旅行者號的遭遇表明, 人類仍未能離開太陽系, 數百年才能碰到邊

是時候做準備了

宇宙中有一顆神奇的湛藍色星球，它就是我們的地球。根據已知的科學知識，我們可以推測地球大約已經46億歲了。在漫長的歲月裡面，我們的地球經歷了各種神奇的變化，從不適宜居住，到恐龍稱霸地球。

一顆小行星撞擊之後，毀滅了大部分的生物，但隨之而來的是新生命的誕生。而我們人類，就已經在地球上生活了數百萬年。

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太陽系

中的行星壽命完全取決於太陽，而太陽已經走過了一半的歲月。太陽黑子爆發會形成太陽風暴，宇宙中的一些恆星在演化末期會發生劇烈爆炸。宇宙中對地球的威脅無處不在，地球自身的生命迴圈也受到溫室效應的不斷破壞。

如今，我們還能在地球上安然生存。但前述種種跡象讓我們不得不為後代尋找更多的出路。如果地球最終會走向毀滅，我們現在就要開始做一些準備工作。

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除了地球，我們還需要尋找另外一顆宜居的星球，將地球的文明和生命帶到那裡，繼續繁衍生息。這顆星球最好要比地球的年紀要小一些，星球上也要和地球類似的適合生命生存的條件。

漫長的尋找過程

人類開始了漫長的尋找過程，航天技術的進步也讓我們的足跡越走越遠。我們實地登上了月球，傳送

探測器

到達了火星表面，也探測過了太陽系中其他離我們較遠暫時無法抵達的星球。不過非常遺憾，暫時沒有發現可以包容生命的星球。火星是目前距離地球最近的類地行星，但是也需要進行一些改造才能適合人類居住。

太陽系沒有我們的另一個家園。我們要走出太陽系，在宇宙更多的宜居帶中去尋找。而液態水的存在是生命產生的基礎條件。

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1930年，太陽系最小最遠的行星冥王星被發現。冥王星的半徑為60多億公里，如果以冥王星為界，太陽系的直徑大約為120億公里。隨著科技的進步，我們發現太陽系的邊界遠遠不止這些。

地心說

按照古時候的說法，天圓地方，地球是一塊四四方方的平地，而天空像一個穹廬籠罩著大地。到後來，人們發現了其他行星和太陽，也認識到了地球是一個靜止不動的球體。但那時候，人們認為太陽是圍繞著地球在轉，這就是地心說。

日心說

天文學家哥白尼1543年提出了與此相對的日心說：太陽是宇宙的中心，地球和其他行星都是繞著太陽轉動的。地心說一直是歐洲天主教教會公認的世界觀。

而日心說的出現挑戰了教會的權威。布魯諾為了捍衛真理，被燒死在羅馬鮮花廣場。日心說實際觀測結果相符，逐漸被人們所接受。

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太陽系的構成

1929年，人們又觀測到了宇宙在高速膨脹。隨後天文學家伽莫夫正式提出了宇宙起源的大爆炸學說。爆炸後形成的氣體物質凝聚成星雲。星雲中又逐漸產生了各種天體。包括現在的太陽系。

46億年前，一個巨型星際分子云的引力坍塌形成了太陽系。坍塌後大部分質量都集中到了太陽，太陽系中其他天體受到太陽引力約束，圍繞著太陽不斷地執行。

太陽系主要有8大行星，質量最大的是木星。還有一些較小的天體組成了太陽系中的小行星帶，小行星帶中的行星數量達到了數百萬顆，太陽系中還有一些呈雲霧狀的數量巨大的彗星。八大行星距離太陽從近到遠依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

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雖然距離遠近有差別，但這些主要的行星按照一定的規則有序地排列著。並且沿著各自的軌道，不間斷地以逆時針方向圍繞太陽公轉。

太陽系中主要有5條小行星帶，這些小行星帶距離太陽大約2。17-3。64天文單位，我們一般提到的小行星帶指的是位於火星和木星軌道之間的主帶。

我們將太陽系按照與太陽的距離遠近劃分為不同的5大區域。其中內太陽系和中太陽系的範圍內分佈著太陽的8大行星，再往外就是柯伊伯帶。而太陽風無法推動星際介質的邊界就被稱為日球層頂。在日球層頂外還有一個球狀星雲，稱為奧爾特雲。這也是目前已知的太陽系最外側的物質了。

