这是太阳层受到太阳系外宇宙射线冲击的图片。来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/概念图像实验室

 

110亿英里之外——是我们到冥王星距离的4倍多——是我们太阳系磁泡的边界，即日层顶。在这里，太阳的磁场就像一张看不见的蜘蛛网，在宇宙中伸展开来，最终化为乌有。星际空间的开始。

 

图森市亚利桑那大学的空间物理学家沃尔特·哈里斯(Walt Harris)说:“这确实是我们可以研究的最大边界。”

 

我们仍然对边界之外的情况知之甚少。幸运的是，一些星际空间可以来到我们身边，穿过这个边界进入太阳系。

 

美国宇航局的一项新任务将研究飘进太阳系的星际粒子发出的光，以了解最近的星际空间。该任务被称为空间外差干涉发射线动力学光谱仪，或称SHIELDS，于美国东部时间2021年4月19日凌晨4点30分在新墨西哥州白沙导弹靶场成功发射。美国宇航局的布莱克·布兰特九号探空火箭携带有效载荷到达177英里的远地点，然后用降落伞降落在白沙机场。初步迹象表明，车辆系统按计划运行，数据已收到。

 

我们的整个太阳系漂浮在一团云中，这片区域被古老的超新星爆炸清理干净。天文学家称这个区域为“局部气泡”，这是一块长约300光年的长方形空间图，位于我们银河系的猎户座旋臂内。它包含数百颗恒星，包括我们的太阳。天富登录现场

 

当地泡沫插图

 

局部泡沫的图解。来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

 

我们认识到，这片星际海洋是我们值得信赖的船只——日光层，一个由太阳吹起的小得多(但仍然巨大)的磁泡。当我们绕太阳运行时，太阳系本身被包裹在日光层中，以每小时52000英里(每秒23公里)的速度穿过这个气泡。星际粒子像雨点打在挡风玻璃上一样猛击着我们日光层的前端。

 

我们的日光层更像一个橡皮筏而不是一个木制的帆船:它的环境塑造了它的形状。它在受压的地方压缩，在变形的地方膨胀。确切地说，我们的日球层衬里是如何以及在哪里变形的，这给我们提供了关于它外面的星际空间本质的线索。这个边界——以及其中的任何缺陷——正是盾号任务的首席研究员沃尔特·哈里斯(Walt Harris)所追求的。

 

希尔兹是一架将搭载探空火箭发射的望远镜。探空火箭是一种小型运载工具，在返回地球之前，它将飞向太空进行几分钟的观测。作为HYPE任务的一部分，哈里斯的团队在2014年发射了该望远镜的早期版本，在修改设计后，他们准备再次发射。天富登录现场

 

护盾将测量来自星际空间的一种特殊氢原子群的光。这些原子是中性的，具有平衡的质子和电子数量。中性原子可以穿过磁力线，因此它们几乎毫无顾虑地穿过日层顶进入我们的太阳系——但并非完全如此。

 

从美国宇航局的沃洛普斯飞行设施发射探空火箭

 

2015年4月，观测者在美国宇航局的沃洛普斯飞行设施观看探空火箭发射。来源:美国国家航空航天局/帕特里克黑色

 

这种跨越边界的微小影响是盾的技术的关键。带电粒子绕着日层顶流动，形成一道屏障。来自星际空间的中性粒子必须穿过这个手套，这会改变它们的路径。防护罩的设计目的是重建中性粒子的轨迹，以确定它们从哪里来，以及它们在过程中看到了什么。

 

发射几分钟后，盾将到达距离地面约186英里(300公里)的峰值高度，远高于地球大气层的吸收作用。将望远镜对准日球层的前端，它将探测到来自到达的氢原子的光。测量光的波长是如何伸展或收缩的，就可以揭示粒子的速度。综上所述，防护罩将生成一张地图来重建日层顶物质的形状和密度变化。

 

哈里斯希望，这些数据将有助于回答关于星际空间是什么样子的诱人问题。

 

例如，天文学家认为局部气泡整体密度约为星系主盘其余部分密度的十分之一。但我们不知道细节——例如，局部气泡中的物质是均匀分布的，还是聚集在被虚无包围的密集口袋中?

 

“关于星际介质的精细结构有很多不确定性——我们的地图有点粗糙，”哈里斯说。“我们知道这些云的大致轮廓，但我们不知道它们内部发生了什么。”