自然

月球南极的沙克尔顿陨石坑边缘 

 Mini-RF图像显示月球南极 

 NASA的月球勘测轨道器的合成孔径雷达探测到沙克尔顿陨石坑内部永久处于阴暗状态,可能蕴藏着水冰 

  据国外媒体报道,科学家称,月球两极很可能蕴藏着大量的水冰,有望为太空探测飞船提供燃料,并可以帮助推动可持续的经济和工业扩展到太空。

  研究表明,月球的两极有着独特的环境,很可能在永久性阴暗、超冷的陨石坑内蕴藏着水冰。美国宇航局(NASA)的月球勘测轨道器(LRO)上的雷达探测到了这些独特环境,例如,位于月球南极的沙克尔顿陨石坑(Shackleton crater)被认为是目前已知月球上最可能蕴藏冰的地区。沙克尔顿边缘的山峰几乎持续得到太阳光的照射,而其内部永久处于阴暗状态。美国休斯敦月球和行星研究所的科学家、微型射频工程(Miniature Radio Frequency project,Mini-RF)团队成员保罗•斯普迪斯(Paul Spudis)说:“很长一段时间,科学家都在辩论沙克尔顿是否蕴藏着水冰。”斯普迪斯在上周召开的第43届月球与行星科学大会上对Space.com记者说:“我们通过分析沙克尔顿的反射发现,这个陨石坑内蕴藏着冰。但我不知道有多少冰。沙克尔顿是一个非常有趣的陨石坑,约4.5千米深,直径20千米。它是月球上该尺寸范围内最深的陨石坑。”

  在过去的几年中,几个不同的证据互相吻合,以帮助支撑月球上有水的观点。例如,在2009年,科学家宣布,搭载在印度的首个月球探测器“Chandrayaan-1”上的NASA仪器发现了月球表面上有水分子的证据。斯普迪斯说,此外,Chandrayaan-1的“撞月探测器”(Moon Impact Probe,MIP)在2008年撞上月球表面时,显然通过一个外大气层水云。MIP在关注沙克尔顿这个“冷阱”(cold traps)时,实际上已经观测到了水。

  斯普迪斯是Chandrayaan-1雷达实验(从2008年至2009年绘制月球图)的主要研究者。成像雷达绘制两极的暗区,发现永久性阴暗陨石坑中水冰的反射。2009年,NASA的月球陨石坑观测和遥感卫星观测(Lunar Crater Observation and Sensing Satellite,LCROSS)的撞击器撞击月球沙克尔顿陨石坑时,检测到有水蒸气和冰粒扬起。斯普迪斯说,Mini-RF收集的数据显示,在月球北极的冰量为6亿吨。斯普迪斯说:“如果您将这些冰转换成液态氢和液态氧,用以发射火箭,就是每天都发射航天飞机,也可以发射2200年。我认为实际数量比估计的数量至少要大1个数量级。所以月球上有大量的水,我们可以使用它辅助航天基础设施。这是我们挖掘这些水的真正意义。”斯普迪斯还说,地球的卫星包含物质和能量资源,我们需要建立一个永久性的、可重复使用和可扩展的空间运输系统。

  为了进一步探测月球的冰“冷阱”,Mini-RF团队与波多黎各的阿雷西博(Arecibo)射电望远镜科学家合作。虽然Mini-RF发射器失败,但其硬件在去年和最近的数据收集实验中仍然可以接收信号。阿雷西博射电望远镜用雷达波束射向月球,Mini-RF传动装置收听从月球表面反射回来的反射脉冲,借此建立一个图像带。这项技术被称为“双基地雷达观测(bistatic radar observation)”。新墨西哥州的美国能源部桑迪亚国家实验室的专家正在对这些数据进行分析。

  马里兰州应用物理实验室的行星科学家本•伯西(Ben Bussey)说:“Mini-RF团队可以通过双基地雷达测量,测试月球两极附近地区的永久性阴影区含有水冰的假设。”此外,这些测量结果可以用于研究月壤、火山碎屑沉积、喷出物的组成和结构。伯西和他的同事们指出,这些数据将提供一个独特的新的证据,以确定月球极地陨石坑是否含有冰。已经证明,这完全是一个新的仪器模式,能够获得令人兴奋的科研结果,将揭示极地冰、月球表面粗糙度和其它特性的信息。(尚力)

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原始月球遭到小天体的剧烈撞击,这些撞击体从较大型的陨星到微小的小天体,在月球表面留下了满目疮痍
  原始月球遭到小天体的剧烈撞击,这些撞击体从较大型的陨星到微小的小天体,在月球表面留下了满目疮痍
月球是一个死寂而荒凉的世界,毫无生气。似乎这个世界一直以来都是如此,从未改变。当然事实并非如此
  月球是一个死寂而荒凉的世界,毫无生气。似乎这个世界一直以来都是如此,从未改变。当然事实并非如此

