终于，旅行者2号也进入了星际空间
2012年，旅行者1号进入星际空间。在之后的很长一段时间里，旅行者1号都是人类唯一一颗进入星际空间的探测器，而这一切在2018年发生了变化。
在2018年12月初的美国地球物理联合大会（AGU）上，旅行者号团队公布了旅行者2号的重要进展：
通过旅行者2号携带的等离子体谱仪（PLS）、宇宙射线探测系统（CRS）等科学仪器，旅行者号团队确认旅行者2号于2018年11月5日也穿过了太阳风的边界，也就是下图里浅蓝色的纺锤状范围的边界——
这是热而稀薄的太阳风和冷而致密的星际介质交锋下形成的边界，可以看作太阳风吹出的一个“泡泡”，飞出了这个泡泡之后，旅行者2号就进入了一个叫做“星际空间”的新天地：探测器周围就不再有来自太阳的粒子，转而都是来自宇宙的粒子了。
这个边界叫作日球层顶（heliopause）。而穿过了日球层顶的旅行者2号成为继旅行者1号之后第二个进入星际空间的探测器[1]。
旅行者1号和2号目前的位置示意图。来源：NASA/JPL-Caltech [1]
如何判断探测器进入了星际空间？
旅行者1号和2号都携带了专门用来探测太阳风的等离子体速度、密度、温度、压强等性质的仪器——等离子体谱仪（PLS），当探测器穿过太阳风边界之后，这个仪器应当能探测到周围环境中的等离子体密度剧烈减少了——11月5日之后，旅行者2号的等离子科学实验仪确实观测到了这个骤减，而在此之后，就不再观测到来自太阳的粒子了。
（右）旅行者2号携带的等离子体谱仪（PLS）；（左）PLS三个方向测量到的电流骤减，这是证明旅行者2号进入星际空间的决定性证据。来源：NASA/JPL-Caltech/MIT[1]
除了等离子体谱仪，旅行者2号还从其他三个仪器：宇宙射线探测系统（CRS）、低能带电粒子仪（LECP）和磁力计（MAG）的观测中确认了这一结果。
旅行者2号的宇宙射线探测系统（CRS）探测到的旅行者2号周围在11月5日之后撞击仪器的辐射探测装置的来自太阳的粒子率骤减，而来自宇宙射线的粒子率骤增。来源：NASA/JPL-Caltech/GSFC
第一个很厉害我知道，可第二个又厉害在哪里了？
虽然旅行者2号并不是人类第一个进入星际空间的探测器，但这一历史性时刻依然意义非凡。
不同于只飞掠了木星和土星的旅行者1号，旅行者2号是人类迄今为止唯一一颗一次性飞掠过四颗外太阳系行星系统（木星、土星、天王星、海王星）的探测器。
为了完成这一超凡的挑战，科学家们充分利用了大天体的引力助推和175年一遇的大天体特殊排列，很难想象这一创举是四十多年前完成的——这是人类穷尽当时的技术、智慧和机遇的一次里程碑式的成功，直到今天都尚未被超越。
另一方面，为了能多看两颗外太阳系大天体，旅行者2号选择了和旅行者1号不同的轨道策略，于是也就在几个大行星之间多花了不少时间，这也是为什么先发射的旅行者2号却远远落后于旅行者1号——至今已落后了25个天文单位（1个天文单位约为1个日地平均距离）。
只飞掠了木星和土星的旅行者1号和飞掠了木星、土星、天王星、海王星的旅行者2号。来源：维基
旅行者2号也让人类得以首次直接观察到探测器穿过太阳风边界进入星际空间之后的环境。旅行者1号的等离子体谱仪早在1980年飞掠土星的时候，也就是穿过太阳风边界很久之前就已经坏掉了，是旅行者2号首次直接观测到了预期的变化。
事实上，旅行者号团队也非常期待旅行者2号尚能工作的四台仪器接下来能为我们提供更多关于星际空间的情报——毕竟我们对日球层顶之外的世界还知之甚少。
旅行者号现在到哪儿了？——还远远没有飞出太阳系呢！
截止到2019年2月28日，2艘旅行者号现在分别位于距离太阳145和121个天文单位处[3]。
120个天文单位有多远？已经远远超过了八大行星距离太阳的距离，也远远超过了冥王星所在的柯伊伯带（30-50个天文单位）的距离——现在位置上的旅行者2号的信号以光速传播也需要16.5个小时才能抵达地球——而太阳的光传到地球只需要8分钟。
但120个天文单位对广袤的太阳系来说还只是一小步而已。目前我们认为的太阳系的边界，是太阳的引力边界，这是一个远远大于太阳风边界的范围。
