是時(shí)候探索太空了!
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原理:這張示意圖來自NASA的小行星探測項(xiàng)目(ARM),它演示的是探測器“拖走”小行星的過程:探測器(右側(cè))先在小行星(左側(cè))上抓取一塊巨石,在探測器飛離小行星后,進(jìn)入月球軌道前,探測器和巨石的引力(圖中以綠色示意)使小行星略微偏離原有的軌道——這被稱作“引力牽引”。用這種方法,只要足夠有耐心,就可以將可能撞擊地球的小行星拖到安全的軌道上去。
ARM項(xiàng)目計(jì)劃在2021年發(fā)射一顆小行星探測衛(wèi)星,該衛(wèi)星將在小行星上抓取一塊幾頓重的巨石,然后飛到月地之間的拉格朗日點(diǎn),再從地球上使用獵戶號(hào)飛船派人上去勘探(更多閱讀:抓取太空巖石,偏移小行星軌道)。
在NASA經(jīng)費(fèi)捉襟見肘的今天,這個(gè)聲勢浩大的項(xiàng)目為什么能活得這么滋潤呢?主要還是這項(xiàng)目有幾個(gè)噱頭讓美國的納稅人覺得還不錯(cuò):
1.危險(xiǎn)小行星的軌道變軌。防止重蹈恐龍的覆轍,沒有超人,也要拯救全人類。
2.為載人登陸火星做準(zhǔn)備。畢竟這是獵戶號(hào)飛船和空間發(fā)射系統(tǒng)的一次載人實(shí)戰(zhàn),通過它,人們離火星種土豆的夢想又近了一步。
3.小行星礦藏勘探。對,就是EVE等一眾科幻作品里的經(jīng)典情節(jié)。美國土豪們表示:公司都已經(jīng)準(zhǔn)備好了,就差小行星了。(更多閱讀:去小行星采礦)
錄制者:NASA
原理:圖中顯示的是2015年3月17日范艾倫探測器在范艾倫輻射帶中探測到的一次磁暴。太陽突然將大量物質(zhì)從日冕中拋出來(日冕物質(zhì)拋射,CME),由此造成的“沖擊波”(行星際激波)在到達(dá)地磁場后形成了這次磁暴。
在圖中,圍繞著地球的像面包圈一樣的東西是范艾倫輻射帶,不同顏色代表了不同的粒子密度。這里儲(chǔ)存了大量的帶電粒子,它們都是地球磁場從太陽風(fēng)中捕獲來的。而高速繞地球旋轉(zhuǎn)的黃色區(qū)域就是由范艾倫探測器探測到的磁暴形成的高能電子帶,高能電子帶時(shí)隔五天兩次掃過探測器,讓我們得以窺視磁暴的秘密。
雖然地球磁場保護(hù)我們免受狂暴的太陽風(fēng)直接襲擊,但是這兩個(gè)套在地球周圍的輻射帶也成為了衛(wèi)星和航天員離開的地球的一道鬼門關(guān)。為了給航天員和衛(wèi)星提供更好的安全支持,NASA于2012年發(fā)射的一對衛(wèi)星(也就是范艾倫探測器),專門用來探測范艾倫輻射帶。這次磁暴的記錄,也使人們獲得了非常珍貴的研究數(shù)據(jù)。
在研究之外,磁暴對人們的生活也有不少影響,最直接的就是通訊衛(wèi)星受損,電視、廣播、遠(yuǎn)洋電話會(huì)受到影響。在磁暴期間,坐飛機(jī)接受的輻射劑量也會(huì)明顯增加(差不多相當(dāng)于做一次胸透)。而磁暴對家里蹲們最大的威脅則是斷電。1989年的磁暴讓加拿大的魁北克省發(fā)生9個(gè)小時(shí)的電力故障,之后進(jìn)行了11個(gè)月的電力管制才恢復(fù)正常。
1995年開始,人類已經(jīng)有衛(wèi)星對太陽進(jìn)行全天候的觀測,可以準(zhǔn)確的對磁暴進(jìn)行預(yù)警(帶電粒子的速度遠(yuǎn)小于光速),所以我們可以在高能來襲前做好準(zhǔn)備。
當(dāng)然,高能粒子和地球磁場、大氣的相互作用也為我們帶來了絢麗的極光。(更多閱讀:為什么極光會(huì)有不同的顏色?)
