为15.3公里/秒。不过,旅行者2号的速度始终高于它所在位置的太阳系逃逸速度,所以太阳引力终究无法把它拽回去。

旅行者2号目前已经飞到了188亿公里之外,但还远未真正飞出太阳系,它只是离开太阳风层顶的防护,接触到星际介质而已。太阳系的半径估计为1光年,也就是9.46万亿公里,以旅行者2号目前的速度,它还需大约1.96万年的时间才能离开太阳系。

旅行者2号让我们直观地感受到了宇宙之浩瀚,人类在很长的时间内将会被困在太阳系中。除非未来能够制造出亚光速飞船,或者基于虫洞进行空间穿越,否则人类就连冲出太阳系都做不到。

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