  据国外媒体报道,月球是一个死寂而荒凉的世界,毫无生气。似乎这个世界一直以来都是如此,从未改变。当然事实并非如此。美国宇航局近日制作了一段录像,展示了这颗地球唯一的天然卫星在其45亿年的漫长岁月里所经历的狂暴历史。这颗星球上每一个坑洼都是一次陨星撞击留下的伤疤,每一处月面都是那段狂暴历史后的结局。

  这段录像的制作的本意是为了纪念美国宇航局月球勘测轨道器(LRO)在轨运行1000天,但它也确实为我们提供了一个机会,去以旁观者的身份亲眼目睹一颗处于熔融状态的碎片和岩浆混合体是如何逐渐演变成为今天我们所见的这样一颗灰色的天然卫星的。

  美国宇航局表示:“年复一年,月球看起来似乎永不改变。遍地的陨石坑和其它痕迹似乎都是永恒的。但是月球并非一直如此。感谢月球勘测轨道器,我们现在对于这颗星球过去的历史有了更多的了解。”

  现有的主流理论认为月球是大约在45亿年前由于一颗火星大小的天体撞击地区,导致大量炙热的物质被抛射进入太空,当这些物质逐渐聚拢,冷凝之后便形成了月球的雏形。自那以后,大量的陨星撞击事件,从大型陨星的撞击到微小陨石颗粒的撞击,造就了今日月球表面的千疮百孔。

  在宇航局的这段视频中速度先慢后快:月球首先遭受一些我们看得到的陨星体的撞击,随后速度加快,大量陨星体不断撞击月球。月球勘测轨道器的工作已经为我们提供了大量有关月球的新的信息,其运行的轨道距离月面最低处仅有15英里(约合24公里)左右。

  而从今年开始,美国宇航局的双星月球探测器“圣杯”号将联手展开科学工作,绘制迄今最详尽的月球重力场分布图,从而为了解月球组成和内部结构铺平道路。(晨风)

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欧洲空间局将使用最新型的固体运载火箭(织女星)发射“激光相对论卫星”

  据国外媒体报道,欧洲空间局将使用最新型的固体运载火箭(织女星)发射“激光相对论卫星”,以验证广义相对论,该理论是现代物理学的基石之一。“激光相对论卫星”关键部分为36厘米宽的袖珍“镜球”,由金属钨制成,表面分布着92个洞。发射地点为法属圭亚那发射场,也可称为库鲁航天中心,而“织女星”固体运载火箭可携带2.5吨的有效载荷,发射窗口定为2月13日。

  “激光相对论卫星”的在轨工作时,将由地基激光进行反射式跟踪。广义相对论认为引力的产生源于时空的曲率,如果该理论是正确的,那么地球的转动将拖带着周围时空一起旋转,将会扰动卫星轨道。虽然广义相对论是目前普遍接受的引力理论,但是如果采用更加精确的测量系统,它可能会出现瑕疵。由美国宇航局发射的“引力探测B”卫星之前去取得了预期轨道变化值的19%,而较早的引力探测器可在10%之内,这说明“引力探测B”卫星遇到了问题。

  因此,欧洲空间局的研究人员希望“激光相对论卫星”能取得1%的轨道变化精度,这也是该卫星制造方意大利航天局所期待的。由于新型固体运载火箭的投入使用,欧洲空间局希望看到更多的卫星或者探测器从库鲁航天中心发射升空。值得一提的是,新型“织女星”运载火箭将在2014年进行整流罩以及隔热系统的测试,为将来可能出现欧洲载人航天任务做准备。

  同时,“织女星”固体运载火箭也能发射一些天文观测或者气象卫星。对此,马萨诸塞州哈佛-史密森天体物理中心的科学家乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)认为:作为目前世界上投入使用的小型运载火箭之一,“织女星”火箭还是很有希望的,诸如美国轨道科学公司建造的金牛座运载火箭现在已经陷入困境。特别是近年来,美国宇航局两次发射失败都与金牛座运载火箭有关,分别为“轨道碳循环观测卫星”与“辉煌”号大气悬浮颗粒物探测卫星。

  “织女星”火箭还可以帮助库鲁发射场完善各级别载荷发射任务,因为欧洲空间局还有推力更强大的阿丽亚娜5 系列火箭,而俄罗斯联盟号宇宙飞船也将在库鲁航天中心发射。这都将加强库鲁发射场的发射能力,补强欧洲空间技术,同时也可展开全面的竞争。(Everett/编译)