換個(gè)角度,從國際空間站上看看極光。原視頻來自:NASA錄制者:NASA
原理:圖中這個(gè)模糊的大白球就是太陽,上面的黑點(diǎn)是黑子。這太陽怎么看都算不上拍得好,不過它還真有些來頭:這是好奇號(hào)火星車的“右眼”(桅桿上的主照相機(jī)(MastCam)之一)從火星上拍到的圖像。好奇號(hào)的“右眼”是一臺(tái)100mm焦距的相機(jī),圖中只是截取了原始照片的一部分,所以分辨率不高。左圖只進(jìn)行了坐標(biāo)修正,使太陽的北極指向上方,右圖則對黑子進(jìn)行了“高亮”處理,使黑子更加明顯。
圖片來自:mars.nasa.gov拍攝時(shí),火星與地球在太陽的兩側(cè)。從地球上看,這顆太陽黑子正好轉(zhuǎn)到太陽背面。而這顆大黑子活動(dòng)劇烈,并引發(fā)了強(qiáng)烈的日冕物質(zhì)拋射。幸好,拋射的方向并沒有正對地球和火星,地球和火星上的衛(wèi)星都沒有受到影響。
當(dāng)然,要想得知太陽背面有沒有會(huì)威脅到地球的大黑子,靠好奇號(hào)來觀測顯然是不夠的。很多探測器都都會(huì)用它們的“眼睛”看著太陽。比如說,我們有日地關(guān)系天文臺(tái)(STEREO),這是2006年發(fā)射的兩顆太陽探測衛(wèi)星,運(yùn)行在太陽軌道上,一顆比地球公轉(zhuǎn)略快(Ahead,簡稱A),一顆比地球公轉(zhuǎn)略慢(Behind,簡稱B),這樣兩顆衛(wèi)星逐步與地球拉開距離,我們就可以多個(gè)角度觀測太陽了。2014年10月1日之后,STEREO-B曾一度與地球失聯(lián),而在2016年8月16日,我們再次收到了它的信號(hào)。
STEREO兩個(gè)衛(wèi)星與地球、太陽的位置關(guān)系(?2016年9月7日),圖片來自:stereo-ssc.nascom.nasa.gov下面這個(gè)動(dòng)圖是2016年9月7日的太陽極紫外圖像,由地球方向和STEREO-A的觀測數(shù)據(jù)組合而成,STEREO-B目前還沒有新的觀測數(shù)據(jù)傳回來。極紫外是指波長在10~121nm的紫外線,這個(gè)波段包括了氫和鐵的多條發(fā)射線。研究不同元素、不同能級的譜線,我們就可以了解到太陽表面不同深度的信息。
圖片來自:stereo.gsfc.nasa.gov錄制者:NASA
原理:又雙叕有小行星從地球旁邊過去啦!圖中標(biāo)出的這個(gè)移動(dòng)的小點(diǎn),就是2016年9月8日剛從地球身邊飛過的一顆小行星,名叫2016 RB1。它在9月5日由亞利桑那大學(xué)的一臺(tái)1.5米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn),直徑估計(jì)有7~16米,(車?yán)镅刨e斯克隕石在進(jìn)入大氣層前直徑有18米),飛掠地球時(shí)距離地面只有4萬公里,相當(dāng)于地月距離的十分之一,這很可能是未來50年內(nèi)距離地球最近的小行星了。小行星從南極上空平安飛過,既沒有砸到花花草草,也沒有影響到在天上飛的通訊和氣象衛(wèi)星。