銀河系

中有1000-4000億個星系，由以上5大區域組成的太陽系在銀河系中只是塵埃般的存在。那麼我們可能在銀河系中找到另一個居所嗎？

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要回答這個問題，我們先要走出太陽系才能找到答案。隨著人們對於太陽系認知的逐步加深，太陽系的邊界也在不斷地擴充套件。我們必須首先確定哪裡才是太陽系的邊界。當超出了這個邊界的時候，我們就才算是真正地離開了太陽系。

太陽系的邊界

現在主要有兩種方式確定太陽系的邊界。剛才講到了太陽系有5大區域，已知最外緣的區域是奧爾特雲，那我們首先介紹的是以奧爾特雲作為太陽系邊界的界定方式。

太陽系中主要的8大行星發現時間各不相同。在人類有歷史記錄之前，就已經發現了金星，火星在史前時期就被占星師發現了，古代時又陸續發現了水星和木星，17世紀又發現了土星。在當時，土星是已知太陽系中最遠的行星，距離太陽大約9。6天文單位，其中，1天文單位=149600000千米。

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1781年，人們發現了天王星。1846年，海王星又進入了人們的視線。於是太陽系的外緣又被進一步擴大，從9。6天文單位擴大到40天文單位。

柯伊伯帶

再往外走，就來到了柯伊伯帶了。科學家發現，海王星軌道外側有一個天體密集圓盤狀的區域。這個區域距離太陽30-100天文單位，充滿了一些塵埃冰凍物質，它們像小行星一樣圍繞太陽執行。這個類似於小行星帶的區域比小行星帶的範圍寬20倍左右。

這個地帶最開始是由美國天文學家倫納德提出假設。十幾年後，柯伊伯進行了證實。於是人們就把這個地帶命名為“柯伊伯帶”，於是，柯伊伯帶成為了太陽系的新邊界。

太陽系中存在著大量的彗星。彗星的來源一直是一個謎。荷蘭天文學家奧爾特提出了原雲假說：在距離太陽約15萬天文單位的邊緣區域，有一個被稱為“原雲”的球狀雲團。彗星就是由其中的物質組成的。

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原雲就像一個巨大的雲層一樣包圍著整個太陽系，科學家將原雲以奧爾特的名字命名。奧爾特雲就是彗星的主要故鄉。

奧爾特雲

科學家普遍認為，奧爾特雲是50億年前太陽系形成後的星雲殘物。最初，奧爾特雲內的物體存在於8大行星區域內。然而，它們卻經常受到大行星的引力影響。引力將這些物質向太陽系外側推出。

大行星的引力十分強大，使得這些物質以拋物線地形式散佈到了太陽系最外層，最終停留在柯伊伯帶的外面。奧爾特雲所佔空間非常大，共分為內層環形雲團和球形外層雲團，外層雲團半徑為0。32~0。79光年，內層雲團半徑為0。03~0。32光年。內層雲團含有的彗星核數量比外層多幾十甚至幾百倍。

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奧爾特雲呈現獨特的圓球形狀，因為處於太陽系的最外層，雲層中離太陽最近的點距離約為0。03~0。08光年，離太陽最遠的點約為1。58~3。16光年。還有一種界定方式比奧爾特雲的範圍要小一些，以太陽風失去動力的地方作為太陽系的邊界，這個邊界就是日球層頂。

太陽風

太陽最外層的大氣是日冕，日冕中的溫度超過了100萬開爾文，其中粒子能量電荷超過1千電子伏特。從大氣中射出的超聲速等離子體帶電粒子流就被稱為太陽風，太陽風的移動速度很快，約為400~800公里/秒地球上的風是運動中的空氣，由氣體分子組成。

太陽風的組成物質比原子還小，是由質子和電子組成。因為流動效應和空氣流動十分相似，太陽風因此而得名。太陽風的密度比地球上的風密度小多了，太陽風的密度為每立方厘米有幾個到幾十個粒子，而地球風的密度為每立方厘米有2687億億個分子。

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雖然看上去十分稀薄，但是太陽風的風速可不小。地球上12級颱風的風速是每秒32。5米以上，太陽風的風速卻是地球風速的上萬倍。因此，太陽風有著較大的動能，能夠克服太陽的引力向星際空間膨脹。在膨脹過程中，太陽風的動能也在不斷地減弱，最終失去動力。沒有動力，太陽風就不能繼續推動星際介質。太陽也就相應地失去了控制力和影響力了。人們把這個區域劃定為太陽系勢力範圍的邊界。這個邊界也有個專門的名稱：日球層頂。

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太陽風的能量來自於太陽耀斑等氣候現象，科學家們能夠透過太空探測器觀測到這些現象，從而找到了太陽風的活動範圍。科學家們透過捕捉太陽風中的粒子數量，來確定太陽風最後消散的邊界。他們發現這個邊界在冥王星的軌道之外。也超過了柯伊伯帶。