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俄罗斯国防部空天防御兵发言人阿列克谢·佐洛图欣1月15日对媒体说,去年11月发射失败的“福布斯-土壤”火星探测器的碎片于莫斯科时间15日21时45分左右(北京时间16日1时45分)坠落在太平洋海域。
俄塔社援引他的话说:“根据空天防御兵航天司令部太空探测中心的情报,‘福布斯-土壤’未燃尽的碎片落在惠灵顿岛(智利南部岛屿)以西1250公里的太平洋海域。”
俄航天署此前表示,“福布斯-土壤”探测器主体会在经过大气层时基本燃烧殆尽,有毒燃料也会在坠地前烧尽,但最终仍将有20到30个碎片坠落地球,总重量不超过200千克。探测器的光谱分析仪中所含的放射性同位素钴57重量不超过10微克,半衰期极短,不会造成放射性污染。
“福布斯-土壤”是近15年来俄实施的唯一火星探测项目,其主要目的是从火卫一采集土壤样本运回地球,中国首个火星探测器“萤火一号”也搭载于其上。
2011年11月9日,“福布斯-土壤”从哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场升空,但在同运载火箭分离后因其主发动机启动失败而无法实现变轨,未能脱离近地轨道。发动机失灵的原因至今仍不清楚。
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灶神星表面发现巨大山脉 远高过珠穆朗玛峰

  据国外媒体报道,环绕灶神星进行观测的美国宇航局黎明号探测器最新拍摄图像显示,这颗小行星表面拥有高大的山脉,其高度接近太阳系内最高山峰,远超过地球上的最高峰珠穆朗玛峰。

  自7月中旬,美国宇航局黎明号探测器就开始环绕位于火星和木星之间小行星带的灶神星运行,迄今为止,该探测器已传送大量令人惊异的观测图像,这颗表面遍布陨坑的小行星充满着秘密,其中一张显示灶神星南半球存在一个巨大的山脉。黎明号探测器首席调查员克里斯-拉塞尔(Chris Russell)说:“我们在灶神星上获得了许多惊人发现,这是最小的一颗类地岩石星体,像地球、火星、金星和水星一样,灶神星表面拥有远古玄武熔岩和一个巨大的铁核。目前发现的南极巨大山脉远大于夏威夷大岛,这是地球上最大的山脉,部分山脉底基位于海底。同时,这个南极巨大山脉的高度也与太阳系最高峰——火星奥林帕斯盾状火山十分接近。”

  火星奥林帕斯盾状火山是太阳系内最高山峰,在火山表面其高度为24公里,大约是珠穆朗玛峰的3倍。在地球上最大的火山是夏威夷岛的莫纳罗亚火山,它的总高度达到9公里,其中部分火山延伸在海底。珠穆朗玛峰是海平面以上最高的山峰,高度达到8.85公里。

  同时,黎明号探测器还发现灶神星表面比小行星带多数小行星更加粗糙,此外,初步估计灶神星南半球表面陨坑的形成年代要晚于北半球,其中一些陨坑仅有10-20亿年的历史。这项最新研究发表在法国南斯市召开的2011年度欧洲行星科学大会和行星科学部联合会议上。

  斥资4.66亿美元建造的黎明号探测器于7月15日进入灶神星轨道,开始为期一年的轨道飞行研究这颗神秘的小行星。一年之后,黎明号探测器将朝向谷神星驶去,这是太阳系内最大的小行星。

  灶神星的直径为530公里,是太阳系小行星带内第二大小行星,也是最明亮的小行星。灶神星的表面结构为科学家提供了研究这颗岩石小行星远古历史的重要线索,自7月以来,黎明号近距离运行至灶神星上空,在极地轨道区域进行扫描拍摄小行星表面,8月中旬,该探测器在可见光和红外线下拍摄到灶神星完整的阳光照射表面。

  黎明号探测器副首席调查员卡罗-雷蒙德(Carol Raymond)称,随后黎明号向低轨道区域移动,在未来几个月的时间里以不同分辨率拍摄小行星阳光照射表面。目前,科学家对灶神星的陨坑、山脊和丘陵进行细致研究,希望在今年年底绘制完成该小行星阳光照射表面区域。

  黎明号探测器的分幅摄影机装配了七种色彩的过滤镜,可收集各种光谱信息,确保能向科学家呈现伪色彩表面绘图,伪色彩表面绘图可呈现不同波长一定比率的光强度,可适应于不同表面物质。

  该探测器观测显示在陨坑周围的表面成份具有特殊的差异性。意大利天体物理学国家学会的玛丽亚-克里斯汀娜-德桑斯蒂克(Maria Cristina de Sanctis)负责控制黎明号探测器可见光和红外绘图光谱仪(VIR),他说:“不同波长的观测数据结合不同类型物质分析,可见光和红外绘图光谱仪可显示表面矿物质的色差变化性。”

 


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科学家绘制模拟图

  据国外媒体报道,在今年夏天的每个星期,关于土星月亮上生命痕迹的研究是最大的谜团之一,我们太阳系中最酷的消息可能从这儿传来,在土星周围的宇宙空间中,显然是个非常繁忙的世界,因为这颗行星不仅具有一个漂亮的光环,还有60多个已知的月亮,这些月亮(卫星)有些存在于土星环内,而土星的光环则是由无数颗粒状的碎石块和冰组成。