最起码，飞出太阳系之前还要经过一个被称为奥尔特云的小天体聚集区，一个距离太阳5千-10万个天文单位的球状区域——两艘旅行者号想要飞入这个区域都还需要约300年，飞出这个区域…可能还需要3万年。
奥尔特云(Oort cloud)的位置。来源：NASA
等等，既然旅行者1号和2号都已经飞到一百多个天文单位了，怎么没有探访位于30-50个天文单位柯伊伯带天体呢？！为什么还要等到新视野号来完成呢？新视野号的PI（项目负责人）Alan Stern表示，这是他最经常被公众问到的问题之一。这是一个非常有意思的问题，我们留到下次再八
旅行者号上的仪器怎么样了？
旅行者1号和2号是孪生机，它们携带了完全一样的科学仪器。它们携带的10台科学仪器分别是：
成像科学系统（ISS）：拍照用的，包括一个宽角相机和一个窄角相机；
红外干涉光谱仪（IRIS）：用于探测天体表面和大气的成分、热状态、温度等数据；
紫外光谱仪（UVS）：用于测量大气性质和辐射；
光极化仪系统（PPS）：用于探测木星和土星的成分、大气等相关特征；
行星射电天文探测仪（PRA）：用于研究木星和土星的射电发射信号；
宇宙射线探测系统（CRS）：用于宇宙射线的来源、加速过程、动态分布等方面的探测；
低能带电粒子仪（LECP）：用于探测不同能量的各种带电粒子；
磁力计（MAG）：用于探测磁场和天体磁层与太阳风的相互作用；
等离子体波探测系统（PWS）：用于探测木星和土星的等离子体波；
等离子体谱仪（PLS）：用来探测太阳风的等离子体速度、密度、温度、压强等性质。
旅行者1号和2号携带的仪器。来源：NASA[3]
如今，只有4台仪器是在两艘旅行者号上都还在工作的：宇宙射线探测系统（CRS）、低能带电粒子仪（LECP）、磁力计（MAG）和等离子体波探测系统（PWS），而等离子体谱仪（PLS）只在旅行者2号上还能工作。
剩下5台仪器都已经关闭：成像科学系统（ISS）、红外干涉光谱仪（IRIS）、光极化仪系统（PPS）、行星射电天文探测仪（PRA）和紫外光谱仪（UVS）。
两艘旅行者号上携带的仪器状态。来源：NASA[3]
旅行者号能一直工作下去么？
不能。
旅行者号可以一直飞，但它携带的仪器却必须要有电能才能工作。旅行者号距离太阳太远了，所以它的电力完全依靠放射性热核电池（RTGs）来提供。这个东西其实大家也不陌生，好奇号火星车也靠这个，我国的嫦娥4号着陆器也会采用太阳能板 放射性热核电池相结合的供电方式，热核电池提供的微弱电力可以让嫦娥4号着陆器在夜间测量月球土壤的温度。
放射性热核电池的供电能力会不断衰减，2艘旅行者上的核电池就在以每年4瓦的速度衰减。也就是说，总有一天，旅行者号将不再能为自己携带的仪器提供电力，不再能探测，也不再能传回数据。
当然，为了省电，很多仪器早已经主动关掉了，例如旅行者号上的相机——它们在离开冥王星轨道之后就再也用不上了。
结 语
自此，发射于1977年9月5日和8月20日的旅行者1号和2号探测器已经先后于2012年和2018年进入了星际空间。
虽然距离“飞出太阳系”还遥遥无期，但它们依然代表着人类向着太阳系外探索的先锋，正不停歇地飞往更远的地方。
旅行者号的榜单。来源：NASA[2]
关于作者
灰原哀博士（haibaraemily），从事行星科学研究
知乎、微博、果壳：@haibaraemil
参 考
[1] https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-voyager-2-probe-enters-interstellar-space
[2] NASA | NASA's Voyager 2 Probe Enters InterstellarSpace
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7301
[3] https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/
