旅行者一号到底飞出太阳系没有？
维基百科中文版写着飞出太阳系英文版写飞出太阳系日光层
到底飞出没有？ 「旅行者 1 号」是进入星际空间的第一艘人造探测器，但它并未飞出太阳系。
1990 年 2 月 14 日，「旅行者 1 号」探测器（以下简称「旅行者 1 号」）搭载的相机在沉寂了 10 年后被最后一次开启。随后，在远离地球 59.5 亿千米的地方，「旅行者 1 号」拍摄了 60 幅照片。运用这些照片，美国宇航局喷气动力实验室（位于美国加州）的科学家们创制出了迄今为止在距离地球最远处拍摄的太阳系全家福。这张全家图的背景很黑暗，背景中的地球一点也不像「阿波罗号」登月宇航员在月球上所见的发光蓝宝石一般的模样，而只是一个暗淡的蓝色小斑点，或者说只有一粒沙子那么大。而这个还不到 1 像素的毫不起眼的小点，竟然就是人类的家园。
1977 年夏季和初秋，「旅行者 2 号」和「旅行者 1 号」相继离开地球。当时的美国总统是卡特，当时的大歌星多娜·萨默在咏唱爱情，一部鲜为人知的电影——《星球大战》竟然横扫票房，冥王星依然被认作是一颗大行星，而在其他恒星周围也有行星的观点仍属于一种纯理论。
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「旅行者号」探测器模型。
两艘「旅行者号」完成了对木星、土星、天王星和海王星的造访，并且由此改变了我们对太阳系的认识。在一系列的飞近探测中，它们向我们证明：木星的伽利略卫星（均由伽利略率先发现）根本不是像我们的月球那样沉寂、没有空气，而是各有特点，各有奥秘。两艘「旅行者号」还显示，土星环并非像科学家以往所想的那样均衡，而是相当复杂，变化多端，其中有不少辐条结构和看似编织的结构。两艘「旅行者号」还让我们首次得以一瞥海蓝色的天王星和钴蓝色的海王星的真容。而在这之前用望远镜从地面看去，这两颗外太阳系行星不过是两个模糊、难辨的斑点。两艘「旅行者号」拍摄了 52 个天体的照片，其中 23 颗卫星是首次发现的。就算到了现在，把内太阳系远远抛在后面的两艘「旅行者号」，在向星际空间（恒星之间的「空旷」地带）推进的过程中，仍然继续在向地球传回数据。
淡蓝斑——地球
图中圆圈标识了「旅行者 1 号」所拍太阳系全家福中的淡蓝色斑点——地球。美国著名天文学家卡尔·萨根对这幅照片评论说：「那就是地球啊！那就是我们的家园！每一个你所爱的人，每一个你认识的人，每一个你听说过的人，每一个曾经存在过的人和依然存在的人，都在那里呀！」
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弹弓效应
两位实习生的贡献，让有关借助引力实现太空飞行的理念终于得以实现。
时间回溯到 1961 年 5 月，时任美国总统肯尼迪在美国国会发表「登陆月球」演讲，号召国家在 1970 年之前送宇航员登月。在这次演讲中，他还谈到要研发核动力火箭，从而能在某一天完成更雄心勃勃的任务——「或许是前往太阳系的边缘」。
当时，要想把飞行器送到如此远的地方被认为是连想都不敢想的事。使用常规化学火箭，飞行器要飞 30 年才能到达海王星，这超过当时任何飞行器的寿命。那时候流行的观点是，除非研发出某种形式的「高能」推进，否则前往外太阳系的任务就行不通。而当时喷气动力实验室的两位实习生——米诺维奇和弗兰多，打破了人们的这一悲观。
1962 年，米诺维奇破解了传统机械学中的一个谜题：三体问题。三体问题描述的是两个天体的引力会影响第三个天体的轨迹。典型情况是，前两个天体是太阳和一颗行星，第三个天体是一颗卫星、彗星或小行星。一个大天体的引力能改变一个小天体的轨迹这个理念并不算新，天文学家多年来一直在目睹彗星轨道一次又一次被木星掰弯。问题在于：怎样精确预测第三个天体的轨迹将被怎样改变？
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对借助引力理念贡献卓著的科学家米诺维奇。
米诺维奇不仅解决了这个问题，而且证明了这个效应可被应用于：只需要从地球发射时所需的燃料，而无需更多的燃料，就能让一艘飞行器穿越整个太阳系。为此，这艘飞行器只需在足够接近一颗行星的地方经过该行星，而且与该行星同方向环绕太阳，就能「盗取」这颗行星的一些动量。飞行器将以更快的速度被弹射到一个新方向，而行星本身的惯性几乎不受任何影响。由此，这一长期以来有关借助引力实现太空飞行（即引力援助）的理念终于得以实现。
