这颗新的太空探测器将比以往任何探测器飞得更远、更快，为几代人收集数据

我们生活在一个巨大的等离子球的中心，太阳在星际空间中飞驰时，等离子球膨胀起来。为了进一步了解太阳拖着这个气泡在银河系中运动时的行为，研究我们心爱的热气球的科学家们渴望走出这个保护气泡，近距离观察它。但他们需要一台速度快、性能强的探测器才能做到这一点。

人类首次两次进入所谓的星际空间纯属偶然。1979 年至 1989 年间，旅行者 1 号和 2 号利用 175 年一次的行星连珠现象，让研究人员近距离观察了木星、土星、天王星和海王星。探测器完成了这一任务，然后继续前进，开始了第二次前往太阳影响边缘的任务，这并非计划中的——但却彻底改变了我们对恒星在银河系中位置的理解。

研究人员计划为下一次旅行做好准备，这次旅行被恰当地命名为星际探测器任务。为此，约翰霍普金斯大学应用物理实验室的一个团队于周一在欧洲地球科学联合会大会上介绍了该计划的现状，该计划已发展到有超过 100 名科学家参与。他们表示，目前的技术使得旅行者号能够在更短的时间内走得比旅行者号更远，并在这一过程中发现更多关于我们太阳系的信息。

“这对科学家来说就像是一个糖果店，”约翰霍普金斯大学的物理学家、任务项目科学家 Pontus Brandt 在最近一次讨论该项目的研讨会上说道。但是“如果没有一个可靠的执行计划，这将只是一个梦想，甚至是一个幻觉。”

新的旅程

几十年来，布兰特一直梦想着星际探索。他早年在北极圈从事等离子体物理研究，那里漆黑的天空和广阔的恒星视野让银河系的其余部分感觉异常接近。

美国宇航局最近才开始认真考虑旅行者号的继任者。长期以来，人们对另一艘星际探测器一直很感兴趣，但没有人愿意再等 40 年，直到它飞出太阳的影响范围。然而，到 2019 年，美国宇航局的下一代火箭太空发射系统 (SLS) 的开发即将结束，航天局想知道这艘​​强大的新火箭能带来什么。布兰特会见了项目主管，并解释了 SLS 的强大动力如何能够实现相对快速的星际任务。

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SLS 最早可能在今年首次发射，其设计目的是将数十吨重的有效载荷缓慢地送往低地球轨道、月球和火星。或者，布兰特说，它可以快速将大约一吨重的探测器送入深空。

该航天器的速度是旅行者号的两倍，借助木星的加速，它可以在短短 12 年内到达环绕太阳的等离子体包层的内缘。然后，它将继续进入星际空间，在发射后的 50 年内到达距离太阳比冥王星轨道远 10 倍的地方——这是旅行者号探测器预计关闭距离的两倍多。这次任务在距离和持续时间方面都将使 NASA 之前的所有任务相形见绌。

“这不仅仅是又一次任务，”布兰特说。“这是人类迈向星际空间的第一步。”

新的星际视角

如果星际探测器能够到达那么远，它的主要任务就是弄清楚外面的空间与这里的空间有何不同——“这里”指的是靠近我们恒星的空间。

我们生活在太阳吹出的巨大磁化气泡中心附近。气泡内大部分充满极薄的等离子体——一种由带电粒子组成的热气体。当太阳加热附近的原子时，它会将它们分解，产生的带电离子会沿着磁场以太阳风的形式向外流动，使“日光层”膨胀。日光层可以偏转宇宙向太阳系发射的大约 70% 的潜在有害宇宙射线，从而保护我们。

天文学家拍摄到了其他恒星周围类似的气泡（通常称为“星圈”）的图像，并发现它们可以呈现各种各样的形状，这取决于恒星风吹拂的速度、它穿过周围星际空间等离子体和尘埃的速度，以及这些等离子体和尘埃的密度。

但日球层对我们来说仍然基本是看不见的。虽然卡西尼号和 IBEX 等探测器已经成功辨别出一些大致特征，但研究人员对如何解释他们的发现意见不一。也许我们的太阳系像彗星一样拖着一条长尾巴。或者日球层向两侧鼓起形成一个羊角面包。从我们中心的角度来看，很难分辨。“你在云层内部，试图弄清楚它是什么样子，”布兰特说。

星际探测器可以从外部有利位置回顾并绘制出我们的日光层的第一张明确地图。

而这还只是探测器所能发现的开始。旅行者号双星探测器解决了一些谜团（理论家们预计太阳风会在土星附近减弱，但探测器在比土星远 10 倍的地方遇到了“终止激波”边界），同时还发现了更多谜团。星际等离子体看起来异常寒冷，太阳磁场似乎延伸得太远，整个气泡随着太阳活动而脉动。

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除了与太阳相关的目标外，星际探测器合作项目还在分析增加相机的可行性。可见光设备可以拍摄一颗类似冥王星的矮行星 Quaoar 的特写镜头，它在地面望远镜中看起来只是一个暗淡的斑点。红外仪器可以捕捉星际空间的弥散背景光，其中包含来自宇宙最早星系的光。

一种新的思维

该小组将在一年内发布最终报告，之后将由 NASA 决定是否正式开发星际探测器。布兰特说，如果该机构选择这项任务，该航天器可能会在 2030 年代前往发射台。

而且 NASA 并不是唯一一个制定此类计划的航天机构。中国研究人员正在开发类似的任务，可能在类似的时间范围内展开。“我们与他们进行了很多交流。我们都对此感到非常兴奋，”布兰特说。

要想让任何一个项目取得成功，都需要一种新的思维方式。如果一个任务在 2030 年代发射，并在 2040 年代到 2080 年代之间进行大部分测量，那么它将跨越几代人的时间。而为其奠定基础的研究人员现在知道，他们可能永远看不到它的数据。布兰特称从事这样一个项目的经历“令人谦卑”，并将时间范围描述为另一个设计约束，就像功率或质量一样。

“我们把这量化地纳入了我们的规划中，”他说。“你如何吸引年轻人？你不用去大学。你必须去中学。”