2016年十大太空故事－IT工程師數位筆記本

文章出處

?編譯：Shea
在過去的2016年中，洞察力、創新和新興技術構成了其最重要的太空故事。
引力波天文學元年定格在了2016年，昭示著科學家們能夠以從未有過的方式來探測宇宙。我們身處的太陽系也占據了不少的頭條。朱諾探測器抵達木星，科學家發現存在第9顆行星的線索。此外，有兩家私營公司證明了火箭的可重復使用性。當然，從日益撲朔迷離的射電爆發，到宇宙中最的極端事件，意料之外的發現也成為了大新聞。
下面個將依次列出2016年的十大太空故事。
10.火星任務蹣跚行進
2016年3月，美國宇航局原計劃發射“洞察”火星任務。它會著陸到火星的表面上，探測來自火星內部的地震。但2015年8月，科學家發現它的主要儀器——內部結構地震實驗——存在真空泄漏。雖然裂縫本身的長度只有幾個納米（1納米等于是十億分之一米），但進行補救在時間上已經來不及了。
2015年12月，原定的發射不得不推遲。由于軌道幾何的限制，下一次的發射窗口會在2018年5月。發射時間的改變興許也能帶來一絲慰籍，科學家們有額外的時間來精調地震傳感器。
雖然“洞察”不得不推遲，但火星仍在2016年迎來了另一個造訪者。3月14日，歐洲空間局和俄羅斯航天局聯合發射了“火星生命”2016探測器，它是一個多步驟火星計劃中的一步。這一初始任務包含了一個痕量氣體軌道器，用來探測器火星大氣中甲烷和其他生物學氣體的痕跡。
2016年10月19日，它釋放了一個名為“斯基亞帕雷利”的測試模塊，來演示受控的進入、下降和著陸技術。不幸的是，該著陸器墜毀在了火星表面。不過，軌道器仍雜運轉。其下一階段為“火星生命”2020，計劃把一輛火星車安全放置到火星上。

“火星生命”2016中的痕量氣體軌道器正在環繞火星工作，而用來演示進入、下降和著陸技術的測試模塊則已經墜毀。版權：ESA。
9.銀河系產生高能粒子
2016年，在分析了10年的數據之后，高能立體系統的科學家發現在迄今所觀測到的能量最高的粒子中有一些來自銀河系的中心。
構成高能立體系統的5架望遠鏡并不直接探測這些高能粒子，它們所觀測的是次級輻射。高能事件會發射出粒子。天體的磁場可以俘獲并迫使這些粒子反復穿過激波波前數千次，其中每一次都可以增大粒子的能量。在粒子最終逃逸的時候，它們的速度可以與光速相當。
這些電子和原子核被統稱為宇宙線，它們會與與其他物質發生相互作用，產生高能γ射線和低能宇宙射線。所有的宇宙線都帶電荷，因此磁場會改變它們的軌跡。但γ射線是電中性的，所以如果能探測到它們，就能反向追溯其源頭。
γ射線無法穿透地球大氣層，但當它們在大氣層中穿行時會發出藍色的閃光。位于非洲的納米比亞，高能立體系統的每架望遠鏡上都安裝了對這些藍光敏感的傳感器，可以觀測到銀河系中心的完整圖像。
它在銀河系中心周圍30光年的范圍內探測到了輻射，它們來自于被加速度到可見光能量1千萬億倍的質子。這些質子最明顯的來源則是位于銀河系中心的超大質量黑洞，已經連續發射出宇宙射線至少有1
000年。

