只有兩個航天器離開了我們的太陽系並活下來講述了故事。2012 年和 2019 年，美國宇航局的“旅行者 1 號”和“旅行者 2 號”航天器分別突破了日球層頂，這是太陽影響範圍讓位於星際介質的邊界。它們從這個遙遠的位置發回了非凡的寶藏，這是人類首次涉足我們太陽系邊緣之外的無限領域。然而，一個更先進的飛行器正在緊追不捨，它配備了改進的儀器、更新的光學器件，甚至還有一種對星際介質本身進行取樣的方法。“新視野號”於 2006 年從地球發射升空，執行訪問冥王星的任務，於 2015 年抵達，並在其短暫的飛掠期間揭示了令人難以置信的細節。此後，該航天器繼續向星際前沿巡航。它現在已經開始了第二次擴充套件任務，並將很快從深度休眠中醒來，在太陽系外圍開啟大量新的科學機會。“到達我們航天器所在的位置需要很長時間，”約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室 (JHUAPL) 在馬里蘭州的“新視野號”任務執行經理艾麗斯·鮑曼說。“當你在太陽系的那部分割槽域擁有一艘航天器時，這對科學界來說是一筆巨大的財富。航天器在那麼遠的地方可以做很多獨特的事情。我們絕對想利用這一點。”
對於“新視野號”來說，這些“獨特的事情”包括對天王星和海王星進行前所未有的研究、對當地塵埃進行取樣、研究宇宙中的背景光等等。西南研究院 (SwRI) 在德克薩斯州的任務負責人艾倫·斯特恩說，總而言之，這將是任務的新階段，這個階段“本質上真正獨特且跨學科”。今年 10 月，這項為期兩年的第二次擴充套件任務正式開始，但在 2023 年，隨著航天器退出休眠狀態並認真開始其科學計劃，任務將會加快步伐。“關於如何在天體物理學、日球物理學和行星科學中做事，有很多好主意，”斯特恩說。“我們採用了其中最好的。”甚至還有一種誘人的可能性，即訪問柯伊伯帶中的另一個天體，柯伊伯帶是潛伏在海王星之外的小行星和冰冷天體的區域，“新視野號”已經在那裡訪問過一個天體——在 2019 年冥王星相遇後訪問了 阿羅科斯。即使沒有這種可能性，美國宇航局也有充分的理由延長任務。“新視野號”位於太陽系中的獨特位置，並配備了一套功能強大的儀器，”美國宇航局總部 (位於華盛頓特區) 的“新視野號”計劃科學家貝基·麥考利·倫奇說。“[它] 可以為日球層和太陽風提供有價值的見解，對宇宙背景輻射進行天文觀測，並提供關於天王星和海王星的有價值的資料，這些資料可以應用於我們關於冰巨行星的知識。”
自 6 月 1 日以來，航天器一直處於休眠狀態，其主要系統已關閉以節省電力，而每分鐘五轉的輕柔旋轉使航天器保持在航線上，而不會耗盡燃料。航天器的核電池的功率輸出已從最初設計的 240 瓦特降級，現在約為 200 瓦特，並且在“新視野號”發射時攜帶的 78 公斤肼燃料中，還剩下約 11 公斤。“我們只剩下八分之一的燃料，”斯特恩說。這使得操作變得困難。“這變得更具挑戰性，”鮑曼說。“當我們選擇要進行的活動時，我們必須非常謹慎。”然而，對於航天器的執行來說，這已經足夠多的電力和燃料可以持續到遙遠的未來，可能到 2040 年代甚至 2050 年代，屆時航天器應該已經穿越邊界進入星際空間。“新視野號”目前距離太陽約 55 個天文單位 (AU)，即地球到太陽距離的 55 倍，距離該邊界約 65 個天文單位，並以“每年 3 個天文單位”的速度向外行駛，斯特恩說。
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3 月 1 日，航天器將退出休眠模式，開啟其系統，真正開始其新的擴充套件任務（儘管一些儀器已經在休眠狀態下采集資料）。4 月，航天器將停止旋轉，使其能夠拍攝天王星的影像。它將在 2023 年秋季再次拍攝天王星和海王星的影像，並在 2024 年春季再次拍攝天王星的影像。這將使天文學家能夠跟蹤行星旋轉時雲層的運動，從而更好地瞭解它們的能量平衡，特別是當太陽光照射到它們時，尤其是在 2023 年秋季，“新視野號”將從側面觀察這些行星，而哈勃和其他地面望遠鏡將近乎同時地從地球上觀察它們的近側。
雖然行星對於“新視野號”來說只會顯示為光點，但航天器應該能夠跟蹤行星亮度的變化，這與哈勃的觀測結果相對應。“不必完全同步，但我們肯定會將哈勃可以觀測到的最佳時間納入其中，以便‘新視野號’進行觀測，”亞利桑那州洛厄爾天文臺的行星科學家、任務的聯合研究員威爾·格倫迪說。反過來，這些研究可能對其他太陽系中系外行星的調查有用。到目前為止，像天王星和海王星這樣的冰巨行星已被發現相對常見。通過了解“新視野號”在其對這些行星的有限觀測中與哈勃望遠鏡的觀測結果相比可以看到什麼，天文學家可以將此推斷到理解類似系外行星的遠端觀測結果。“這將讓人們真正拿起筆來，弄清楚你可以從這種觀測中學到什麼，”格倫迪說。