太陽風確實能夠吹得很遠。但是不管多麼強烈的太陽風最後都消散在奧爾特雲的區域內。因此，目前能夠確定奧爾特雲是公認的太陽系的最遠邊界。

探尋更遠的星系

在太陽系的8大行星中，只有地球上面誕生了生命。其他任何行星都不具備生存的條件。太陽系中的其他小行星就更無法容納人類生存。可以說，人們已經完成了太陽系內的探測但一無所獲。各國紛紛嘗試傳送太空探測器去探尋太陽系外的空間。銀河系中還有更多古老的星系。

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科學家們希望找到類似地球甚至高於地球的文明，以及在這些星球上生活的生命體，這是全人類都面臨的生存問題。

地球的資源已經不堪重負，廣闊的宇宙空間孕育著無限可能，因此各國都制定了各種太空探索計劃。

“水手計劃”

已知目前走得最遠的是美國宇航局NASA發射的兩個宇宙探測器。二十世紀六、七十年代，美國宇航局NASA主導了一項外太空探索計劃：“水手計劃”。計劃發射了十個宇宙探測器。探索火星、金星、水星等太陽系行星。

十個探測器中有7個成功發射升空並進入預定軌道執行，其中的“水手11號”和“水手12號”就變成了“

旅行者

1號”和“旅行者2號”。這兩個探測器不僅需要完成對太陽系中行星的探索還需要探索太陽系的邊界最後要進入太陽系外的星際空間探尋地外生命。

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“先驅者計劃”

在水手計劃之前，美國還實施了一個無人行星探測計劃：“先驅者計劃”。該任務中最為著名的是“先驅者10號”和“先驅者11號”。它們也完成了對於內太陽系和外太陽系一些行星的探測。不過受限於當時的技術條件，探測影象不是非常清晰。這兩顆宇宙探測器上都攜帶了一塊特殊的金屬板傳遞資訊。

金屬板上刻有人類男女的形象和太陽系的位置。在最後一次與它聯絡時，它已在距離地球120多億公里的太空中了。不過到了1997年，NASA無法建立和它的常規聯絡，先驅者計劃不得不終止。

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更加先進的探測器？

不過隨著航天科技的進步，人類有了更先進的探測器和推進系統。又遇到了幾十年難遇的引力助推視窗期。於是，在1977年，旅行者一號和旅行者二號先後發射升空。人們寄希望於它們能夠飛出太陽系。

這兩顆探測器上比先驅者探測器攜帶的地球資訊更多。它們攜帶的鍍金銅板唱片中錄製了50多種人類的語言。還錄製了一段時任聯合國秘書長庫爾特·瓦爾德海姆的問候和時任美國總統卡特的問候。

在飛出太陽系之前，旅行者1號的探索任務是順帶拜訪木星、土星。旅行者2號還需要探測天王星和海王星。它們發現了此前人類無法觀測到的情況。木衛一上面還有火山。土衛六上空有濃密的大氣層。探星任務結束之後，它們開始了星際探索之旅。

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目前飛行距離最遠的宇宙探測器

1990年2月14日，美國宇航局NASA向旅行者1號發出拍攝的指令。旅行者1號將方向轉回地球，向著出發的家園進行拍攝。因為太陽系太大了，就算用廣角鏡頭也無法一次性拍完它的全貌。旅行者1號只能一點一點的移動角度，拍攝了一組照片才將太陽系完全覆蓋。

研究人員從中挑選並剪輯拼接成為目前最完整的首張太陽系全家福。在全家福中，地球只是很小的一點。科學家把能看到地球位置的這個區域截取出來放大。成為天文史上最著名的一張照片“暗淡藍點”。

拍完這組照片後，旅行者1號就關閉了照相機的電源。節省不必要的電力消耗，讓它能夠在星際旅途中飛得更遠。

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從發射升空開始，旅行者探測器已經飛行了40多年。現在它們飛到了哪裡了呢？旅行者1號雖然比2號發射時間晚一些，但是它速度比2號快了10%。因此，旅行者1號是目前飛行最遠的宇宙探測器。

美國宇航局NASA一直保持著和旅行者號的聯絡。根據資料分析，旅行者1號已經距離地球超過了200多億公里了。地球距離太陽有1。5億公里。而旅行者1號離開地球的距離已經快超過這個距離的140倍了。那它已經飛出了太陽系了嗎？