高能立體系統由1架28米和4架12米的望遠鏡組成，專門用來搜尋因γ射線和宇宙線與大氣分子相互作用而產生的輻射。版權：HESS
COLLABORATION/CLEMENTINA MEDINA。
8.第九行星和離奇的外太陽系
2016年，有天文學家發現了在冥王星軌道之外還存在一顆行星的線索，而其他的則發現了2顆新的矮行星。
在距離太陽50到數百個天文單位的地方是柯伊伯帶中的散射盤。其中有6個小天體的軌道在穿越黃道面時有相同的夾角，且它們穿越黃道面的位置也相近。2016年2月，有行星科學家提出因偶然性而導致這些相似性的概率只有0.007%，他們提出這是由一顆質量至少為地球10倍的行星的引力所導致的。
但是，這并不能被視作是發現，科學家們需要直接觀測到這顆行星。行星科學家估計出了這顆行星的軌道，以方便觀測搜尋，但迄今對這顆第九行星的搜索仍一無所獲。
第九行星并非是外太陽系中唯一被關注的目標，在過去一年中還發現了其他的天體。2016年7月，外太陽系起源巡天項目發現了一顆矮行星候選體，被稱為2015
RR245。它軌道的近日點距離為34個天文單位，遠日點則為129個天文單位。據估計，它的直徑約為770千米。
之后，使用全景巡天望遠鏡和快速反應系統，天文學家在海王星之外發現了一個甚至更為離奇的天體。它的軌道幾乎垂直于黃道，在此之前僅發現有一個天體擁有這樣的軌道。

第九行星的藝術概念圖。它看上去類似天王星或者海王星，其表面上的小片明亮區域為出現在它大氣層中的閃電。版權：CALTECH/R.
HURT (IPAC)。
7.正在逝去的夜空
晚上抬頭仰望，你也許只能看到幾顆亮星。人造光源已經污染了地球上83%人口的夜空。這個數字在2001年時為66%。在美國和歐洲這個數字甚至更加令人沮喪：99%的人口生活在受到光污染的夜空之下。由于光污染，地球上只有不到三分之一的人口可以看見銀河。這些數據來自2016年6月公布的新版世界夜空亮度分布圖。
為了繪制出這份分布圖，科學家們綜合了可見光和紅外成像輻射計組件在白天和夜間的測量數據、高精度CCD亮度測量的結果以及一個新的天空質量數據庫中的數據。它將服務于各個領域的科學家，為他們提供最好的光污染數據。
對于我們這些生活在城市地區的人來說，這些研究的結果興許并沒有太大的意外。然而，一旦遠離了這些人造光源之后，你就會明白自己到底錯過了多少大自然的神奇。親眼看到銀河，或者是獵戶大星云，又抑或是昴星團中許許多多的光點，能更加緊密地把我們和宇宙聯系到一起。

根據最新的數據所制作的新版世界夜空亮度分布圖。不同的顏色代表了不同程度的光污染程度，例如紅色表示看不見銀河的區域。版權： F.
Falchi等人。
6.重返木星
2016年7月，木星引來了它的新伴侶。朱諾探測器點燃其主發動機，進入環木星軌道。
這聽起來很簡單，但實際上卻很難。“朱諾”抵近木星時的速度是每小時21萬千米。在啟動其主發動機進入為期53天的環木星軌道之前，它必須按時進行一系列精確的軌道機動。2016年10月，它進入了為期14天的科學軌道。
自伽利略探測器墜入木星大氣結束使命至今，木星在近13年的時間里沒有一位來自地球的訪客。“朱諾”攜帶了9臺科學儀器來對木星進行近距離地研究。木星擁有強大的磁場，會把粒子加速到極高的能量。這些輻射會對電子設備造成嚴重的破壞。為此，“朱諾”任務的團隊設計了幾種方法來延長儀器設備的壽命。首先，它的科學軌道會飛過木星的兩級，以避開最惡劣的輻射環境。其次，“朱諾”的計算機和許多電子器件都放一個重170千克的鈦防護罩內，用來阻擋大部分的高能粒子。
但是，即使有了精心的準備，它的一些儀器仍會在整個任務結束前失靈。由于惡劣的環境，朱諾探測器的壽命也不會很長，它會在2018年2月墜入木星。但在那之前，“朱諾”將透過木星的云頂揭示它隱藏了數十億年的秘密。