  然而,这里会不会存在外星生命的痕迹呢?土星有着庞大的卫星群,平均体积尽管是太阳系中比较小的,但是,2008年,美国宇航局的卡西尼土星探测器在土卫二的南极附近发现了奇怪的具有一定温度的裂缝,科学家称其为“虎纹裂缝”。在裂缝中探测到了有间歇泉状的液体喷出,而且这些液体喷流被认为是由土卫二的地下咸水水库所喷发出来的。卡西尼探测器在其中检测到了含碳有机化合物的存在,这些化合物则是生命存在的基石之一。

  据位于科罗拉多州博尔德的空间科学研究所卡西尼探测器项目的成像科学团队以及负责卡西尼图像操作的中心实验室(CICLOPS)主任卡洛琳(Carolyn Porco)介绍:我们在土卫二上的探测任务取得了节节胜利,目前探测到了咸水、有机材料和多余的能量。这个地方也是我们天体生物学家所向往的。

  在未来针对土卫二的探测任务中,或许将采用着落探测的方式进行深入探测。而着落的方式很采取深度撞击的方式,穿透到土卫二表层液态面下。从行星探索的角度看,土卫二极有可能是太阳系中除了地球之外最具备生命存在的地方。目前,从卡西尼探测器的传回的数据中,科学家还不清楚土卫二的南极附近喷射的“间歇泉”的能量来源,而这些液态物质喷射的作用结果可能逐渐凝聚在土星轨道附近,形成了土星的E环结构。

  揭秘土卫六的秘密

  土星最著名的月亮应该要数土卫六了,它是太阳系中继木星的卫星木卫三之后最大的卫星,而土卫六具有几个关键的区别之处:首先,土卫六拥有厚厚的大气结构;其次,它同时也是太阳系中除了地球以外具有表明稳定液态结构的天体。

  然而,这些液体并不是水,在地球上乙烷以及甲烷都是以气体的形态存在着,而土卫六上具有极低的温度,探测到得温度为-290华氏度(-179摄氏度),在这个温度下,土卫六上填满了乙烷以及甲烷的湖泊和海洋。并且像地球上下雨一样,土卫六的液态烷烃雨侵蚀着山脉和冲刷着河道。同时,火山活动也会加入到土卫六全球地质活动上来,喷发过程中也夹杂着冰状液态物质。

  更令人惊喜的是,在土卫六的大气中同时也探测到了有机化合物的存在,并且在地面以及湖泊中也存在。天体物理学家建议:在这些天体上,如果存在着外星生命,他们可以通过这些有机化合物进行生存。在许多方面,土卫六上的情景很类似于地球早期的状态,科学家通过解开土卫六上的气候以及地质活动的奥秘,也再一定程度上了解了咱们地球在早期阶段是如何演化的。现在,根据卡西尼探测器的图像资料,我们已经能够看到土卫六表面的详细的地质地貌特征,各种复杂的地质结构以及地域的多样性可以和地球上的山脉等结构媲美。

  土星月亮中的变脸怪物“土卫八”

  土星这颗月球具有一种奇怪的特征,大气呈现出不同的颜色,就像黑暗的宇宙空间中的一盏灯一样,在其赤道附近的位置,存在着一条绵延数千公里且具有万米左右高度的赤道脊结构。而为什么在土卫八会出现昏暗的半球特征,科学家认为可能有这么几种情况:首先土卫八上的内部活动将其表面上的尘埃驱散到大气中,这些尘埃将部分半球遮挡,而变暗的部分会更容易吸收太阳的热量,接着表面冰层被蒸发,局部地区的变暖现象加剧了整个过程的循环进行,使得那部分的暗区变得更暗。随着时间的推移,失控的热效应使得土卫八上呈现出两种色调的特征。

  卡西尼探测器拍摄的土卫八上位于赤道附近的山脊突起情景,呈现巨大的核桃状。这张图像拍摄于2004年,卡西尼遥测数据表面,该山脊结构宽100公里(62英里),高度达万米,科学家正在讨论这个巨大的山脊突起是如何形成的。

  而对于不明赤道山脊结构,科学家认为其实土卫八形成初期留下的痕迹。在远古时期的土卫八,具有较快自转周期,其带来的效应会使内部温度升高,在赤道附近隆起的巨大山脊结构如果要继续保持,就必须具有较快冷却速度,也就是说,其表面温度要非常低。但是,部分的研究人员认为,在早期土卫八的外围轨道上,存在着一个更小的月亮(卫星),随后这个小卫星裂解成一个环结构,接着在引力的作用下,逐渐撞击到赤道附近,最后形成了怪异的赤道山脊。

  土卫五具有神秘的环结构

  在2008年,卡西尼土星探测器飞跃土卫五瑞亚(Rhea)的时候,发现土卫五外围轨道的电子数出现下降的情况,并结合早期的研究,推测土卫五具有三个较薄的环结构。而一颗行星的卫星上具有环结构,是相当罕见的情况。之前,科学家推测其可能是环绕的赤道外围的碎片组成,但是,卡西尼图像操作的中心实验室卡洛琳主任认为:根据卡西尼的后续观测表明,并没有在这一带发现任何物体存在的图像数据,根据原始的数据看,在土卫五瑞亚(Rhea)的外围轨道上,可能不存在碎片物质,也就是说,土卫五可能没有环结构。(Everett/编译)