时间很快就到了 1965 年。弗兰多注意到，在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初，木星、土星、天王星和海王星将全部位于太阳系的同一侧，这种罕见的排列大约每 176 年才发生一次。在此期间，一艘飞行器借助引力就可以造访所有这四颗行星，并且飞抵海王星只需 9 年时间。在弗兰多公布自己的这些发现之后第二天，喷气动力实验室就发布新闻公报说，将执行前往外行星（外太阳系行星）的任务。「伟大旅程」理念由此诞生。
喷气动力实验室为此设计的是 4 艘飞船，外加轨道器和大气层探测器，总投资额高达 9 亿美元。美国国会认为这个投资过大，「伟大旅程」因此被取消。而「旅行者号」从该计划的「灰烬」中诞生了，这个缩减版的外太阳系探测任务只限于木星和土星，但美国宇航局的科学家们从未放弃过「伟大旅程」的设想。当时，科学家从 1 万条轨道中选取了两条：「旅行者 1 号」将经过木星、土星和最大的土卫泰坦，而「旅行者 2 号」除了造访木星和土星外，还将飞往天王星和海王星。两艘「旅行者号」的建造都考虑到了它们的遥远路途和长任务期，所以电池寿命必须保证几十年都还有充足的燃料以保持「旅行者号」的天线对准地球。此外，这也是首次程控飞行器能在太空自行飞行。
直到「旅行者号」发射时，天王星和海王星都被考虑在探测目标之外。直到 1981 年「旅行者号」与土星最后一次相遇，然后又获得一系列重要发现和大量探测数据后，继续探测天王星和海王星的延伸任务期才终于获准。至此，喷气动力实验室当初的计划才得以实现。
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两艘「旅行者号」的飞行轨迹示意图。
崭新世界
两艘「旅行者号」的多次飞近探测，多次刷新科学家对太阳系天体的认识。
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🔗App 内查看 1957年第一颗人造卫星上天
1961年第一个人类进入太空
1969年第一艘载人飞船成功登月
一个个伟大成就接踵而来
现在人类需要一个更加激动人心的目标
向宇宙深处进发
（迄今为止可见光拍摄到的宇宙最深处画面，部分区域年龄超过132亿年，由哈勃望远镜用9年时间拍摄，NASA于2014年发布，名为：Hubble Ultra Deep Field 2014）
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与此同时
美国航天工程师Gary Flandro发现
木星、土星、天王星、海王星等四颗外行星
将在70年代末出现在太阳的同一侧并呈几何排列
这意味着
人类只需一次航行即可同时造访它们
它们巨大的引力还可以让航天器获得加速度
原本30年的路程如今12年就可走完
所需要的燃料也将大大减少
而下一次出现这种排列将是在176年后
试问有哪个科学家会拒绝这样的机会
（请将手机横屏观看，太阳系诸星实际大小比例及位置关系图，图片源自NASA/http://theplanetstoday.com，星球研究所标注）
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作为航天霸主的美国人当然更无法拒绝
他们调集了11000名科学家、工程师
相当于建造地球七大奇迹之一胡夫金字塔的1/3人力
终于在1977年8月20日-9月5日
将两个最新式的航天器分别送入太空
两位太空快递员正式出发了
（1977年8月20日的发射现场，图片源自NASA）
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他们是一对重达825公斤的孪生兄弟
分别名为Voyager 1、Voyager 2
Voyager意为航海家
在中文语境中我们更习惯称其为
旅行者1号、旅行者2号
虽然那个年代的技术与今天不可同日而语
但旅行者号也绝不可小觑
以它携带的相机为例
其分辨率可以从1公里外看清报纸的标题
（旅行者所携带的设备，图片源自NASA/JPL，JPL为喷气推力实验室的缩写，星球研究所标注）
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那么他们要递送的又是什么东西呢？