科學家們預期正在環繞木星的朱諾探測器可以工作到2018年2月。版權：NASA/JPL。
5.快速射電暴日趨迷離
大約10年前，天文學家在澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的歸檔數據中發現了一個奇怪的信號。這個信號僅持續了幾毫秒，似乎來自銀河系之外，與當時所知的任何東西都對不上號。2013年，天文學家在帕克斯望遠鏡其他的數據中又發現幾個這樣的信號。
雖然天文學家已經編目了17個這樣的爆發事件，被稱為快速射電暴，但并不清楚其成因。主流理論認為它們源于恒星的死亡，但這卻與2016年3月公布的一項發現不符。使用阿雷西博天文臺的射電望遠鏡，天文學家在2015年定期對一個已知的快速射電暴進行了觀測。他們意外地發現這個源又爆發了10次以上。
天文學家之所以知道它們來自同一個源，是因為它們出現在天空中相同的位置上，其重復出現的信號與多年前第一次觀測到的有相同的特性。這一特性被稱為色散，是由該源所發出的射電波在向地球傳播的過程中與電子相互作用所產生的。它會使得低頻輻射傳播的速度小于高頻輻射。這一效應會在入射的射電信號中留下印跡，為識別出不同的爆發實則來自同一個源頭提供了一條途徑。
2016年2月公布的另一項研究聲稱，通過研究其余輝，確認了一個快速射電暴的位置。但整個領域隨后被卷入到了快速射電暴再次增亮的漩渦中。天文學家現在所需要的是完全清晰明了地探測到快速射電暴本身，正在建造的數個項目興許可以做到這一點。

在檢查澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的歸檔數據時，天文學家發現了持續僅數毫秒的快速射電暴，其成因至今仍撲朔迷離。版權：CSIRO。
4. 探索柯伊伯帶
新視野探測任務無疑是2015年最最重磅的太空故事，但它依然出現在2016年榜單中前10名的原因有如下兩個。第一，其歷史性飛掠冥王星時所采集的數據已于2016年10月悉數傳回地球。第二，分析這些數據尚需時日。
它最大的發現是，在過去的幾百萬年里冥王星必定一直處于活躍狀態，這顛覆了科學家們對太陽系小天體的認識。對冥王星表面上最光滑區域中多邊形結構的研究暗示其內部的溫度超過預期。有對流過程正在把冥王星核心處溫度較高的物質輸運到其表面冷卻。這些多邊形的氮冰就漂浮在其他的冰流之上，盡管速度緩慢，但卻在不斷更新。
現在，“新視野”正在探測柯伊伯帶中的其他天體。2016年4月，它觀測了柯伊伯帶天體1994
JR1。這些觀測讓科學家們更好地確定了它繞太陽公轉的軌道并且測定其自轉周期僅5.4個小時。
2016年7月1日，美國宇航局批準了“新視野”為期5年的擴展任務。由此，它會在2019年1月1日近距離飛掠小型柯伊伯帶天體2014
MU69。瞄準其他的柯伊伯帶天體一直是新視野任務的一部分，到整個任務結束時它會觀測研究約20～25個柯伊伯帶天體。

在新視野探測器飛掠冥王星1年之后，仍有新的發現在不斷涌現。這幅圖像顯示的是冥王星的東南部區域，那里存在這一個白色光滑冰原與深色高地的交界地帶。版權：NASA/JHUAPL/SwRI。
3.可重復使用火箭
一旦把載荷送入太空之后，運載火箭的第一級就會被丟棄。但是，如果這第一級火箭可以著陸并再次使用會怎么樣？那它每次能節省數百萬美元的開支。在過去的一年里，有兩家私營公司向世人證明，可重復使用的火箭在技術上是可能的。
2015年12月21日，太空探索技術公司成功地把11顆衛星送入了近地軌道。在發射后2分鐘，第一級和第二級火箭分離。在第二級不斷攀升把載荷送入軌道的同時，第一級火箭回落到了地面，垂直降落在了美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地。
2016年4月8日，太空探索技術公司把近3
175千克的物資送往了國際空間站。9分鐘后，其第一級火箭降落到了一艘位于大西洋的船上。此后，該公司又分別在5月6日、5月27日和8月14日進行了3次在海上無人船只上垂直回收火箭，7月18日在卡納維拉爾角又進行了一次陸地回收。
在成功發射載荷和回收火箭方面，太空探索技術公司并非是唯一一個證明可重復使用火箭可行性的公司，也絕不是第一個。2015年11月23日，藍色起源公司把一枚火箭送到了地面上方100.5千米的地方，并安全地把它垂直降落回地面。2個月之后，同一枚火箭再次發射并垂直降落。2016年4月2日和6月19日藍色起源公司又成功進行了2次發射和回收，證明其新牧羊人火箭是可重復使用的。