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相撞后可能出现的引力波

  据国外媒体报道,在宇宙空间中,荡漾的着一种神秘的波,其产生的原因是重量级的天体相撞,例如中子星与黑洞相撞,还有超新星爆炸、中子星疯狂旋转等等,这一系列听起来越来越恐怖且超出想象范围的灾难性宇宙事件,这些事件发生的同时有一个共同点,这就是爱因斯坦预言中的时空结构震荡。在今年的夏天,来自欧洲多国的科学家联合证明了爱因斯坦关于时空结构震荡的理论是正确的,同时也捕获了引力波存在的证据。

  始于今年夏天,并于秋季结束的欧洲引力波探测计划中,欧洲的科学家使用了两处陆基大型引力波天线,分别是位于德国汉诺威的GEO600引力波观测站和位于意大利比萨附近的处女座(Virgo)引力波探测器。前者是德国和英国联合研制的引力波监测站,具有一套干涉仪,臂长600米。GEO计划源于2002年英国和德国发起的引力波探测计划。而处女座(Virgo)引力波探测器则是意大利、法国、波兰和匈牙利的合作项目,臂长可达3000米。

  而引力波观测站是如何探测引力波的呢?根据广义相对论,高速运动且高加速度的物体以及大质量天体运动、碰撞都会产生引力波,在这样连续的时间里形成波,也就是时空涟漪。而我们平时接触的物体质量太小,产生的引力波太弱,所以宇宙中大质量天体的运动、碰撞等行为都会产生极强的引力波。然而,这些引力波虽然极强,但是传到地球上,就变得非常地微弱了,所以在地球上对引力波进行探测需要极高的灵敏度。

  我们目前使用的探测引力波的方法是激光干涉仪,即法布里-珀罗干涉仪演变过来的。 在真空的条件下,由两条长臂相互垂直结构组成,在长臂的两端悬挂在一面镜子,镜面必须具有高反射率,然后将激光打入长臂中,让激光束在长臂之间的两面镜子间来回反射,而我们需要做的,就是检测由于光程差引起的干涉条纹的变化,而之所以会出现光程差的微小变化,就是因为引力波的影响作用,这个微小的变化只有一个质子的直径大小。由于引力波是极其微弱的,所以需要进行多种隔离手段,真空仅仅是一个方面,比如还要隔离振动,这里的振动不仅包括外部环境因素造成的振动,还有内部长臂内的设备产生的振动。因而,对引力波的监测是需要非常高的技术条件。

  除此之外,一个引力波监测站不可能只有一处监测点,就像一个盲人,用耳朵辨认方向的时候总会转一转头部,这就是用不同的方位角来判断声音的方向。同理,引力波的监测需要多个地面站同时工作,而且还需要一模一样的探测装置,这就是在减小仪器误差和测量误差。在引力波的监测过程中,也必须同时探测并且同时接收的同样的信号,这样才是一个比较接近正确结果的数据,从这个角度出发,由于地面模拟信号可能对引力波的探测进行干扰,所以如果有干扰的模拟信号,那两个以上距离不同的监测点自然不会是一模一样的信号,所以也就避免的地面信号源的干扰,而保证对真正引力波信号源的探测准确性。

  据德国马克斯普朗克引力物理研究所(爱因斯坦研究所)、德国汉诺威莱布尼兹大学的哈特穆特格罗特(Hartmut)博士介绍:如果认真对比GEO600引力波观测站和处女座(Virgo)引力波探测器,可以发现这两个监测点在600HZ以上的中/高频段具有相似的灵敏度。

  这对我们来说是非常有趣的一件事儿,因为我们可以通过这个波段对寻找可能的超新星爆炸和伽马射线暴发所产生的引力波,当然我们并不会大海捞针那样去监测,这些可能的引力波监测方向,都是已经用传统的可见光或者X射线望远镜、红外望远镜已经观测到的,在这个基础进行的监测,不仅能节省时间,也能提高监测效率。

  根据目前的研究,宇宙伽马射线的暴发是最强的引力波来源之一。而宇宙中其他壮观且恐怖的事件,比如超大质量恒星核心崩溃坍缩形成中子星或者黑洞,这些都是引力波极佳的探测源。截至目前,具有什么的频率取决于质量关系,可能将目前的探测波段扩展到千赫兹频率上。但是,千万不要激动,这并不意味着我们能很方便地探测到引力波的信号,前文中已经提到,即使是宇宙中最惨烈的黑洞级碰撞,传到地球上的引力波信号也是极为微弱的,而我们监测到的概率也是非常地低的。

  当然,我们还要感谢处女座(Virgo)引力波探测器在低频信号上的贡献,由于处女座(Virgo)引力波探测器具有极佳的低频灵敏度(小于100HZ),所以这个引力波探测器是对脉冲星引力波信号探测的“能手”,而脉冲星的引力波信号频率一般在22HZ左右。由此可见,对引力波的探测,还需要进一步提高探测的灵敏度。(Everett)