考虑到宇宙深处可能存在的外星人
人类决定让旅行者为外星人带去一份特别的礼物
内含十分丰富而友好的信息
包括地球的位置、自然界的各种声音
人类的身体结构、生活场景的照片
以及用55种语言录制的问候
（下面是旅行者携带的部分音频，包括英语及与中国相关的4种语言的问候：普通话、吴语、厦门话、广东话）
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来自地球的问候
00:27
来自星球研究所
然而如何保存这些信息却是个问题
20世纪70年代流行的信息记录方式是磁带
但磁带显然经不起宇宙中的一路风尘
如同保存至今的古代竹简多已残破不可辨认
但原始人类刻在石头上的字却十分清晰
最终科学家们也决定“把字刻在石头上”
他们选用了一块直径30厘米的镀金铝板
然后在板上蚀刻所要传递的信息
据信这样可以保存数百万年之久
金唱片（Golen Record）就这样诞生了
它也正是这场太空快递的主要物品
更贴心的是
金唱片封套上还附赠了一块高纯度的铀238
捕获它的外星生命可以用半衰期测定唱片的年龄
（图片源自NASA/JPL）
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两颗航天器被设计为不同的路线
旅行者1号按照木星-土星路线航行
之后离开黄道面（即太阳系众行星的轨道水平面）
旅行者2号则按照黄道面内的常规路线
沿着木星-土星-天王星-海王星航行
（点击放大查看，旅行者轨迹图，图片源自《NATURE》杂志，作者NIK SPENCER；星球研究所标注）
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1.5个地球年后
（以后的标题皆以旅行者号出发的1977年为基准计算）
即1979年3月
旅行者1号接近木星
4个月后旅行者2号也到达木星的最近点
之前人类只有几张木星及其卫星的模糊照片
而旅行者号则为木星拍摄了3.3万张清晰照片
（更早为旅行者号探路的先驱者10号及11号也曾拍摄木星，但质量不高；下图为旅行者1号拍摄的木星，图片源自NASA/JPL）
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木星是太阳系里最大的行星
体积是地球的1300倍
表面的云层极为绚烂多彩
例如著名的大红斑（Great Red Spot）
它已经成为木星的标志之一
（旅行者1号拍摄的大红斑，后期补色，图片源自NASA/JPL）
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地球上的天文学家曾透过望远镜观察木星数个世纪
但旅行者的发现仍让科学家们感到惊讶
美丽的大红斑居然是木星风云诡谲的大气层
为了更好地展现木星的大气层
旅行者1号创造性地每10小时拍摄一张照片
持续了60个木星日
然后将照片顺序循环播放
形成了人类历史上为木星拍摄的第一段延时摄影
（木星逐渐变大，代表旅行者1号逐步接近木星，下方为大红斑，图片源自NASA/JPL）
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旅行者还拍摄了木星的诸多卫星
木卫一在木星的背景之中好似一颗金丹
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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只露出1/3张脸的木卫二
画面极具张力、极具个性
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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3.2个地球年后
即1980年11月
旅行者1号掠过土星
并首次传回土星、环带与卫星的高解析照片
它就像一个巨大的草帽飘浮在黑漆漆的宇宙中
（旅行者1号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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在旅行者1号到达土星快一年后
旅行者2号才姗姗来迟
