你看满大街上跑的汽车,有几辆是电动车?
2008年北京奥运会,2010年上海世博会,人们看见电动汽车上路了,跑起来了。让人振奋!
可是,到了今天,电动汽车还是“雾里看花”。
怎么回事呢?
周国泰院士斩钉截铁地说,问题出在电动车的电源上。电动车的电池技术还没有“过关”。
这是在北京的总后军需物资油料部“周国泰院士工作室”,科技日报记者采访周国泰院士的一段对话。
紧接着,周国泰说:“如今,我们研发成功了高能镍碳超级电容器,这是电动车电源的一个新突破,将对电动车产业发展带来深刻影响。”
他随手拿给记者一份邀请函,是8月24日天津市政府印发的。上面写道:“天津市围绕推动新能源产业发展,与中国工程院院士周国泰合作,成功开发出高能镍碳超级电容器产品。经天津市科委组织成果鉴定,达到国际先进、国内领先水平,在电动汽车和储能电站中将具有竞争优势。天津市人民政府定于2011年9月1日上午10时在天津大礼堂召开高能镍碳超级电容器产品新闻发布会。”
眼前的周国泰院士,怎么搞起电动汽车研究了?
周国泰,我国军用、民用功能服装材料和士兵个体防护研究领域的知名专家。
从一名战士,到大学生,到走上总后军需装备研究所的科研之路,几十年来,周国泰在防弹装备、特种防护服装和防寒保暖材料研究等方面,取得多项成果。先后主持研制防弹背心、防弹头盔,解决了防弹材料及防弹结构体复合成型、树脂基体合成等一系列技术关键,研究成果居国际先进水平,他研制出的服装已装备军、警、法等部门,并出口美国等10余个国家。开展静电防护理论、特种防护服装研究与技术开发,研制的防静电、抗油拒水、阻燃等系列防护服装,装备到全国各大油田,并广泛用于石化、冶金、林业等部门。主持被服保暖材料、保暖机理和生产技术研究,合作研制成功热熔粘结絮片和PTFE防风防水透湿层压织物,广泛用于作训服、防寒服、南极考察服和运动服等。创建我国服装工效研究中心和单兵防弹装备V50弹击试验室,系统开展了服装工效学研究,实现了我国防弹装备测试评价与国际接轨。曾先后获得国家科技进步一等奖3项、二等奖3项,省部级科技进步奖多项成果奖励。1999年,当选为中国工程院院士,并晋升为少将。
今天的话题,还是谈谈你搞的超级电容器吧。
“你千万别说是我一个人搞成的。我有一个研发团队,有中央领导同志、有多个部委的关心支持,有天津市、张家港市、淄博市,有一大批多学科、多领域的专家协同合作创新,才开发出超级电容器,成为电动汽车的新电源。”院士、将军集于一身的周国泰,说话睿智果断,开门见山。
高能镍碳超级电容器,有哪些技术突破
高能镍碳超级电容器,成为一种用在电动车上的全新电源,周国泰说:“实现了几个突破。”
周国泰介绍,高能镍碳超级电容器,首先在加大材料的比表面积上实现突破。传统电容,100年前就发明了,电容是靠比表面积存储电荷,其优点是可无数次充放电,而且不发热。储电量的大小由其内部比表面积大小而决定。超级电容器,就是在研发出新材料的基础上,尽可能地扩大比表面积,使储电量大幅增加;第二,超级电容在正负极的材料结构上获突破。电池的优点是储电量大,由电能转化成化学能,再转化成电能释放出来,其比功率比传统电容高得多。超级电容,在结构上实现了电池和传统电容的内并,实现了电池和电容的优点兼备。
锂离子电池,不是业界推崇的电源吗?周国泰说:“技术还不过关!”他将这种电池与超级电容器作了比较。
第一,锂离子电池存在安全隐患。锂离子、有机电解质,其本身有易燃、易爆性,杭州、上海曾发生的电动汽车自燃事件,今天谈起来还让人后怕。超级电容器,充满电后用射钉枪打,使其短路,任何反应都没有;放火上烧,不锈钢外壳快烧红了,也没发生爆炸。锂离子电池,一旦发生短路,就会燃烧或者爆炸。
第二,锂离子电池,基本是300A电流充电,时间长,一次充电要6—8小时,使用不方便。超级电容器,可1500A,甚至3000A大电流充电,单块充满电只要几秒钟,上百块串联在一起充电,6分钟可达90%以上。
第三,锂离子电池寿命短。充放电的标准是2000次,目前很少有能达到的,即使达到了,性价比不实用。超级电容器,可大电流充电,瞬间大电流放电,效果理想,充放电可达5万—50万次,而充放电的国家标准是5万次。就说在淄博那次试验,公交车装上超级电容器充电后,乘坐满员,上了高速路,时速120公里,一次充电跑了210公里。使用超级电容器的小轿车,瞬间可大提速,时速可达130公里。
“你说超级电容器的优势怎么样?”说到此,周国泰问记者。大家都笑了。
回顾电动汽车发展历程,人们不难掂量出超级电容器的分量,也不难理解天津市政府为什么要召开新闻发布会的原因。
