纵观人类数千年来对星空的凝视，以及数十年来发射探测器探索宇宙，只有两艘携带工作仪器的宇宙飞船成功逃脱了太阳控制的空间泡泡。
双胞胎“旅行者”号宇宙飞船于1977年发射，开始了对外行星的史诗之旅；两者都掠过了木星和土星，而“旅行者2号”则将天王星和海王星加入了行程。自那时以来，这两艘宇宙飞船一直在向外跋涉，尽管面临着老化技术和电力供应逐渐减弱的挑战，但它们的几台仪器仍在继续观测。2004年12月16日，“旅行者1号”到达了终端激波，开始了它长达数年的向星际空间过渡。 “旅行者2号”于2007年跨越了相同的阈值。自那以后，这两艘宇宙飞船一直在为人类提供唯一直接体验，了解太阳对太空的影响范围（科学家称之为日球层）的边缘和更远处的情况。
波士顿大学空间物理学家梅拉夫·奥弗尔说：“我们现在知道我们对日球层知之甚少。它比我们想象的要复杂得多，也更具活力。”
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以下是科学家们所知道的：我们这些普通的地球人可能会简单地认为太阳是一个紧凑的遥远光球，部分原因是我们厚实的大气层保护我们免受太阳最严重的危害。但实际上，太阳是一个翻滚的等离子体和磁场，以太阳风的形式向数十亿英里外辐射自身，太阳风是不断从我们的恒星流出的带电等离子体流。太阳的磁场随太阳风一起传播，也影响着行星之间的空间。日球层的大小会随着太阳活动水平在11年周期内的变化而扩大和缩小。
普林斯顿大学空间物理学家、“旅行者”任务副项目科学家杰米·兰金说：“你会在整个日球层中看到这些剧烈的11年周期性的峰谷波动。”她指出，所有类型的天文学家都被困在这种混乱的背景中，这可能会也可能不会影响他们的数据和解释。“迄今为止，我们的每一次测量，直到‘旅行者’号飞船穿越日球层顶，都经过了太阳所有不同层级的过滤，”兰金说。
“旅行者1号”于2012年8月穿越了日球层顶，即日球层的边缘。 “旅行者2号”朝另一个方向前进，于2018年11月穿越了日球层顶的另一部分。
NASA/JPL-Caltech
在前往星际空间的旅程中，“旅行者”号必须穿越一系列边界：首先是距离太阳约70亿或80亿英里的终端激波，在那里太阳风突然开始减速，然后是日球层顶，在那里太阳风的向外压力与星际介质的向内压力相等。在这两个鲜明边界之间的是日鞘，这是一个太阳物质持续减速甚至反转方向的区域。穿越这些边界花费了速度更快的双胞胎探测器“旅行者1号”近八年的时间；这就是在起作用的规模的浩瀚。
超越日球层顶是星际空间，“旅行者1号”于2012年进入，“旅行者2号”于2018年到达。它与我们日球层内的环境非常不同——更安静，但绝非静止。“它是太阳系诞生的环境的遗迹，”兰金在谈到星际介质时说。其中包含被称为银河宇宙射线的能量原子碎片，以及宇宙漫长岁月中垂死恒星喷射出的尘埃，以及其他成分。
星际介质在整个星系中都在变化，密度较大和较稀薄的区域在银河系的旋臂中交替出现。我们的太阳及其产生的气泡穿过这个星际介质，太阳的动力学和星际介质之间的相互作用影响着日球层的形状。
然而，科学家们尚不清楚日球层的实际形状是什么。日球层的形状可能类似于彗星，长长的尾巴拖在一个紧凑的鼻子上，太阳在那里推入星际空间。或者，太阳磁场和星际介质之间的相互作用可能会将气泡塑造成牛角面包状，两个叶片拖在我们的恒星后面。日球层的形状也可能采取科学家们甚至没有考虑过的其他形式；从我们在地球上的有限视野来看，确定性是很困难的。“这就像我们是金鱼，试图从内部测量我们的金鱼缸，我们甚至无法到达边缘，”以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的空间物理学家莎拉·施皮策说。