但较慢的航行速度
反而为我们展现了土星更多、更清晰的细节
土星是太阳系行星中行星环中最突出的一个
不计其数的小颗粒绕着土星运转
包括水冰、尘埃和其它化学物质
（旅行者2号拍摄，左下方三个小点为土星的卫星，其中一颗还在土星表面印出了一个黑点，图片源自NASA/JPL）
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更清晰的照片显示
土星环呈现“轮辐”式的辐射线状特征
一圈圈地缠绕在土星周围
看上去就像许许多多的跑道
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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之后的旅程中
旅行者1号飞离了黄道面
探索天王星、海王星的任务交给了旅行者2号
8.4个地球年后
即1986年1月24日
旅行者2号抵近天王星
这是人类历史上第一次探访天王星
也是迄今为止唯一的一次
在旅行者2号的镜头中
天王星是一个温润如玉的淡蓝色星球
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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它是太阳系内大气层最冷的行星
最低温度只有49K（−224℃）
其大气的主要成分是氢和氦
还有很高比例的由水、氨、甲烷等结成的“冰”
因此被天文学家划分为“冰巨行星”
（旅行者2号拍摄，天王星的淡蓝色月牙，图片源自NASA/JPL）
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天王星的卫星天卫五
则被认为是太阳系中最奇怪的星体之一
其表面分布着深达20公里的峡谷、断层
显得狰狞恐怖
有科学家认为天卫五是由碎裂的物质重新组合
并且组合还没有彻底完成
所以才显示出这种景象
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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12个地球年后
即1989年8月25日
旅行者2号到达海王星最近点
因为大气层中大量甲烷及其它未知物质的存在
海王星的蓝比天王星更加沁人心脾
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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这是旅行者2号最后一颗能够造访的行星
它决定不再理会飞行轨迹
而将航道调校至靠近海卫一
一个比天王星更加冰冷的天体
下面这张照片中
它就像一个“冰碗”牢牢冻结在黑暗之中
（旅行者2号拍摄，图片源自NASA/JPL）
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12.4个地球年后
即1990年2月14日情人节
旅行者1号已经越过了冥王星轨道
距离地球约40亿公里
下一步将进入太阳系的边缘
此时它调转身姿、回望地球
用了6个月时间
为太阳系拍摄了一张并不完美的全家福
这也是太阳系唯一的一张全家福
因为距离太过遥远
有些行星的大小还不足一个像素
（旅行者1号拍摄，灰色区域为代表行星分布的实际位置；海王星N、天王星U、土星S、金星V、地球E及木星J；因为太阳光的影响，水星、火星未能拍摄到，图片源自NASA/JPL，星球研究所标注）
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而全家福中的地球则被单独放大
成为航天史上的三大摄影作品之一
暗淡蓝点（Pale Blue Dot）
是的，我们人类所生存的地球
在宇宙面前只有这么一丁丁点
（旅行者1号拍摄，蓝圈中的小点为地球，图片源自NASA/JPL）
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拍摄完太阳系全家福之后
旅行者1号关闭了大部分设备
现在要为冲出太阳系保存体力了
35个地球年后
即2012年8月25日
旅行者1号脱离了太阳风的范围
当时距离太阳大约19个光时
即光走19个小时的路程
