人类能离开太阳系吗？中国和美国科学家同时发力，提出了大胆设想

目前人类发射的探测器，行进的距离最远的当属旅行者1号，在发射升空40多年的时间里，它已经走过了220多亿公里的路程，不过在它完成既定的任务以后，是依靠着惯性逐渐向太阳系的远方进发的，在此过程中它的能源供给逐渐枯竭，再也向地球发送不了任何信息了。

截至目前，人类乘坐着航天器，到过最远的地外天体，只不过是距离地球最近的月球，只有38万公里，乐观地估计，人类可能于将来的10年左右时间，会将足迹印刻在火星-这颗地球的“邻居”行星上。对比最远无人探测器旅行者1号所走过的路程，人类在太阳系中的足迹简单是“原地踏步”，而旅行者1号距离逃脱太阳的有效引力范围，按照现有的速度仍然需要上万年。所以，人类究竟能不能离开太阳系，始终是困扰我们的一大难题。如果连太阳系都离开不了，我们人类的深空探测岂不是失去了根本的目标和动力源泉？

地球在太阳的引力驱动下，太阳在银河系中心的引力带动下，整个太阳系以螺旋挺进的运动方式，在宇宙空间中高速“奔跑”。据科学家们研究发现，在大约6万年前，太阳系的整体进入到了宇宙空间中的一块特殊的区域，这个区域充斥着数百万年前由超新星爆发释放出来的巨量星际气体和尘埃，从外界来看，太阳系的整体与这块空间区域发生了“碰撞”，太阳系融入到了这片未知的区域。

如果从人类探测器的绝对速度来看，我们近期要想离开太阳系肯定是不现实的，而在太阳系与宇宙空间的联系来看，存在着一个临界点，这个临界点不是太阳系的有效引力范围，而是太阳向外的辐射与宇宙外空间向内辐射的交界区域，在这里太阳辐射与宇宙辐射的作用几乎达到平衡点，一旦超出这个临界点，宇宙辐射就会占据上风，科学家们这个临界区域所围成的空间称为“日球层”。

通俗地讲，日球层也就是太阳风的影响范围，太阳风在到达日球层顶时，它的影响刚好与来自外界宇宙空间的宇宙带电粒子相平衡。根据多年的研究发现，日球层的半径大约为120个天文单位，其厚度大约为0.5个天文单位。因此，几十年来，如何对日球层顶这片空间开展探测、如何发射有效的探测器抵达这片区域，是科学家们重点研究的领域。在2019年的时候，科学家们提出了专门针对日球层顶进行探测的星际探测概念。去年年底，美国科学家们提出了一个实现任务的星际探测器概念报告，与此同时，中国科学家也提出了相应的计划，命名为“星际快车”。

其实，40多年前发射的旅行者1号和2号探测器，也在探测日球层上作出了巨大贡献，它们在抵达日球层顶时，依靠残留的能量，向地球发送了有关这个区域磁场和温度等有关信息。不过，这两个探测器都不是专门用于探测日球层顶而研发设计的，因此无论是在专用仪器的搭载、还是信息的捕捉和发送上，都显得捉襟见肘。为了更好地对这一“神秘”区域进行深入探测，美国和中国的一些科学家提出了不同的大胆设想。

美国科学家提出的设想：利用美国即将推出的太空发射系统 (SLS)，通过强推力火箭，将重达800多公斤的星际探测器发射升空，以每秒约17公里的速度向日球层顶行进，预计在15年左右的时间就会到达日球层顶。相比旅行者1号到达此区域用了35年，拟发射的星际探测器运行速度更快。

设想中的星际探测器，携带着诸多先进的探测仪器设备，其中最为重要的是，能够拍摄太阳风撞击星际介质高能中性原子成像仪，从而创建日光层的真实图像，并且验证是否像之前科学家推测的“羊角面包”形状。同时，探测器配备四个 50 米长的无线电天线，用于测量周围等离子体中的电子密度，从而确定探测器到底处于日球层顶的具体区域，继而判断出探测器什么时间能够真正穿越过去。

另外，探测器上还将携带磁力计以及星际尘埃分析仪，从而精密测量从太阳发出的带电粒子流与星际介质的相互作用机制，这项研究也是史无前例的。该设想方案所设计的总体目标，是能够在50年内探测完成距离地球300个天文单位的区域，在150年内完成距离地球1000个天文单位星际空间的探测，需要几代人的共同努力。

我国科学家提出的设想：以实施“星际快车”任务为载体，发射两到三个航天器到星际空间中，这几个航天器沿着行进的轨迹排成一列，在抵达日球层顶时，恰好保障一个在日球层的顶部，一个在尾部。

我国的总体计划，根据公开的消息看，要比美国的更着实一些，而且已经被列入计划日程，预计最早的发射将于2024年就将开始。届时在2049年时航天器最远的差不多已经抵达距离地球100个天文单位的空间。

与星际探测器一样，我国将要发射的这几个航天器，也都将配备高性能的中性原子成像仪，可以为我们提供关于日球层的快照，同时还携带了能够测量磁场强度以及等离子体密度的仪器。我国的“星际快车”任务与美国的“星际探测器”计划，一前一后，对人类深入认知太阳系和更宽阔的宇宙空间，将发挥出前所未有的作用。

我国近年来航空航天技术飞速发展，嫦娥号探月取土返回、登陆火星、建造空间站都取得举世瞩目的成就，未来实施“星际快车”任务、建造月球基地、实施载人登陆火星等在内的更多、更宏大的宇宙探测计划，彰显了我国强大的科技力量和航天能力，为中国航天人点赞！