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探测车传来的火星照片

火星巨大陨石坑照片

火星探测车

  科学网(kexue.com)讯 近日,根据美国航天航空局的声明,他们不久之后准备操作火星探测器,最终到达位于火星的巨大陨石坑边缘,开始新一轮的探索。

  届时科学家会将程序指令传送到探测车上,将开始第六轮的监测。在火山口周围14英里的范围内进行探测。目前科学家正在驾驶探测车,并最终令车到达山脊上。

  美国华盛顿大学圣路易斯校区的埃尔比德森负责驾驶探测车,他表示:“我就快脱水了,我已经驾驶了很久。”如果没有意外的话,按照目前的速度,探测车今天就可以到达目的地。之所以如此劳累,主要因为火星表面很不平整,需要迂回前进,到时距离增长。

  虽然很累,但这毕竟是一项具有里程碑似的探测任务,我们已经清晰的看到了火星的图片,要知道04年和08年美国曾经分别进行过两次类似的测试,可是均不成功。

  美国航空航天局的卡拉斯则说:“到这个陨石坑是我们登录火星的重要科学目标。这个陨石坑应该是小行星或者彗星撞击后形成的,我们希望得到这些历史数据。”(乔尔)

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美国发射朱诺号木星探测器 
美国发射朱诺号木星探测器
图注一:示意图:在木星轨道运行的朱诺探测器
示意图:在木星轨道运行的朱诺探测器
图注二:木星上的极光
木星上的极光
图注三:发射前矗立在发射台上的大力神-5号,北京时间6日凌晨00:25,这枚火箭托举着朱诺号探测器飞向木星
  发射前矗立在发射台上的大力神-5号,北京时间6日凌晨00:25,这枚火箭托举着朱诺号探测器飞向木星
图注四:朱诺的飞行轨道路线,其中可以看到2013年10月9日,朱诺飞船将再次返回地球进行借力加速,图中以EFB(Earth Flyby)表示
  朱诺的飞行轨道路线,其中可以看到2013年10月9日,朱诺飞船将再次返回地球进行借力加速,图中以EFB(Earth Flyby)表示

  北京时间8月6日凌晨消息,美国宇航局朱诺(JUNO)号木星探测器已于当地时间5日12:25分(北京时间6日凌晨00:25分)由一枚大力神-5运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,踏上远征木星之旅。

  伟大的征程

  朱诺是美国宇航局"新前线"计划(New Frontiers)支持的第二项探测计划。这一项目旨在鼓励发展中型规模的行星际探测项目。该计划支持的首个探测器是飞往冥王星和柯伊伯带的"新地平线"探测器(New Horizons),该探测器已经升空,并将于2015年7月抵达冥王星系对这颗太阳系边缘的矮行星及其4颗卫星展开首次近距离考察工作。而接下来的下一个项目则是计划于2016年发射升空的OSIRIS-Rex探测器,它将对小行星1999RQ36进行考察并进行取样返回。

  朱诺探测器由洛克西德*马丁公司制造。采用自旋稳定,重达3.65吨。由于外太阳系光照微弱,之前前往这里进行探测的飞船都使用了"放射性同位素温差发电器"(RTGs),但是和这些探测器都不同的是,朱诺竟然使用了太阳能电池帆板作为能源。不过为了保证电能,它的帆板面积要大得多,一共安装3块,每块宽2.65米,长8.9米。

  并将安装一台LEROS-1b发动机用于轨道中途修正和木星轨道切入制动。

  完备的科学载荷

  朱诺探测器一共携带了9件科学载荷。包括一台微波辐射计(MWR),用于考察木星的热辐射,从而了解木星大气的动力学机制和化学组成;一台木星红外极光绘图仪(JIRAM),将对木星上层大气进行红外和分光分析,这同样将有助于科学家们了解木星大气的结构情况。一台磁通门磁强计(FGM)将用于绘制首张详细的木星磁场图,并考察木星磁场在其两极地区的分布状况,对于木星磁场的考察将极大地帮助科学家们了解木星的内部结构信息;一台先进恒星导航仪(ASC)将帮助进行绘图工作,并帮助朱诺探测器在茫茫太空中保持准确的姿态指向。

  除此之外,朱诺探测器上搭载的"极区磁场探测设备包"中还包括朱诺高能粒子探测器(JEDI),木星极光分布实验设备(JADE),紫外分光计(UVS)以及一台无线电和等离子体波实验设备(WAVES)。这一整套设备将对木星磁场进行前所未有的高精度测量,考察其电磁和紫外辐射情况,以及木星极光中高能粒子的分布情况。而探测器搭载的朱诺相机(JCM)则将拍摄木星的彩色图像,这将有助于进行目视观察,选定观测目标以及对公众发布精美的木星图像。

