DDS030-「航海家一號，你到底在哪？（I）」

近來在人類探測太空史上，有個有趣但又頗富爭議的話題是：「航海家一號（Voyager 1；見下圖，credit：NASA）」衛星，現在到底在哪裡？讀者不要輕忽這個問題，它可是太空學者們，魂牽夢縈，記掛最深的一顆「人造」衛星，因為將來有一天，當我們太陽，成為一個「紅巨星（red giant star）」時，這「航海家一號」衛星，很可能就是「宇宙」中，唯一能代表「來自地球」的殘存證物，證明我們「地球」在宇宙的演化過程中，的的確確存在過。聽起來很驚悚吧？但你放心，總有這麼一天，只是那是很久很久以後的事了！〔註：依天文學家的看法，「宇宙」間的所有星系或星體，在「宇宙」的演化過程中，都是「生生滅滅」的，就我們的太陽而言，再過個幾十億年，將會逐漸老化死亡（dying），成為一個「紅巨星」，然後把目前太陽系中的內行星（包括地球），整個吞噬殆盡。〕

話說這「航海家一號」衛星和它的雙胞胎兄弟（或姊妹，為了尊重女性讀者）「航海家二號（Voyager 2）」衛星，目前是人類探測太空的諸多衛星中，離我們地球最遙遠的一對衛星；「航海家一號」目前離「地球」約 180 億公里，而「航海家二號」離「地球」約 150 億公里。你要是對這個數字代表的距離無感的話，那你知道我們「地球」，離「太陽」總算夠遠了吧！但這也不過只有 1 億 5 千萬公里而已。或者，換個角度來說，你知道光以每秒約 30 萬公里的速度行進，因此，太陽光從「太陽」傳到「地球」約需 500 秒，即約 8 分鐘，但「航海家一號」的訊號（以電磁波傳遞，其速度等同光速），傳到「地球」需要 16 個多小時，也就是說，你早上起床後，8 點撥通電話給「航海家一號」，它要到深夜 12 點才聽到你的鈴聲，中國俗話形容一個人做事、反應慢，稱之為「慢半拍」，我不知道，像這樣該算慢幾「拍」？

閒話表過，回歸主題。此雙胞胎衛星，是由美國航太總署（NASA），分別於 1977 年 8 月 20 日（「航海家二號」）和 9 月 5 日（「航海家一號」）發射升空的，其目的主要是，針對太陽系的四個外行星（即木星、土星、天王星和海王星），進行探測，「航海家一號」原本是該先發射的，但因發射時，點燃系統發生故障，因而延至「航海家二號」發射升空後，才發射的，說起來，兩者距其發射升空迄今，已歷經了 36 個年頭，也是人類發射所有的探測衛星中，至今存活最久的。兩者在規劃當時，即設定依不同的軌道和速度，進行此遠距的探測，「航海家二號」以四大外「行星」為標的，而「航海家一號」則是以「木星」和「土星」為主（主要是因原來的預算經費被刪減）。

儘管「航海家一號」後發射，但它反而率先飛越「木星」和「土星」，當時它傳回來的許多珍貴照片，一直被各類相關教科書所採用，甚至也是各報章、雜誌、媒體，爭相報導的頭條訊息〔註：它拍攝的首張「木星」照片，於 1978 年 4 月傳回地球，那時它距「地球」約 1 億 6 千 5 百萬公里，比「地球」至「太陽」的距離還遠；見我下一篇 DDS031 文中，更多的珍貴照片〕。另外，由於此種預期的遠距飛行，它們自備的電力，很難能維持這麼久，因此它們也荷載了，以放射核種「鈽（plutonium）」為燃料的電池，即使如此，在飛行途中，它們還是得借助，每 176 年才碰上一次的，各外行星的一種特殊連線位置（alignment），以跳板方式，利用前一個行星的「引力」，彈跳至下一個「行星」，最終才能飛越至，離太陽最遠的兩個外「行星」處，也才能抵達目前的位置。有關此種借助其他行星「引力」，以利人類遠距太空探測的原理（稱之為「引力挹注（gravity assist）」），請見我後文 DDS032-「引力挹注」之詳盡說明。

