縱觀人類數千年來對星空的凝視，以及數十年來發射探測器探索宇宙，只有兩艘攜帶工作儀器的宇宙飛船成功逃脫了太陽控制的空間泡泡。
雙胞胎“旅行者”號宇宙飛船於1977年發射，開始了對外行星的史詩之旅；兩者都掠過了木星和土星，而“旅行者2號”則將天王星和海王星加入了行程。自那時以來，這兩艘宇宙飛船一直在向外跋涉，儘管面臨著老化技術和電力供應逐漸減弱的挑戰，但它們的幾臺儀器仍在繼續觀測。2004年12月16日，“旅行者1號”到達了終端激波，開始了它長達數年的向星際空間過渡。 “旅行者2號”於2007年跨越了相同的閾值。自那以後，這兩艘宇宙飛船一直在為人類提供唯一直接體驗，瞭解太陽對太空的影響範圍（科學家稱之為日球層）的邊緣和更遠處的情況。
波士頓大學空間物理學家梅拉夫·奧弗爾說：“我們現在知道我們對日球層知之甚少。它比我們想象的要複雜得多，也更具活力。”
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以下是科學家們所知道的：我們這些普通的地球人可能會簡單地認為太陽是一個緊湊的遙遠光球，部分原因是我們厚實的大氣層保護我們免受太陽最嚴重的危害。但實際上，太陽是一個翻滾的等離子體和磁場，以太陽風的形式向數十億英里外輻射自身，太陽風是不斷從我們的恆星流出的帶電等離子體流。太陽的磁場隨太陽風一起傳播，也影響著行星之間的空間。日球層的大小會隨著太陽活動水平在11年週期內的變化而擴大和縮小。
普林斯頓大學空間物理學家、“旅行者”任務副專案科學家傑米·蘭金說：“你會在整個日球層中看到這些劇烈的11年週期性的峰谷波動。”她指出，所有型別的天文學家都被困在這種混亂的背景中，這可能會也可能不會影響他們的資料和解釋。“迄今為止，我們的每一次測量，直到‘旅行者’號飛船穿越日球層頂，都經過了太陽所有不同層級的過濾，”蘭金說。
“旅行者1號”於2012年8月穿越了日球層頂，即日球層的邊緣。 “旅行者2號”朝另一個方向前進，於2018年11月穿越了日球層頂的另一部分。
NASA/JPL-Caltech
在前往星際空間的旅程中，“旅行者”號必須穿越一系列邊界：首先是距離太陽約70億或80億英里的終端激波，在那裡太陽風突然開始減速，然後是日球層頂，在那裡太陽風的向外壓力與星際介質的向內壓力相等。在這兩個鮮明邊界之間的是日鞘，這是一個太陽物質持續減速甚至反轉方向的區域。穿越這些邊界花費了速度更快的雙胞胎探測器“旅行者1號”近八年的時間；這就是在起作用的規模的浩瀚。
超越日球層頂是星際空間，“旅行者1號”於2012年進入，“旅行者2號”於2018年到達。它與我們日球層內的環境非常不同——更安靜，但絕非靜止。“它是太陽系誕生的環境的遺蹟，”蘭金在談到星際介質時說。其中包含被稱為銀河宇宙射線的能量原子碎片，以及宇宙漫長歲月中垂死恆星噴射出的塵埃，以及其他成分。
星際介質在整個星系中都在變化，密度較大和較稀薄的區域在銀河系的旋臂中交替出現。我們的太陽及其產生的氣泡穿過這個星際介質，太陽的動力學和星際介質之間的相互作用影響著日球層的形狀。
然而，科學家們尚不清楚日球層的實際形狀是什麼。日球層的形狀可能類似於彗星，長長的尾巴拖在一個緊湊的鼻子上，太陽在那裡推入星際空間。或者，太陽磁場和星際介質之間的相互作用可能會將氣泡塑造成牛角麵包狀，兩個葉片拖在我們的恆星後面。日球層的形狀也可能採取科學家們甚至沒有考慮過的其他形式；從我們在地球上的有限視野來看，確定性是很困難的。“這就像我們是金魚，試圖從內部測量我們的金魚缸，我們甚至無法到達邊緣，”以色列雷霍沃特魏茨曼科學研究所的空間物理學家莎拉·施皮策說。