  公众教育计划

  作为公众教育计划的一部分,朱诺探测器还将携带3个乐高玩偶一起飞向木星,这三个小人分别是罗马神话中的天神朱庇特(注:Jupiter,即英语中的木星),朱庇特的妻子朱诺(Juno,即探测器的名字),以及意大利著名天文学家伽利略,他对木星的观测做出过重要的开创性贡献,包括发现了木星的4颗最大的卫星,它们现在被称为"伽利略卫星"。

  事实上,首颗围绕木星运行的探测器便被命名为"伽利略号",除此之外,此次朱诺探测器还将携带一块由意大利航天局提供的伽利略箴言铭牌,上面有伽利略的头像,以及当年伽利略观测木星时纪录的笔记原文。

  探测器的名字"朱诺"是罗马神话中天神朱庇特的妻子,朱庇特施展法力用云雾遮住自己,但是朱诺却能看透这些云雾,了解朱庇特的真面目。因此探测器取这个名字也是借用其寓意,希望它能解开这颗云遮雾绕的气态巨行星隐藏的秘密。

  除了这些设备之外,朱诺还将使用其通讯设备考察木星的重力场,这是其"重力科学实验"项目的一部分。通过发射信号回地球并观察其多普勒效应,科学家们将能够考察木星重力场对信号的影响。

  太阳系的巨无霸:木星

  发射之后,朱诺探测器将在太空飞行5年时间,在经过最初的两年飞行之后,朱诺将于2013年10月再次重返地球,以便借助地球引力进行借力加速飞行,从而将其推向外太阳系。2016年8月,朱诺将进入木星极轨并随即开展为期14个月的探测工作。

  朱诺是第9颗访问木星的探测器。这颗庞大的气态巨行星是太阳系除太阳之外当之无愧的主宰:其质量相当于318个地球,体积更是地球的1300倍以上。木星距离太阳比地球远5倍,每4331个地球日(约合11.86年)围绕太阳公转一圈。作为一颗气态行星,木星由90%的氢和10%的氦组成,还有极微量的其他气体,包括甲烷和氨。

  木星目前已知拥有64颗卫星以及4道光环。其中最大的卫星是4颗所谓的伽利略卫星,它们都是在1609年或1610年间由意大利天文学家伽利略首先发现的。这是人类首次发现除地球之外有一个天体围绕另一个天体运行,这一点帮助当时的人们击破了地心说的魔咒。

  木星本身拥有绚丽的云带,其中含有结晶态的氨,其大气中的风速高达每秒100米。而木星大气中最广为人知的当然就属大红斑了。人们已经观测这个巨大的气旋长达180年,它却从未消退过。

  木星的探测先驱

  最早造访木星的探测器是美国宇航局的"先驱者-10号"。这艘飞船于1972年3月3日发射升空,并于1973年12月飞掠木星系,最近时距离仅有20万公里。

  先驱者-10号也是第一艘突破太阳逃逸速度的飞船,在飞掠木星之后,它继续向着太阳系之外飞去。2003年1月23日地面控制中心收到先驱者-10号飞船发来的最后一条信息,当时它距离地球约80亿公里。

  而此次作为最新探测器的朱诺,其主要任务是了解木星的起源和演化历程。借助其搭载的科学设备,朱诺探测器将调查木星是否存在一个固体内核,绘制木星的高强度磁场图,测量其深层大气中的水分和氨的成分,并对木星上的极光现象进行观察。朱诺探测器将大大加深我们对气态巨行星的形成以及它们对整个太阳系作用影响的理解。

  木星的起源和内部构造

  根据现有的主流理论,太阳系形成于星云的塌缩,其中大部分质量集中于中央位置的太阳。和太阳一样,木星的组成也是氢和氦,因此很显然木星必定形成于太阳系早期,因而能够捕获大量尚未散去的气体物质。但是至于这一过程具体是如何进行的,却存在争议。木星究竟是首先形成了一个原始"星子"(较小的原始行星)并借助其引力捕获周边物质,还是一团不稳定的尘埃云直接产生了塌缩并形成了木星?我们现在还无法分辨这两个理论孰是孰非。

  而如果朱诺探测器此次能帮助我们加深对这一方面的了解,在未来也将极大地有助于我们了解其他行星,包括地球最初的形成模式。

  和地球不同,木星强大的引力使其得以保存下来大量的原始物质,这就让我们得以追溯到太阳系的早期历史。通过对木星的引力场合磁场的测量,朱诺探测器将揭示木星的内部构造和测出其可能存在的固体内核的质量。

  大气

  由于云层阻挡,我们看不到木星的深处,科学家们想知道木星云层中那些色彩斑斓的云带,大红斑,大白斑究竟向下延伸到多少深度?它们是怎么形成的?朱诺探测器将进行木星全球大气运动情况观测,首次测量其深层气流的运动速度。并探测各不同云层深度上的化学成分,温度等数据。

  磁场

  在木星巨厚的大气层之下,气压是惊人的,科学家们认为在这样的条件下氢会被压缩成一种称为"金属氢"的奇异形态。这种奇异物质被认为是木星强大磁场的来源。而正是这个强大的磁场和高能粒子相互作用,产生了太阳系中最明亮的极光。朱诺探测器将直接对这些高能粒子进行取样,并通过紫外波段观测木星的极光现象。对于这样一颗和地球迥然不同行星极光现象的深入研究将帮助我们更好地理解极光现象产生的本质。