飛出太陽系

據美國宇航局NASA透露，旅行者1號和2號都已經飛出了日球層頂。就是之前談到的太陽風不能繼續推動星際介質的地方。然而，日球層外還有一大片奧爾特雲。奧爾特雲的邊際非常大，如果要以奧爾特雲作為太陽系的邊界，那麼旅行者1號估計需要花費很長的時間才能穿越奧爾特雲。

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美國宇航局NASA曾經在2014年召開新聞釋出會，宣佈“旅行者一號”已經飛出了太陽系。這是首個人造探測器飛進了星際空間。但是科學界對此充滿了質疑，因為當時按照它相對於地球約17公里/秒的速度來看，它需要再飛行幾百年才能夠到達奧爾特雲。

根據現在測量的奧爾特雲與太陽的相對距離來看，旅行者1號保持現在的速度，它需要花費幾萬年的時間才能夠穿過奧爾特雲。實現真正意義上的飛出太陽系。

1916年愛因斯坦提出了廣義相對論。在此基礎上，科學家們推匯出了宇宙處於不斷運動的狀態。大爆炸後，宇宙物質就不斷地向四周散開。

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同時，人們也觀測到宇宙中的物質之間距離不斷在增大，幾乎我們能看到的星系都在逐漸遠離銀河系。因此，科學家認為宇宙一直在不斷地膨脹。根據能量守恆定律，宇宙中物質總量應保持不變。隨著宇宙中物質之間的距離被拉大，相應地，宇宙空間的密度也會縮小。

“旅行者”會停止飛行嗎？

如果我們把整個宇宙中的所有星球都平均分佈在宇宙空間中，整體宇宙看上去將空無一物，物質之間的間隙增大就減少了旅行者探測器的飛行阻礙。探測器在飛行中也會飛過各種天體，當探測器飛過時有可能會得到引力加速，因此，它們在空曠宇宙中的執行速度會越來越快。

旅行者探測器是目前持續執行時間最長的航天器。如果它搭載的核動力系統失效了，會不會就停止飛行呢？

答案是，太空中幾乎沒有阻力的存在，它們可以依靠慣性一直飛下去。當然，在它們飛行的過程中不要遇到下面的問題：比如說遭到隕石的撞擊又或者被超新星爆發所影響它們現在已經距離地球有200多億公里了。

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按照這個距離，聯絡訊號往返一次都需要花費20多年的時間。而且，它們搭載的核電池設計壽命也很快就要耗盡了，無法支援探測器上的儀器繼續工作。

而且人們也無法與它們繼續聯絡。至於它們的行動軌跡，也將無從得知。它們出於慣性將繼續飛行。但是無法再繼續充當我們探知宇宙的眼睛。

“星際邊界探測器IBEX”

航天科技一直在不斷地進步。2008年，美國宇航局又發射了一顆天文衛星：“星際邊界探測器IBEX”，這顆探測器是小型探險者SMEX計劃的有機組成部分。它將在距離地球表面32萬公里的軌道上進行探測，這是人類發射的首個探測太陽系與星際空間連線地帶的探測器。

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之前旅行者探測器已經探測了太陽風的粒子變化情況，地球上也接受到它們傳回的關於太陽系外圍終端激波的資訊。記錄表明，它們遭遇了三次這樣的終端激波。因此，人們認為要穿越太陽系，就要經過這一個不穩定區域。

為了維持旅行者探測器的執行，很多儀器都已經陸續關閉。它們在穿越日球層頂時，安裝的等離子探測器早就失效。因此，不能進行全面深入的資訊探測。美國宇航局就發射了IBEX繼續對這個區域進行觀測。

探測器升空後依靠太陽能電池板為探測器持續供電。IBEX分別安裝了高能和低能窄角成像敏感器，資料可以更為精準。探測器的首要任務是對太陽系邊緣內外部的物質進行取樣。

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2012年，探測器首次探測到太陽系之外的粒子。例如恆星際空間的氫、氧和氖等粒子樣本等。星際邊界探測器還需要拍攝太陽系邊界影象並進行測繪。幫助科學家瞭解太陽系和它所處的銀河系之間的相互作用。

2012年，探測器傳回來的影象讓科學家第一次看到了太陽系的邊緣。IBEX還收集到了太陽風離子和星際中性粒子交換電荷而形成的高能中性原子。

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這些原子飛到了日球層頂的內部，形成了一個S形的高能中性原子聚集帶。這在一定程度上增加了太陽系邊緣物質的密度。旅行者探測器對日球層頂進行單點測量。而IBEX則是對日球層頂進行更為全面清晰地測量。它們之間的資料可以互相進行驗證和補充。