其次，由於當時的探測任務，也考慮到在其離開我們這個太陽系後，可能會遭遇到，存在其他外星球上的有智商生物，因此，在此兩衛星上，也各自擕帶著，一直徑為 12 英吋（30.5 公分）、鍍金的銅質唱片（見下圖；credit：NASA），上面錄製著各種自然（如風、雨、火山噴發）和動物的聲音，外加 117 張地表景觀圖片以及以 54 種不同語言的問候語（包括時任美國總統的「卡特」和聯合國秘書長 Kurt Waldheim 先生的信息）。另外，在其表面也蝕刻著（全部以「二進制碼（binary code）」記註），我們地球和太陽系在鄰近星河的位置，以便「外星生物」（假如真有的話），能知道我們在哪？說不定哪天，也能來造訪我們。

至此，聰明的讀者，可能會質疑說：你在文前一開始，就已明明說「航海家一號」目前的位置，在距太陽 180 億公里處，那又何來「你在哪裡？」這個「笨」問題？還裝腔做勢，自問自答，把我們當白癡啊！讀者老爺，你質疑的好，首先給你行個禮，說聲「對不起」，我也常自覺自己確是比較「笨」，但也就是因為「笨」，我才必須加倍努力，把我不懂的搞懂，算是「勤能補拙」吧！或者，臭屁一點，那就是有如「愛因斯坦」說過的名言：「不是因為我聰明，而是因為我對問題待的比較久（it's not that I'm so smart. It's just that I stay with problems longer.）」其實，不是這個 180 億公里的數字嚇人，而是這個距離正好落在我們太陽系的邊緣上，因此，這個問題更精準的問法是，「它到底是在太陽系之內呢？還是已經跑到大陽系外邊了？」不管如何，這可是人類有史以來，第一次能把「地球製造」的飛行器，送到這麼遠，而且可能還突破了太陽系的疆界，進入了我們銀河（Milk Way）中的星際空間（interstellar space），你說這該不該，像當年人類首度登陸月球時那樣，也值得大書特書呢？

事實上，說「航海家」衛星，是人類探測太空史上迄今最偉大的「創舉」，誠非虛言，在有些太空科學家們的心目中，它目前已有的成就，早已超越了「人類首度登陸月球」的壯舉，這主要是因為，它是人類探測太空，有史以來離我們地球最遠（超過 180 億公里）的人造載具，而且是「離開了我們的太陽系」〔註：任何其他的「人造衛星」，都是在太陽系之內進行探測，即使是 1983 年發射的「先鋒 10 號（Pioneer）」衛星，也不過只是跨越了太陽系最外行星（即「海王星（Neptune））而已〕。再以人類探測太空史所歷經的時間來計算，它自 1977 年發射迄今，已近 36 個年頭，足足佔了整個太空史的 64 % ，若依估計，它的電池壽命，可維持到 2025 年，屆時它可是佔了人類探測太空史的 71 %。

依天文學的了解，我們整個太陽系，都是籠罩在太陽的磁場及其散射出來的各種粒子（即「太陽風（solar wind）」）的影響下，這整個空間範圍，稱之為「太陽圈（heliosphere）」，而這「太陽圈」的外圍，包裹著的即是「太陽鞘（heliosheath）」。這「太陽鞘」咸被認為，就是區隔太陽系和其他銀河星系的疆界，換句話說，它就是我們太陽系，往外的最後一道防線（例如，因為有了它，我們太陽系才不致飽受「宇宙射線（cosmic ray）」的襲害），過了這個分界，就進入真正的「星際空間（interstellar space）」了。

下圖（credit：ScienceNews: October 19, 2013）則是以「太陽至地球的距離（1 億 5 千萬公里）」為單位（astronomic unit；AU），來說明「航海家一號（Voyager 1）」和以上這些專有名詞，離太陽的位置：目前「航海家一號」離我們的太陽距離約為 126 AU；離「heliopause（為太陽圈（heliosphere）和星際（interstellar space）間的界線」約 122 AU ；離「terminal shock（為太陽風（solar wind）急遽減弱的處）」為 90 AU；「太陽風」指的是由太陽熾射出來的次原子粒子（subatomic particles），速度高達每小時 1 百 50 萬公里，一般以太陽風所及之處為太陽系的最外邊界；「Kuiper Belt」約在離太陽 30 至 100 AU，為當初太陽系形成時，未能形成行星的殘留物體；由於我們整個太陽系（含太陽圈），以每小時 83,000 公里的速度，繞行我們的銀河系，形成一有如「尾巴」之拖曳狀外貌，稱之為「尾巴（Tail）」。（待續）