  美国宇航局喷气推进实验室(JPL)负责朱诺项目的管理。项目的首席科学家是来自宇航局西南研究所的斯科特*博尔顿(Scott Bolton)博士。洛克希德*马丁公司为飞船制造承包商。而意大利航天局则为飞船提供了红外分光计设备以及一部分无线电科学实验设备。(晨风)

发表在栏目: 自然


“好奇者号”火星车

  美国国家航空航天局称,新一代火星车已准备好

  火星探索之路总是充满了各种崎岖,坊间也流传着一个笑话:“在时间、金钱、火星中,你只能选择两样。”然而,尽管这一行动仍面临诸多挑战,诸如技术、财政和时间等问题,探索仍未停止。来自美国国家航空航天局的消息,新一代的火星车将于今年11月或12月抵达火星。

  “好奇者号”已准备就位

  新一代火星车被命名为“火星科学实验室(MSL)”,也叫“好奇者号”。它的发射已经被推迟过数次,最近终于计划于今年11月25日到12月18日之间发射。

  美国国家航空航天局检察长保罗-马丁说,“‘好奇者号’是目前最具技术挑战的一个星际探测器”。它大小与普通小汽车相当,比“勇气号”和“机遇号”重5倍之多,过900千克,长度约为“勇气号”的两倍。

  以核动力驱动的“好奇者号”携带的探测设备更多、更先进,在火星表面的连续行驶能力更强。它能够在火星崎岖的表面行进得更远,其设计原件也超出了两位“前辈”两倍之多。“好奇者号”火星探测器应用了新的核动力系统,并且“天鹤(Sky-crane)”助降系统也十分先进。它还拥有一套进入火星大气层的新系统,该系统对于未来的火星探测任务以及将火星样品带回地球而言,同样至关重要。

  直到今年2月份为止,“好奇者号”仍存在1200个亟待解决的问题。不过到今年3月,“好奇者号”已开始准备11月的发射行动。6月22日它还被运往位于美国东部佛罗里达的肯尼迪航天中心。


盖尔陨石坑已确定为着陆点

  选好着陆地点是关键

  美国国家航空航天局发言人日前宣布,“好奇者号”探测器将降落在火星的盖尔陨石坑中的一个5000米高地附近的层状沉积物上。这是经过5年的着陆点遴选过程后,团队的顶级科学家、工程师以及管理人员,还有行星科学共同体首选的着陆点。

  这个陨石坑位于火星赤道以南,形成于大约3.5亿至3.8亿年前,面积相当于美国康涅狄格州和罗得岛州之和。盖尔陨石坑内中心山丘的层状物含有黏土和硫酸,着陆点周围存在沉积物形成的冲积扇区域,这些物质和地貌的形成都与水有关。

  “好奇者号”项目科学家、帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的John Grotzinger认为,盖尔陨石坑是唯一同时具有两大优点的着陆点。首先,作为行星上的最低点之一,几乎可以肯定,盖尔陨石坑在火星的早期历史中曾孕育过一个湖泊。此外,由沉积层堆成的高地具有完美的层次,因此可以让“好奇者号”探测器漫游其上,对由一系列水蚀变矿物标记的几种不同的远古环境进行采样分析。

  多数人认为,选定着陆点将成为这一火星探测项目成败关键之一。因为一旦“好奇者号”发现由早期生命留下的有机物质,这一着陆地点在未来30年里将可能一直成为被登陆者使用的着陆点。

  再延迟得等到2013年

  美国国家航空航天局发言人称,“好奇者号”目前仍有三个遗留问题有待解决。比如搭载在探测器上的化学实验室留存有一些杂质样本。这个实验室是用来收集和分析火星岩石和土壤样本的。项目负责人说,他们需要在未来的一段时间内将来自地球的杂质滤出,但仍有人认为想要在发射前完全清理干净几乎不可能。

  此外还有两个软件系统仍不完善。一个是涉及飞行的软件系统,一个是涉及在火星表面安全行驶的软件系统。但是它们并不会带来灾难性的问题,完善过程正在进行中。

  检察长保罗·马丁在相关报告中还提出,仍需要再注入一个4.4千万美元的资金才能完成“好奇者号”升空计划,当然这4.4千万美元的需求已经包含在25亿美元的总投入中了。

  保罗称,这一探测器在2009年时延迟发射,已直接导致探测器的花费上升了86%,从9.69亿美元上升为18亿美元。整体费用也上升了56%,从16亿美元变为25亿美元。由于地球和火星每两年才会出现一次最佳位置,如果这次仍再延误,下次的发射时间将为2013年,额外费用又将增加5.7亿美元。

  所以由于探测器的复杂性,仍有很多人认为,直到11月25日,也未必能将一个完美的探测器送上火星。

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