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“旅行者1 号”飞出了太阳系?别开玩笑了!
作者: 发布时间:2018-02-12 阅读次数:

  10月下旬,美国宇航局公布的消息称,旅行者1号探测器已经飞出太阳系。其主要依据是“旅行者1号”上的有效载荷测量所得数据表明,它已经离开太阳的日球层区域,处于恒星际空间,因此得出上述结论。 

  迄今为止,人类有5个探测器处在最终将离开太阳系的轨道:“先驱者10号”“先驱者11号”“旅行者1号”“旅行者2号”,以及探索冥王星的“新视野号”。 

  其中,“新视野号”发射的时间较晚,目前飞行距离并不远。而“旅行者1号”和“旅行者2号”这对孪生兄弟分别在19779月和8月发射,但在借助木星和土星进行引力加速时走了不同的方向,所以导致两者的速度有一定差异。 

  在完成了既定目标之后,本来“旅行者1号”是有机会顺访冥王星的,但该项目科学家团队希望获得更多有关土星最大的卫星土卫六的信息,因此牺牲了这样的机会,而是对土卫六进行了更多的观测。也正是由于这样的原因,使得“旅行者1号”获得了更快的速度,目前已经飞到距离太阳超过200亿公里的地方。 

  由于上述5个探测器的飞行速度都超过了相对于太阳的逃逸速度,因此,或早或晚它们都将飞出太阳系,成为环绕银河系中心运行的人造天体。但是对于目前飞得最远的“旅行者1号”是否已经飞出了太阳系,则存在很大的争议。 

  由于太阳磁场的作用范围有限,太阳风在距离太阳较远时也会变得比较弱,这就导致在距离太阳达到大约180亿公里时,来自太阳系以外的质子等带电粒子的浓度会有显著增加,而那个地方就是日球层以外的空间,同时也是美国宇航局声称“旅行者1号”已经离开太阳系的主要依据。 

  然而,判定一个物体是否离开了太阳系,显然不能仅以这样的标准来界定。 

  在太阳诞生之后的数十亿年里,太阳的磁场是在不断变化的,太阳风的强度也在不断地变化,因此日球层的边界并不一直是固定的。然而数十亿年来太阳的质量一直是很稳定的,因此以引力的作用大小作为是否离开太阳系的标准更为合理。 

  虽说理论上而言,万有引力可以作用到无限远的地方,但是对于一个具体的天体而言,还是可以界定它的引力范围的。 

  以地球为例,无论多远的物体都会受到地球引力的作用,但由于地球在围绕太阳运转,当物体与地球的距离达到约150万公里时,之前主要受地球引力作用的物体将逐渐变为主要受太阳的引力作用,这就是所谓的希尔球或洛希球的定义。判断一个物体是否离开了地球就是以150万公里为界。 

  由于太阳带着太阳系的所有成员围绕着银河系的中心旋转,距离银河系的中心大约2.61万光年,行进的速度大约是240公里/秒,每2.26亿年绕银河系1圈,因此我们很容易判断,当一个物体距离太阳足够远,银河系中心对它的引力将超过太阳对它的引力时,就可以判断这个物体已经离开太阳系,而成为围绕银河系运转的天体了。 

  根据万有引力定律公式我们不难算出,这个距离大约为3.05光年,也就是大约29万亿公里。目前,“旅行者1号”远离太阳的速度约为16.987公里/秒,按照这样的速度,至少要5万多年以后才能离开太阳系。 

  反而言之,目前,“旅行者1号”距离太阳200亿公里,作为太阳系重要组成部分的柯伊伯带其范围就远远超出这个数字,可以达到700亿公里以上。而那些周期超过200年,甚至数千年才接近太阳1次的长周期彗星,则来自范围超过1光年的奥尔特星云,显然它们也是太阳系的成员。 

  此外,科学家一直怀疑有可能存在第九颗大行星,与太阳的距离比海王星远得多,也有可能达到200亿公里以上。 

  综上所述,包括“旅行者1号”在内的深空探测器,距离飞出太阳系还至少需要几万年的时间。 

  目前,人类掌握的化学火箭推进技术和电推进技术,还无法将飞船加速到很高速度,即便未来人类掌握了受控核聚变技术,可以制造出利用核聚变提供动力的大型飞船,也只能帮助人类征服海王星范围内的太阳系天体。受物理学原理的限制,对于平均寿命不到100岁的人类来说,还无法获得离开太阳系、造访附近恒星的能力。 

  所以,除非对物质世界和物理学基本规律的认识在未来有质的飞越,完全颠覆了现在的认知体系,否则人类及其制造的航天器是不可能离开太阳系的。(杨宇光) 

 

   《飞天科普周刊》

 
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