在4 月舉行的歐洲地球科學聯合會(EGU)2021 年度會議上,美國太空總署(NASA)展示了一個探索太陽系以外星際空間的新計劃——發射一個星際探測器,計劃在15 年內飛出太陽系,考察人類從未到過的遙遠太空。

至今為止NASA 的旅行者(Voyager)1 號和2 號是人類歷史上運作時間最長、位於最遙遠太空中的探測器。它們在1977 年發射升空,分別於2012 年和2018 年離開太陽系飛入星際空間。這個過程花費了三四十年的時間。

NASA 希望下一個發射的探測器飛出太陽系的所花時間比旅行者號短得多,它的速度大約是旅行者號的10 倍。其主要目標之一是從太陽系的外部考察太陽圈(heliosphere)的情況。

科學家把太陽風,即太陽吹出的等離子體能夠抵達的整個區域稱為太陽圈,以此界定太陽系的範圍。在太陽圈內部的空間,都是太陽磁場能夠保護的範圍;而在太陽圈之外,則充斥著各種星際物質。太陽圈的邊界地帶,正是這兩種物質相遇的分水嶺。初步研究顯示它們之間發生著某種作用,比如產生一些高能中性原子。這正是科學家現在很想探索的問題。

再者,太陽圈的形狀也是科學家並不明確的另一個問題。按理說太陽是個球體,太陽風向各個方向吹出,形成的太陽圈應該也是個球體。可是研究發現情況不是這樣。

多數物理學家認為,太陽系在銀河系內也在高速運動著,因此太陽圈是個像彗星一樣的形狀,「前方」較薄,「後方」則有一條長長的尾巴。2020 年7 月被選作《自然• 天文學》(Nature Astronomy) 期刊封面的研究則提出,太陽圈沒有這樣的尾巴,而是更像一個牛角麵包的形狀。

以前,因為我們一直位於太陽圈的內部,所以探測這些問題都很困難。這個項目的負責人美國約翰• 霍普金斯大學應用物理實驗室(APL) 的普羅沃尼科娃(Elena Provornikova)說:「這個探測器將飛到未知的星際空間——人類從未到過的地方。到時候,我們將第一次從太陽圈的外面拍照,看看我們太陽系是甚麼樣子。」

這樣的照片很難得。30 年前,1990 年2 月14 日, 旅行者1號在永遠地關閉相機電源之前,從當時距離太陽約六十億公里的地方,「回頭」拍下了一組太陽系的照片。著名的地球照片《蒼藍小點》(Pale Blue Dot)就是其中一張,那是人類太空探索史上具有里程碑意義的一刻。

這個NASA 新項目還在規劃的初級階段, 其飛行器暫且命名為星際探測器(Interstellar Probe),還沒有具體的名字。普羅沃尼科娃介紹說,這次的新項目計劃從太陽圈的外面,探查太陽圈內的物質如何與來自外太空星際物質相互作用。探測器將使用高能中性原子拍攝太陽圈的照片,並希望能夠觀測到在銀河系形成初期的背景光線。

今年年底,項目組將向NASA正式遞交項目方案報告。預計探測器在本世紀30 年代初發射,計劃運作至少50 年。◇