电动汽车诞生有100多年了,1839年,苏格兰人罗伯特·安德森造出了世界上的第一台“电动车”。不过它不十分成功。主要原因是,电池寿命太短,电力太小,只能挪动一个非常轻的底盘。到了19世纪后期,长效电池诞生,促进了电动车的进一步发展,人们才在伦敦的大街上见到电力驱动的出租车,不过行驶距离非常短,还必须不停地在充电站里充电。
罗伯特不会预想到,历史进入到21世纪,随着全球能源危机的不断加深,石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧,各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向,发展电动汽车成为解决这两个技术难点的最佳途径。电动汽车也随之成为世界各国的选择和技术竞争的一个焦点。
一些专家曾经估计,全球能源矿产资源仅够支撑不到100年;而我国的石油只能支撑国内消耗30年,煤炭最多能支撑100年。目前,我国每年有85%的汽油和20%的柴油被汽车烧掉,汽车无疑成为了能源消耗大户,能源紧张与汽车行业发展的关系十分密切。如果中国的人均汽车拥有量追上美国,中国的道路上就会奔跑着6亿多辆小汽车,这一数字将超过世界其他国家小汽车数量的总和,对能源的需求将不言而喻,中国必将成为第一大油耗和石油进口国。
国人不会忘记,当年铁人王进喜在首都北京看到汽车背着的“大包袱”,缺石油,被人瞧不起啊!
到了今天,汽车背的“大包袱”没有了,可城市却背上了“大包袱”。从地上看天,见不到蓝天白云,从空中往下看,灰蒙蒙的,不见城市的倩影。说重了,是民族的耻辱!
从能源、环境的角度审视,发展新能源汽车,是我国的必然选择。而且从技术的角度看,我国有自身的优势。
据相关资料显示:我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家近二三十年,但在电动汽车领域,我国与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小,并有机会在该领域获得重要席位。这也为我国汽车工业技术实现跨越发展提供了一次历史性的机遇,更重要的是我国还有后发优势。目前,我国电动汽车的研发已具备一定的基础,一些企业在20世纪90年代中期就推出了电动汽车样车。
我国“八五”以来电动汽车被正式列入国家攻关项目,对电动汽车的投入显著增加。我国的汽车企业和高校、科研院所等200多家单位投入了大量的人力、财力和物力研发电动汽车,并取得了一系列科研成果。“九五”期间,电动汽车被列入863计划12个重大专项之一,全国汽车标准化技术委员会于1998年新组建了电动汽车车辆标准化分技术委员会。科技部又于2001年启动了电动汽车重大科技专项,使我国电动汽车技术水平和产业化程度与国外处在同一起跑线上。
现代电动汽车一般可分为三类:纯电动汽车(PEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)。但是近几年在传统混合动力汽车的基础上,又派生出一种外接充电式(Plug-In)混合动力汽车,简称PHEV。目前在全世界,电动汽车一直是各大汽车集团花费巨资研发的新兴领域。
然而,制约电动汽车发展的瓶颈,还就是电池。世界电动车协会主席陈清泉在2011中国长春国际汽车论坛上表示,当前我国电动汽车电池技术存在两个明显缺点:第一个缺点就是缺乏深层次技术。比如电池的化学问题、物理问题、温度问题、结构问题等,在这些方面我们研发还不够,没有能够建立数学模型把这些问题搞清楚;另一个缺点是缺乏评价体系。比如电池的安全性怎么样,在高温、低温环境下能不能正常工作,这些都没有一个好的评价。
有资料介绍,电动汽车对电池的要求比较高,电池要具备高比能、高比功率、快速充电和具有深度放电功能,循环和使用寿命要长。铅酸电池,虽然其比能量、比功率和能量密度都比较低,但是高的性价比使其应用广泛,然而带来的是严重的环境问题。镍镉电池和镍氢电池虽然性能好于铅酸电池,但是其性价比不高,含重金属,用完后回收处理难,若遗弃会对环境造成严重污染。
目前,越来越多的研究人员选用锂离子电池作为电动汽车的动力电池,但这种电池的缺陷十分明显,前面已叙。
“针对目前各种电池的缺陷,我们开发了超级电容器。”周国泰顿了一下,说,这种电容器的技术优势前面说了。所以,很顺利地通过了天津市科委组织的成果鉴定。
高能镍碳超级电容器,老百姓也用得起
有专家说,目前,几乎所有的人都认为电动汽车是未来的发展趋势,但种种迹象表明,电动汽车离我们还是比较遥远。但电动自行车风靡全国,每天提几公斤的电池上下楼,在居民小区并不鲜见。电动汽车怎么办?