2016年1月，藍色起源公司的新牧羊人火箭在受控的情況下垂直著陸，證明了它的可重復實用性。版權：Blue Origin。
2.比鄰星旁發現行星
在過去的幾年里，天文學家在其他恒星周圍已經發現了數千顆行星。但在2016年，觀測發現距離我們僅4.2光年遠的比鄰星擁有一顆行星，它到比鄰星的距離足夠遠，使得在其表面之上可能有液態水存在。
當這顆新發現的行星被稱為比鄰星b，它在環繞其宿主恒星公轉時，會使得該恒星繞它們的公共質心轉動。雖然這一作用很微小，但天文學家卻可以測量出由此導致的比鄰星星光所出現的周期性微小紅移和藍移。
一個國際天文學家小組在連續60天里每個夜晚都使用歐洲南方天文臺的3.6米望遠鏡對這顆距離太陽最近的恒星進行20分鐘的觀測。與此前16年的觀測結果相結合，他們發現比鄰星的星光存在為期11.2天的周期變化，說明有一顆行星正在圍繞它公轉。
天文學家計算出比鄰b的質量是地球的至少1.3倍，最大不會超過3個地球質量，可以推斷出它是一顆類地行星，這意味著它會用一個固態的表面。比鄰星b到其宿主恒星的距離為日地距離的5%。如果它擁有大氣，其溫度可以讓液態水存在于它的表面之上。
比鄰星b有一側被始終鎖定在了朝向其宿主恒星的方向上。相比于太陽，比鄰星存在著更為頻繁的爆發，由此產生的高能輻射會轟擊它周圍的行星。這些輻射可以吹散行星的大氣，不利于生命的起源和演化。
比鄰星b的發現無疑帶來了許多的“如果”，但所有這些問題都讓人興奮不已。

比鄰星b的藝術概念圖。它的宿主恒星比鄰星（背景中紅色恒星）是距離太陽最近的恒星。比鄰星也是三星系統半人馬α的一員，另外兩顆子星距離它0.1個光年，在圖中位于前兩者之間。版權：
ESO/M. KORNMESSER。
1.引力波天文學興起
2016年2月11日，高新激光干涉引力波天文臺的物理學家證實，他們已經在2015年9月探測到了由2個黑洞并合所發出的引力波。幾個月后，他們又捕捉到了另外2個黑洞并合所產生的引力波。
這個發現得益于50年來的技術進步和100年前的理論預言。第一次探測到引力波絕不僅僅是看到了一個期待已久的信號，它更是打開了一扇通向宇宙的新窗口。它類似于伽利略首次把望遠鏡指向夜空，以人類前所未有的方式來觀察宇宙。伽利略這一舉動徹底改變了天文學，催生出了過去400年間的各種新發現。現在所探測到的引力波也會發揮同樣的作用。
開啟這個新時代的就是高新激光干涉引力波天文臺分別位于美國路易斯安那州利文斯頓和華盛頓漢福德的兩個探測器。2015年9月14日，這2個探測器都處于其工程運轉的最后階段。團隊成員正在測試探測器中的環境噪音。在結束了測試之后，他們并沒有關閉探測器。幾個小時之后，計算機算法識別出了一個被這兩個探測器都探測到的、間隔7毫秒——這個時間恰好是引力波從一個探測器傳播到另一個所需的時長——的相同信號。
為此，科學家們夜以繼日地工作，旨在排除掉其他的一切可能性，從地震到探測器附近行駛的車輛。2016年1月21日，該團隊提交了有關這一發現的論文。2016年2月11日，就在該論文發表的當天，高新激光干涉引力波天文臺對外宣布探測到引力波。
現在，我們有了一種全新的方式來感知宇宙。每當我們這樣做的時候，宇宙總能再一次地給我們帶來驚喜。

2016年2月科學們宣布在2015年9月探測到了引力波，它們來自于10億光年之外2個黑洞的并合。版權： SXS
LENSING。
譯文版權屬于果殼網（guokr.com），禁止轉載。如有需要，請聯系sns@guokr.com
如在其他平臺看到此文章被盜用，請告訴我們（文章版權保護服務由維權騎士提供）??

歡迎轉載：http://www.kanwencang.com/shehui/20170115/88123.html

文章列表