這些年,我們常??吹叫⌒行秋w掠地球的報(bào)道,但這并不是因?yàn)榈厍蜃兊梦kU(xiǎn)了,而是人類的觀測技術(shù)在提升?,F(xiàn)在,人類建立起了全球多波段的小行星監(jiān)測網(wǎng),對人類有威脅的小行星可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警。
目前,并沒有確切記載的隕石砸死人事件(明史上記載了1490年慶陽隕石雨砸死數(shù)萬人,但是傷亡數(shù)字還有待考證)。隕石傷人事件倒是有幾起,車?yán)镅刨e斯克隕石一次就把受傷人數(shù)提升了幾個(gè)量級。一個(gè)人一生中被隕石擊中的概率約為70萬分之一,與其擔(dān)心被天外來石砸到,還不如過馬路時(shí)多留意來往車輛。
錄制者:NASA
原理:經(jīng)過了10年的飛行,歐空局的羅塞塔號(hào)探測器于2014年7月31日到達(dá)彗星67P,成為人類第一個(gè)環(huán)繞彗星飛行的探測器。在過去兩年中,人們的注意力更多被它帶的小弟——韭菜“菲萊”登陸器——吸引了,不過羅塞塔號(hào)也一直任勞任怨地完成著探測工作。動(dòng)圖中顯示的就是羅塞塔號(hào)的飛行軌跡(注:在這里只顯示了2014年8月至12月的部分,完整版視頻可以點(diǎn)這里查看)。
羅塞塔飛行時(shí)間表:
(更多閱讀:永別了,“菲萊”! 以及賣萌無極限的羅塞塔黏土動(dòng)畫)
錄制者:ESA
原理:嫦娥3號(hào)和玉兔月球車不僅僅是國人關(guān)注的焦點(diǎn),NASA也對嫦娥3號(hào)和玉兔進(jìn)行了全程的“跟拍”。上面這張圖中標(biāo)出的小小亮點(diǎn)就是月球勘測軌道飛行器(LRO)記錄下的嫦娥(白色箭頭)和玉兔(黃色箭頭)。這張圖來自LRO的窄角相機(jī),雖然玉兔只有1.5米寬,小于該相機(jī)的分辨率,但是因?yàn)橛裢玫奶柲馨搴芰?,還是會(huì)在照片中形成兩個(gè)像素的亮點(diǎn),同時(shí)太陽斜射時(shí)產(chǎn)生的巨大的影子也將玉兔的位置和行走的軌跡標(biāo)識(shí)出來。
看不清楚?下面這張是一個(gè)放大圖。玉兔(黃色箭頭)先向南行進(jìn)了約30米,然后轉(zhuǎn)向西北,最終停在了距離嫦娥3號(hào)(藍(lán)色箭頭)17米遠(yuǎn)的地方,在月球表面順時(shí)針走出了一個(gè)弧形的軌跡(白色箭頭),共走了114米。
好吧,也并不算清晰……圖片來自:NASA嫦娥3號(hào)于2013年12月14日在月面軟著陸,次日,玉兔踏上月面。雖然在2014年1月玉兔的行走機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題,之后一直沒有移動(dòng),但上面的科學(xué)儀器一直運(yùn)行到2016年7月31日,為人們發(fā)回了珍貴的月球表面觀測資料。到目前為止,在天體物理數(shù)據(jù)庫ADS(The SAO/NASA Astrophysics Data System)中已經(jīng)有了59篇關(guān)于玉兔的文章。隨著數(shù)據(jù)的逐步釋放,相信還會(huì)有更多科研成果出現(xiàn)。(當(dāng)然,活躍在微博上的玉兔也格外動(dòng)人,點(diǎn)這里可以了解這個(gè)萌賬號(hào)背后的故事)
錄制者:NASA
(編輯:窗敲雨)
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