为此,有学者发表文章,对电动汽车提出种种担忧和质疑。有说电动汽车在电池上不成熟的,有说原子电池、聚合物电池、燃料电池、锂离子电池等任何电池都不环保的,各种议论不绝于耳。
有各种质疑和担心,也属正常。科技创新,正是在质疑中前行、在争论中创新的。说着,周国泰从沙发上站起来:“在发展电动汽车的过程中,有各种担心,是可以理解的。电池的问题卡住了电动汽车的脖子,这也是事实。”他扳着手指头,就说公交车吧,一辆公交车,走100公里,若用油30升,按8元1升算,要240元;而用电,走100公里。用电70度,每度电平均按6毛钱算,是42元钱。还是用电省吧。因此,发展电动车,不应动摇!
还以锂离子电池为例,与超级电容器比,锂离子电池成本7万元,充电2000次,每充电1次按行驶100公里算,20万公里就要更换电池;超级电容器,也按充电1次行驶100公里算,可充电5万次,甚至可达10万次、50万次,超级电容器的价格不高于锂离子电池。超级电容器回收后,对材料再激活处理后还可以使用。计算一下,综合成本有多低!这样,老百姓是不是就能用得起了?
超级电容器的生产是环保的,你可以到淄博年产100万只的生产基地去看,生产车间,只有一个地漏,那是用来打扫卫生冲水用的,整个生产过程,不产生废水、废气,没有污染排放。还用担心环保问题吗?
高能镍碳超级电容器,“协同会战”的结果
话题回到采访周国泰院士的开头。他还是坚持说那句话,超级电容器的研发,是多方支持,多领域、多学科专家协同攻关的成果。
“周院士说的是事实!”原海军后勤部技术装备研究所研究员陈同柱讲起了周国泰。
周院士是一位军人科学家。多年来,他创建了我们国家的军事科研的新模式和新路子。他作为领军专家,坚持军民融合发展,他把军内外有关专家,战略研究的,军事需求的,科研管理的专家都联合起来,充分集成地方的科研力量、技术成果,甚至地方的资金资源,高效组合起来,形成优势。这就是他的“小核心大联合”的科研创新模式。
陈同柱说,就说超级电容器这个新能源项目,看起来是解决电动汽车动力问题,最终是军民两用,可能在潜艇、航天,包括新型飞机、导弹都可应用,解决国防军事急需的新能源,花了最少的钱,取得了大成果。现在,导弹、飞机、航天火箭,液体燃料的推力远远不够用了,他的科研找到了路子,很可能要在这方面突破。这就是军民融合。
回顾周国泰的科研历程,他倡导“大科研”的思路清晰可见。
多年来,他打破研究所的“高大院墙”,广泛合作,先后有十几名院士和知名专家给他当顾问,直接参与课题研究。他把研究室主任带到训练场上去,带到船上去,干什么?上去找科研课题。他说,你研究的防寒服装,要自己穿上到寒区部队去和战士一块体验。比如,研究出舰船食品,就到船上去,风浪颠簸后看自己能不能吃。
他说:“好舵手会用八面风!科研,要兼容式、融合式,广泛联合、协作,充分发挥各方面的力量,发扬‘两弹一星’精神!”正是这样,在“九五”期间,周国泰创造了一个不足百人的研究所获得11项全军科研重大贡献奖,而有几千人的一个研究院才获9项。
关于获得多方面支持和合作,周国泰讲了一个故事。
一次,周国泰向一位中央领导同志汇报,说超级电容器用在电动汽车上,从起步,上坡,提速,包括充电速度如何快等等,讲得头头是道。这位领导同志说,我不听你讲,把车开来看看。
果然,周国泰把车开来了,领导坐了一圈,给予肯定:好!并详细过问还有什么困难。这件事发生在2010年。
超级电容器研发,像许多创新成果一样,最初从实验室做起,始于2008年。
怎么想到了研发超级电容器呢?