标志着人类迈入星际空间的历史性一步
（该消息由NASA于2013年9月12日发布，因为对太阳系的范围定义不同，严格来说该结论尚有争议；下图为旅行者的位置与未来路径预测，请将手机横屏观看，图片源自NASA/JPL，星球研究所标注）
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进入星际空间之后的旅程
将更加充满不确定性
如果没有任何变量影响
包括星际尘埃的撞击等等
48个地球年后
即公元2025年左右
旅行者1号、2号将耗尽所有电力
我们将不再收到他们的任何信息
但这并不会影响他们向宇宙深处递送人类文明的使命
38295个地球年后
即公元40272年左右
旅行者1号将会接近小熊星座AC+79 3888
（由位于加州的Oschin Schmidt望远镜拍摄）
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40000个地球年后
即公元41977年左右
旅行者2号将会接近仙女座红矮星ROSE248
（上述数据源于天体物理学博士孙正凡的推算；下图为ROSE248艺术想像图）
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数万年的旅程
跨度大约1.7光年
而目前人类已知宇宙直径高达910亿光年
1.7光年只是人类迈出家门的小小一步
（威尔金森微波各向异性探测器用9年时间所拍摄的宇宙背景辐射全天影像，图片源自NASA）
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但对于人类而言
旅行者1号、旅行者2号已经和人类永别
我们这代人将没有机会
等到在黑暗中漂流的他们被外星人拾获的那一刻
我们这代人也没有机会
知晓拾获他们的外星人是善意而是恶意
我们这代人甚至没有机会
知晓那时人类是否还存在
所以
永别了，人类
永别了，旅行者
谢谢你们为人类保存的文明
（时任美国总统卡特在金唱片中的留言）
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“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力活过我们的时代，进入你们的时代”
附：
2017年4月22日
正值地球日来临之际
旅行者1号、2号距离我们地球的实时距离如下
（数据源自NASA/JPL，星球研究所截取）
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我们的其他回答：
地理这门学科有多有趣？世界上有哪些非常唯美漂亮的桥梁？如何评价嫦娥四号成功发射，有什么重要意义？客家人为什么要建土楼？有哪些世界地理冷知识？如何评价“河南什么样，中国就是什么样”这种说法？美国有哪些方面比中国强？福建地理位置这么差，为什么其经济发展还不错？未来将会朝什么方向发展？人类怎样才能毁掉太阳？登陆火星的意义是什么？火星上有稀缺资源嘛？西安城怎么样？青岛到底哪好？有哪些城市景观堪称惊艳？为什么秦岭淮河一线被赋予了那么多地理意义？ 最近因为收到一本中文版的《星际唱片》（关于卡尔萨根等人如何制作旅行者号上的黄金唱片的书），稍微考察了一下旅行者号的历程。前面两个回答都说的非常对，一般认为旅行者1号已经飞出了太阳风吹出的泡泡，进入了恒星际介质中（或者说星际空间），但还没有真正脱离太阳系外围的奥尔特云。
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日球层的一个示意图。Heliosphere - Wikipedia
太阳周围的星际环境大致如上图，太阳往出吹太阳风，在星际介质中吹出了一个大泡泡。因为太阳风的速度是超声速的，所以必然会形成一个激波面，就是深蓝色的圆球层。旅行者1号2004年越过这个激波面，旅行者2号从另一个方向在2007年也越过了这个激波面。这个激波面的位置在旅行者一号的方向上距离太阳中心83.4倍的日地距离。
激波面过后，淡蓝色的纺锤状的部分实际上还主要是太阳风带来的等离子体（被电离的粒子）。这个被称作Heliosheath,边界被称做Heliopause.在这个边界上，太阳风的气体压强和星际介质中的气体压强平衡。越过了这个边界，旅行者1号就算进入星际空间了。