“旅行者”號探測器是這一挑戰的意外例外。這兩艘雙胞胎宇宙飛船被設計為外行星的偵察兵，該計劃提供了人類首次——也是迄今為止唯一一次——近距離觀察天王星和海王星的機會。到1989年，這些觀測已經完成，但探測器仍然執行良好。因此，美國宇航局讓它們繼續執行，儘管關閉了那些在沒有行星可供觀測的情況下不會產生有趣資料的儀器。歲月流逝，“旅行者”號不斷向外跋涉，朝著我們宇宙金魚缸的牆壁游去。
“‘旅行者’號非常像日球層的活組織檢查。...僅從這兩組點來看，我們對外部日球層的全球三維結構一無所知。”
但這隻金魚並沒有閒著。2008年，美國宇航局發射了星際邊界探測器（IBEX），該探測器繞地球執行，並採集從日球層邊緣湧入的粒子，稱為高能中性原子。科學家們可以使用IBEX對這些粒子特性的測量結果，來重建數十億英里之外遙遠的地方正在發生的一些情況。
IBEX的主要貢獻之一是發現了懸掛在日鞘上的高能中性原子帶。科學家們認為，這個帶可能是由進出日球層的粒子引起的。但在一個宇宙倒黴的例子中，“旅行者”號宇宙飛船無法直接研究IBEX的帶：它們從帶的兩側掠過。“它們之間正好是外部日球層中最明顯、最耀眼的東西，”普林斯頓大學空間物理學家、IBEX首席研究員大衛·麥科馬斯說。
這種情況恰恰表明了依賴於對像我們恆星影響的巨大氣泡這樣包羅永珍的事物的區域性觀測的侷限性。“‘旅行者’號非常像日球層的活組織檢查，”麥科馬斯說。“僅從這兩組點來看，我們對外部日球層的全球三維結構一無所知。”
IBEX仍在觀測，它的壽命比原計劃長得多，並且該宇宙飛船已經設法收集了整個11年太陽週期的資料，以觀察日球層對太陽活動的反應。但麥科馬斯也在努力準備他在明年領導的另一項任務的發射。他將星際測繪和加速探測器（IMAP）任務描述為“打了激素的IBEX”，具有相同的基本功能，但解析度更高，並增加了額外的測量，例如對偷偷進入太陽系的星際塵埃顆粒（來自死亡恆星的碎片）的分析。
與此同時，其他科學家正在計劃從該區域直接收集更多觀測資料。還有一艘宇宙飛船正在按計劃跟隨“旅行者”號飛出日球層：美國宇航局的“新視野”號任務，該任務於2015年掠過了冥王星。在研究了這顆矮行星（以及2019年，一個更遙遠的岩石天體，名為“阿羅科斯”）之後，該宇宙飛船正朝著在未來十年左右穿越日球層頂的方向前進。並且科學家們希望它的儀器仍然可以工作，為人類第三次超越太陽影響範圍的遠征做好準備。
科學家們還設計了一項名為星際探測器的潛在任務，與“旅行者”號和“新視野”號不同，該任務是專門為照亮日球層和更遠處的外部區域而設計的。它將使用一枚大型火箭快速飛出太陽系，攜帶旨在研究等離子體和磁場的儀器，而不是岩石天體，並且理想情況下飛得足夠遠，以便回頭並從遠處辨別我們日球層難以捉摸的形狀。但是，最近釋出的十年調查（概述了美國未來十年的太陽物理學）沒有將該任務推薦為優先事項，這損害了該國科學家在短期內對星際介質進行取樣的機會。（中國研究人員可能更幸運，因為該國正在追求自己的星際任務。）
目前，科學家們仍然困在仔細研究從“旅行者”號傳回的訊號。在某些方面，這是一筆豐富的資訊：來自兩艘位於兩個不同位置的航天器，關於星際空間邊界和更遠處的大約二十年的資料。回報中充滿了怪異之處，其中一艘宇宙飛船顯然五次穿越終端激波，這可能是因為日球層與太陽風的強度波動同步地鼓起和凹陷。但是，“旅行者”號遙遠的觀測也只是麵包屑，是對我們幾乎無法觸及的區域的誘人一瞥——正是這類資料提出了比答案更多的問題。
有一件事是肯定的：無論它們的任務何時結束，“旅行者”號宇宙飛船都會讓科學家們想要更多來自星際空間的資料。“儀器將在我們獲得全貌之前關閉，”奧弗爾說。“但是儘可能地延長‘旅行者’號的任務，這是無價的。”