透過將其相機指向深空，不受陽光的阻礙，“新視野號”已經揭示了關於宇宙的一些令人驚訝的事情，即來自所有恆星和星系的背景可見光大約是預期的兩倍。可能的解釋包括少量微弱的星系，這些星系對於哈勃這樣的望遠鏡來說可能是不可見的，但詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 可以觀測到，或者是在星系中漂流的流浪恆星。“我們將在 16 個不同的方向進行更精確的測量，”斯特恩說，而之前只有兩個方向。這應該可以解釋背景光是均勻地分佈在天空中還是集中在某些方向。該團隊還將在紫外線下進行相同的實驗，“以‘排除’或‘納入’一些想法，”斯特恩說。
“新視野號”還能夠比“旅行者 1 號”和“旅行者 2 號”更詳細地研究其當前的空間區域。據認為，該航天器位於柯伊伯帶內外區域之間的“沙漠”中，那裡的塵埃和天體密度低於柯伊伯帶其餘部分的平均水平。航天器上的塵埃探測器應該每年探測到少量的塵埃撞擊，而這些撞擊產生的電磁脈衝應該告訴科學家塵埃有多大以及塵埃的數量，其中一些塵埃可能是柯伊伯帶中天體碰撞產生的。“這是一種品嚐柯伊伯帶碰撞效果的方式，”格倫迪說。“即使是小天體也會相互碰撞，我們可以探測到塵埃。這是一種瞭解柯伊伯帶最外層範圍的方式。”“新視野號”還將從遠處觀測多達 10 個左右的其他柯伊伯帶天體，可能會透過與地面望遠鏡協同工作來分辨它們的形狀和大小，並尋找小型伴星的證據。
隨著航天器接近日球層頂，它還將告訴我們更多關於太陽日球層（其影響區域）的特性如何變化的資訊——測量當地的等離子體、帶電粒子以及來自星際介質的氫氣湧入。“我們現在有機會繪製氫分佈的全球地圖，”JHUAPL 空間科學首席科學家、“新視野號”的聯合研究員拉爾夫·麥克納特說。“這是瞭解整體日球層如何與星際介質大規模相互作用，以及星際介質對我們家園做什麼的關鍵部分。”然而，希望是航天器能夠在 2040 年代保持執行並獲得資金，屆時它應該已經到達距離地球約 120 個天文單位的日球層頂。“我們認為我們有足夠的電力，”麥克納特說。
然而，所有這些計劃都有可能在瞬間改變。利用夏威夷的昴星團望遠鏡，該團隊繼續在柯伊伯帶搜尋另一個要訪問的天體，比如阿羅科斯。如果發現一個合適的候選天體，“新視野號”可以到達，“我們將放棄其餘計劃以節省燃料，”斯特恩說。“我們被派去執行柯伊伯帶任務。”到目前為止，還沒有找到這樣的目標，但搜尋仍在繼續。“如果我們能獲得第二個柯伊伯帶天體，那將超越一切，”斯特恩說。“如果我們能找到一個我們能夠用燃料供應到達的天體，即使是在四五年後，那也將是頭條新聞。”但不能保證會出現這樣的結果。“機率不大，因為我們已經穿過了柯伊伯帶最密集的部分，”格倫迪說。“這希望渺茫。”
在沒有找到這樣的目標的情況下，該團隊還在考慮將另一項備受矚目的任務作為其最新擴充套件任務的一部分。可以指示航天器轉向並向後看地球，複製“旅行者 1 號”在 1990 年從 40 個天文單位的距離拍攝的我們星球著名的“暗淡藍點”影像。斯特恩說，該團隊目前正在調查這是否可行。“問題是我們離太陽比‘旅行者號’遠得多，”他說。這可能會使地球太難以在太陽的眩光下分辨出來，而太陽的亮度可能會損壞航天器的儀器。“我們不會為了做到這一點而燒壞相機，”斯特恩說。
在未來幾十年內，沒有其他航天器會像“新視野號”一樣穿越同一片太空區域。在美國，麥克納特領導的一項名為“星際探測器”的計劃目前正在被考慮作為一個潛在的未來專案，但國家科學院的太陽和空間物理十年調查預計要到 2024 年 12 月才會做出決定。雖然自該團隊去年發表提案以來，該專案沒有重大更新，但有一個重大發展，即太空發射系統 (SLS) 的首次成功發射，該系統被指定為這項雄心勃勃的任務的潛在運載火箭。麥克納特說，他的團隊還與其他公司討論了可能發射該任務的其他大型火箭，例如 SpaceX 的星艦，預計該星艦將在 2023 年進行首次軌道試飛。“我們正在與他們交談，”麥克納特說。中國的另一項星際任務“星際快車”似乎也仍在按計劃在本十年晚些時候發射。
就目前而言，“新視野號”是唯一一艘衝向太陽系邊緣的航天器，它有兩個可能的未來。一種是以多年來無與倫比的方式對太陽系外圍進行跨學科研究。“我們正在穿越‘旅行者號’走過的外日球層，但配備了大大改進的儀器，”斯特恩說。“我們的粒子儀器靈敏度更高。我們有一個塵埃探測器。我們的紫外線光譜儀正在被用來研究中性氫氣體的分佈。“旅行者號”沒有技術做到這一點。”另一種是轉向柯伊伯帶外圍尚未發現的小行星或彗星，這是一個誘人但越來越具有挑戰性的可能性。“我們不知道柯伊伯帶到底延伸多遠，”斯特恩說。“我們正在全力以赴。如果那裡有東西可以到達，我們會找到它。”