在各种银河系图片中，银河系整体看起来就是个中央凸起、周围呈螺旋状的盘子。可是身处银河系中的我们是怎么知道银河系整体样貌的呢？所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，要想直观了解星系整体的样子，最好的办法就是从星系外部进行观察。
可是即使是目前飞的最远的探测器“旅行者 1 号”也只是飞出了太阳系的日球层顶，也就是刚刚脱离了太阳风的影响范围。如果以奥尔特云为界的话，它甚至连太阳系的门都还没出呢。以 它的速度，要想彻底飞出太阳系至少还得上万年。
有人说：“为啥探测器总是沿着黄道面往外飞，我们就不能往太阳系上下方向发射吗，那样应该很快就能飞出去了呀？”
首先，大部分探测器的目的都是为了探测行星。无论是八大行星还是矮行星或者是小行星，它们的公转轨道基本都在黄道面上，所以大部分探测器只能这么飞。
其次，就算是“旅行者号”这种飞往太阳系外星际空间的探测器，尽可能地节省燃料是首先要考虑的因素。毕竟太阳能的效率很有限，而且随着越飞越远，航天器能接收到的太阳辐射也越来越弱。所以目前通常采用的方式还是通过木星等大行星的动量把航天器甩出去，也就是引力弹弓效应。
而且奥尔特云被视为一个由众多彗星等小天体组成的球状云团，包裹着中间的恒星、行星，甚至是柯伊伯带，整体就像一个鸡蛋的蛋清，只是蛋清相比于蛋黄的比例要悬殊得多得多。所以要想飞出球体的奥尔特云，不管是横着飞还是竖着飞，其实差不太多。
那银河系看起来不就是个放大版的太阳系嘛，是不是也是同样的道理呢？作为星系，它的实际情况和结构更加复杂。
我们知道，太阳系位于银河系盘面附近，围绕着银河系的中心转圈。但是太阳系的黄道面和银河系的银道面并不重叠，两者大概有个 60° 的夹角。
这样的话从太阳系内依靠大行星的引力弹弓角度来说，像旅行者号这样的探测器确实正好可以从垂直方向往银河盘面的上下飞。
只是这样一来航天器就不能利用太阳系绕银心旋转的速度了，包括利用其他恒星来做引力弹弓，毕竟两者的运动方向基本是垂直的。
而且就算我们的航天器本身拥有足够的动力，能够达到银河系的逃逸速度（也就是第四宇宙速度），那么想到达银河系盘面之上，对人类来说仍然是望尘莫及。
因为银河系盘面的平均厚度超过了 1000 光年，而第四宇宙速度大概只有每秒五百多公里。简单计算一下，即使让探测器刚刚脱离盘面也要花差不多 20 万年时间。如果要达到能够观察到银河系全貌的位置，估计至少要上百万年。
所以向银河系外发射探测器来观察银河系全貌，虽然理论上确实可行，但是实际上并不现实，在可预见的未来这仍然是件不可能做到的事。
虽然无法直接观察银河系的整体结构，但是我们可以通过一些其他方式来间接推测，比如“数星星”。
1610 年，伽利略通过望远镜首次给出了银河系是由大量恒星组成的证据。一百多年后，赫歇尔通过计算天空不同区域的恒星数量，绘制了第一张银河系形状图。在这张图中，银河系只是个以太阳为中心的一小片区域。
虽然后来人们不断使用更为精确的测量手段，但是这种“数星星”的方法始终存在弊端，比如银盘上大量的星际尘埃对视线有着严重的遮挡，所以对于银河系整体样貌我们一直都是管中窥豹。
上世纪 50 年代，事情终于出现了转机。由于氢原子辐射出的 21 厘米线不会被星际尘埃吸收，而银河系的星际空间中又充斥着大量的中性氢。于是科学家想到，或许可以借助谱线的多普勒频移来绘制银河系中气体的运动。
随后通过射电望远镜，人们真的探测到了来自星际空间的 21 厘米线。很快，漩涡状且具有旋臂结构的银河系图像首次出现在人们面前，虽然此时银心部位任然存在较大遮挡。
后来随着斯皮策望远镜投入使用，人们发现银河系的中心并不是像大家想象的那样是个球，而是像一根棒子。至此，具有旋臂的棒旋结构成了今天我们想象中的银河系的样子。
本文来自微信公众号：Linvo 说宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo
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