“旅行者”号探测器是这一挑战的意外例外。这两艘双胞胎宇宙飞船被设计为外行星的侦察兵，该计划提供了人类首次——也是迄今为止唯一一次——近距离观察天王星和海王星的机会。到1989年，这些观测已经完成，但探测器仍然运行良好。因此，美国宇航局让它们继续运行，尽管关闭了那些在没有行星可供观测的情况下不会产生有趣数据的仪器。岁月流逝，“旅行者”号不断向外跋涉，朝着我们宇宙金鱼缸的墙壁游去。
“‘旅行者’号非常像日球层的活组织检查。...仅从这两组点来看，我们对外部日球层的全球三维结构一无所知。”
但这只金鱼并没有闲着。2008年，美国宇航局发射了星际边界探测器（IBEX），该探测器绕地球运行，并采集从日球层边缘涌入的粒子，称为高能中性原子。科学家们可以使用IBEX对这些粒子特性的测量结果，来重建数十亿英里之外遥远的地方正在发生的一些情况。
IBEX的主要贡献之一是发现了悬挂在日鞘上的高能中性原子带。科学家们认为，这个带可能是由进出日球层的粒子引起的。但在一个宇宙倒霉的例子中，“旅行者”号宇宙飞船无法直接研究IBEX的带：它们从带的两侧掠过。“它们之间正好是外部日球层中最明显、最耀眼的东西，”普林斯顿大学空间物理学家、IBEX首席研究员大卫·麦科马斯说。
这种情况恰恰表明了依赖于对像我们恒星影响的巨大气泡这样包罗万象的事物的局部观测的局限性。“‘旅行者’号非常像日球层的活组织检查，”麦科马斯说。“仅从这两组点来看，我们对外部日球层的全球三维结构一无所知。”
IBEX仍在观测，它的寿命比原计划长得多，并且该宇宙飞船已经设法收集了整个11年太阳周期的数据，以观察日球层对太阳活动的反应。但麦科马斯也在努力准备他在明年领导的另一项任务的发射。他将星际测绘和加速探测器（IMAP）任务描述为“打了激素的IBEX”，具有相同的基本功能，但分辨率更高，并增加了额外的测量，例如对偷偷进入太阳系的星际尘埃颗粒（来自死亡恒星的碎片）的分析。
与此同时，其他科学家正在计划从该区域直接收集更多观测数据。还有一艘宇宙飞船正在按计划跟随“旅行者”号飞出日球层：美国宇航局的“新视野”号任务，该任务于2015年掠过了冥王星。在研究了这颗矮行星（以及2019年，一个更遥远的岩石天体，名为“阿罗科斯”）之后，该宇宙飞船正朝着在未来十年左右穿越日球层顶的方向前进。并且科学家们希望它的仪器仍然可以工作，为人类第三次超越太阳影响范围的远征做好准备。
科学家们还设计了一项名为星际探测器的潜在任务，与“旅行者”号和“新视野”号不同，该任务是专门为照亮日球层和更远处的外部区域而设计的。它将使用一枚大型火箭快速飞出太阳系，携带旨在研究等离子体和磁场的仪器，而不是岩石天体，并且理想情况下飞得足够远，以便回头并从远处辨别我们日球层难以捉摸的形状。但是，最近发布的十年调查（概述了美国未来十年的太阳物理学）没有将该任务推荐为优先事项，这损害了该国科学家在短期内对星际介质进行采样的机会。（中国研究人员可能更幸运，因为该国正在追求自己的星际任务。）
目前，科学家们仍然困在仔细研究从“旅行者”号传回的信号。在某些方面，这是一笔丰富的信息：来自两艘位于两个不同位置的航天器，关于星际空间边界和更远处的大约二十年的数据。回报中充满了怪异之处，其中一艘宇宙飞船显然五次穿越终端激波，这可能是因为日球层与太阳风的强度波动同步地鼓起和凹陷。但是，“旅行者”号遥远的观测也只是面包屑，是对我们几乎无法触及的区域的诱人一瞥——正是这类数据提出了比答案更多的问题。
有一件事是肯定的：无论它们的任务何时结束，“旅行者”号宇宙飞船都会让科学家们想要更多来自星际空间的数据。“仪器将在我们获得全貌之前关闭，”奥弗尔说。“但是尽可能地延长‘旅行者’号的任务，这是无价的。”