2012年7月到8月，旅行者号上探测到从太阳风里产生的宇宙线粒子（主要是能量比较高的氢氦等粒子）突然变少了，银河系起源的宇宙线（能量更高）突然变多了。这种变化反复了好几次，终于到了8月25号以后，几乎看不见太阳系内来的宇宙线粒子了。NASA的人开始觉得，好像旅行者1号确实已经闯过Heliopause了。
但还是有一个问题，一般人们预期旅行者号在穿过太阳风边界后，会发现磁场方向发生突然的变化。但是2012年7-8月的观测数据中并没有看到这种变化。所以也有一些怀疑的声音。
实际上，在设计旅行者号的时候，有一个探测器专门用来探测太阳风里的等离子体密度，这个仪器应该能给出比较确切的证据说明旅行者号穿过了太阳风边界。因为一般认为太阳风里的等离子体温度高，星际介质里的等离子体温度低，所以在两种介质压强平衡的交汇处星际介质的等离子体的密度应该要比太阳风等离子体密度高很多。所以如果旅行者号穿过了太阳风边界，它应该能探测到等离子体密度升高。
但问题是旅行者1号在经过土星的时候，这个等离子体密度探测器坏掉了。。。。
2013年，Iowa大学的Gurnett等人用一个间接的办法来探测等离子体密度。Gurnett是一个叫plasma wave instrument的仪器的负责人。太阳风不是平缓的吹出来的，而是会有很多小的大的爆发。这些爆发式的喷射会激发等离子体的震荡（就好像把石子扔进水里会激发水波振动）。这个仪器可以测等离子体震荡的频率。而理论上震荡频率又和等离子体密度相关，所以就可以推断等离子体密度。Gurnett等人回顾旅行者1号的数据，发现确实旅行者1号在不断的进入密度更高的等离子体，在2013年9月的时候，用这种方法测出来的等离子体密度已经达到0.08/cm^3,和理论预期的星际物质密度很接近了。
所以现在一般认为旅行者1号确实已经穿过了Heliopause. 和北京，纽约，这些名词不一样。“太阳系”这个词，并不是一个严谨的地名，而是类似于“天空”，“江南”，“身边”，这种的一个主观范围。大家认为是就是，很难找到客观的界限。
首先咱不能拿太阳的引力来划分吧。因为除非你到无限远，万有引力方程的分母才能无限大，引力才能为零。否则只要你有距离，有质量，那么太阳的引力都会始终存在着。比如说，我们在地球上，也会受到银河系外的星系对我们的引力影响。只是感觉不出来罢了。
也不能说最远的行星冥王星就是太阳系的边界。因为在冥王星外面还有大量的小行星彗星等天体。他们都在以太阳为主导而运动啊，那就还得算太阳系吧。
况且就算是这些天体的外面，其实也还有从太阳身上喷射出来的各种粒子，又叫做太阳风。
这些粒子到达一定的距离以后就逐渐减速，不再往外运动了。这就是所谓的“日球层”。
那么从羊毛出在羊身上的角度来说。八大行星加上冥王星等天体，只要你在日球层以内，其实都可以视为在太阳内部运动的物体。只有日球层以外的天体才能算作太阳这个恒星的外部。
但是拿日球层作为太阳系的边界也不恰当。因为在这外面还有一些彗星，它们也在受太阳的引力为主导而运动。
这些彗星最远的距离我们有一光年之多。甚至还可能存在未发现的更远的太阳系的天体。
一光年是什么概念呢？距离太阳最近的恒星比邻星，也就是三体人所在的南门二。离我们其实也就四点几光年而已。
也就是说这些个彗星已经几乎要到别的恒星系统去了。
所以呢，至今并没有对太阳系进行过准确的范围划分。鬼知道这些彗星的外面还有没有其他的太阳系天体。更远的所谓奥尔特星云，其实存在与否至今也存疑。
所以当涉及到比较具体的空间范围的时候，其实会尽量避免使用“太阳系”这个模糊的概念。
NASA的原话也并没有说旅行者1号飞出了“太阳系”，只说它飞出了“日球层”。
但是呢，“太阳系”这个词听上去会比较simple和大新闻，所以也并无不可。因为其实不需要那么严谨，大家懂就好了。
如果一定要严谨一点的话，可以换一个比较文艺的说法：从此以后旅行者一号的身边再也没有来自太阳的物质了。 看怎么定义“飞出太阳系”了。
按太阳风和星际介质的相互作用来看，已经出了。简单地说，太阳在星际介质里吹出一个大气泡，旅行者1号已经飞出这个气泡了。
要是按太阳的引力范围来看，还差得远。最近的南门二三合星离我们4光年多，次近的巴纳德星6光年多。要飞出几光年的距离，还得几千上万年才行。
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