繼續探尋銀河系

在我們的認知中，太陽系是十分龐大的。現在人類飛得最快的探測器飛了幾十年才剛穿過了它的一個邊界。IBEX為人們瞭解此前完全陌生的太陽系邊界提供了新的視角。對於日球層頂的觀測和研究，我們已經邁出了一大步。被稱為彗星故鄉的奧爾特雲將會成為我們攻克的下一個目標。

我們已經透過觀測在奧爾特雲中發現了一些天體。隨著人造空間探測器進入奧爾特雲，它終將被我們揭下神秘的面紗。人類也不會停止對於銀河系的探索。因為那裡將會是我們發現外星文明以及人類的第二故鄉。

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銀河系有多大？

能夠做到環遊世界，我們都覺得很了不起。然而地球在太陽系的全家福裡面就像是一顆塵埃。更為廣大的銀河系的直徑大約有十萬光年。作為銀河系一員的太陽系直徑卻不到一光年。

在我們眼中巨無霸一樣的太陽系只是銀河系中的一粒沙。銀河系看上去是像水璇兒一樣的銀白色環狀帶。銀河系的總質量是太陽的2100億倍。其中包括1000~4000億顆恆星。還有大量由藍巨星組成的星團。由稀薄的氣體或塵埃構成的星雲。還有各種型別的星際氣體和塵埃。

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在銀河系中，太陽都只是滄海一粟，地球更是微乎其微。宇宙中有上千億個星系，IC 1101是目前已知宇宙中最大的星系，比銀河系大20多倍，對於整個宇宙來講，銀河系很不起眼。

銀河系是一個棒旋星系，呈橢圓盤型。擁有四條清晰明確且相當對稱的旋臂。旋臂之間的距離是4500光年，太陽系就在銀河系的其中一個旋臂上。太陽系到銀河中心的距離大約是2。6萬光年，銀河系的半徑是5萬光年。

這樣看來，太陽系處在銀河系的中間地帶。晴朗的夏季夜晚，我們總是能夠看到天空中有很多星星。而我們目之所及的星星只是銀河系中一個小點。地球上的四季變換。只不過是圍繞著太陽公轉了一圈。

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而在我們眼中給予地球生命光和熱的太陽，以及圍繞它所形成的偌大的太陽系，也不過是銀河系眾多星系中的一個。放眼望去，茫茫宇宙中，100億年的銀河系也不過是宇宙中的2萬億分之一。

“旅行者”大限將至

人類文明史走過的幾千年光陰，對於138億年的宇宙來講也只是一個瞬間。旅行者探測器如果一直按照慣性執行下去要完全穿越奧爾特雲還需要幾萬年。屆時地球有已經經歷了無數桑田滄海了。可能有更新更快的探測器發射升空。正離開太陽系進入了星際空間。

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如果能夠造出像科幻小說那樣的超光速飛船，再遙遠的距離也能瞬間到達，電影中的場景會真實再現，我們也能夠實現太空移民。回到現實中來，我們目前才摸到太陽系的圍牆。要打破圍牆才能走到外面的世界。

2025年，旅行者探測器會失去所有的電力支援，我們將最終失去和它的聯絡。對於太陽系的邊界，我們瞭解的還不夠多。旅行者探測器傳回的太陽粒子的巨大波動情況。也提示我們太陽系邊界的區域不太穩定，我們還需要對它展開更多的觀測和研究。不知各位看官的心情如何？是否有一點錯綜複雜，難以言說的情緒呢？

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瞭解宇宙的浩瀚，才能窺見人類的渺小，地球的未來終將走向毀滅，而飛出太陽系是我們唯一的選擇，不過現在科學技術還制約著我們的腳步，還需要幾代人或更久的努力才能達到這個目標。

不要洩氣，繼續“戰鬥”！

所幸的是，留給我們的時間還很長，地球才走過了一半的歲月。還有大約50億年留給我們尋找下一個棲息之地。宇宙中時間無窮盡，空間無邊際。人腦作為人體最精密最複雜的器官。它的潛能才開發了不到10%。隨著不斷進化，我們還能展現更為強大的戰鬥力。

生命的演化是一個漫長又複雜的過程。任何一個微小的失誤都有可能再也無法創造新的生命。在地球上竟然能夠孕育出生命體，並且誕生了幾千年的文明，地球也有它的神奇之處。這也給了我們新的期待，在這片熱土上誕生的地球人，也能夠頑強地生活下去，尋找新的生命綠洲。

上天攬月，我們已經成功了。飛出太陽系，也將指日可待。我們終將進入星際空間，成為新的太空公民。

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