先看看这一年有关电动汽车的信息,各种电池技术及生产的消息,铺天盖地。人们的胃口吊起来了,期待着大街上有更多的电动汽车在跑。同时,业界在电动汽车电池技术上,也有不少争论。有人认为,电动汽车电池技术上解决了,只是成本高,国家出台补贴政策,就能推进电动汽车产业的发展。也有人提出,靠国家补贴,不是长久之计,有人在借机圈钱,电池技术还没有真正“过关”。
在这样的氛围下,周国泰组织创新团队攻关。他注意到,有人在传统电池上做文章,力求技术新突破。传统电池,是电能变成化学能,再转变成电能。而传统电容,是做大比表面积,通过研发各种物质材料,用增加比表面积的办法,来提高电容的性能。比表面积最大的材料,是活性碳。周国泰,在传统电池和传统电容之间,选择了一条科研的“中间路线”,集成电池和电容的优点于一身。
科技创新,往往是在不经意间,又往往以科研思路正确取胜。有成就的科学家,首先是在科研思路和方法上与众不同,从而获得科学突破。周国泰就是这样的科学家。在近4年的时间里,他领着科研团队,日夜苦干。他像当年研究石油工人防护服那样,从实验室到油田,身背大包服装搞试验,四处奔波;他像当年研究作战防护服、防弹头盔那样,上靶场,进深山,钻猫耳洞。研发超级电容器,还是那样“拼命三郎”。为此,4年间,周国泰病倒两次住院。
这里难以记述周国泰和研发团队更多的创新故事。不过,在近4年的时间里,他和研发团队终于获得了新成果:高能镍碳超级电容器。在天津市科委组织的成果鉴定会上,获得很高的评价。
采访周国泰院士,他不愿讲自己“过五关、斩六将”的故事,而是不间断地谈超级电容器研发获得的方方面面的大力支持和研发中的大团队协同。
他说,这是事实啊!从中央领导,到国家发改委、科技部等多个部委、天津市、天津市科委、张家港市、淄博市等,各级领导重视、关心、支持,涉及汽车等多领域、多学科专家密切合作,步调一致,协同攻关。不如此,这个超级电容器搞不出来,更不能成功用在汽车上。
举个例子吧。发改委的有关领导多忙啊!可是,领导多次表示:“周院士来谈项目,随时可见。”
做实验,急需一笔资金,张家港市委书记黄钦、市长徐美健得知后,当即拍板:“资金一周内到位。” 徐美健说:“这是国家的大事、民族的大事,即使失败了,我们张家港也愿意交这个学费!”
超级电容器中试,需要投入一笔资金,建中试生产线,淄博市委书记刘慧晏、市长周清利也还是当即决定:“中试生产线建在淄博,年产100万块,投资一周内到位。”周清利说:“实现零排放,还百姓一片蓝天是我们共产党人的责任,我豁出老命也要一干到底。”不仅如此,市科技局局长周元军就住在厂里,中试生产线高质量、高标准,以最快的速度建成。
周国泰还讲了几件他难忘的事。
超级电容器要在汽车上做试验。那是一个大冬天,北京那天出奇的冷。淄博市科技局局长周元军带着汽车,大汽车上驮着小汽车,一路从淄博赶到北京,下了车双手冰凉,身体发抖。再看几位穿工作服的随行,装车、卸车。旁人不知道,这几位是山东理工大学领军级的教授啊!
超级电容器做汽车发动机试验,涉及到天津军交实验室、天津无线电18所、汽研中心等多家单位、多位科研人员,大家一呼百应,一项试验要求5天完成,天津军交学院院长犹如战场下命令:“5天完成,只能提前。”
尤其是天津市,张高丽书记在不到一年的时间5次亲自召开会议协调和讨论此项目,并做多次批示。分管工业的副市长王治平召开20余次专门会议协调政府有关部门。天津市有关企业联合攻关,科委领导多次来试验室,具体指导项目的进程。他们心中装的是环境,装的是百姓,装的是那一片蔚蓝的天!
周国泰说:“我不是搞汽车的。超级电容要用在汽车上,如果没有这样的大力支持、协同攻关、良好的合作,是根本不可能的!协同,使每个人的创新潜能充分释放出来,整合起来。”
又说起为研发超级电容器项目,周国泰不到4年两次住院。院士也当了,将军的衔也授了,功成名就了,何必再“拼命”呢?!
周国泰说:“节能减排,哥本哈根会议上,温总理有承诺。还老百姓一片蓝天,作为科技工作者,我有一份责任!”
走出周国泰院士工作室,记者还回味着这句话。
2010年观测出的数据
科学家模拟出的超级地球图像
科学网(kexue.com)讯 外星人一直是我们探索的问题,不过可能距离揭开谜题的时候不远了。日前据美国宇航局天体生物学研究所夏威夷大学分部科学家纳德介绍:“超级地球”其实是一种介于地球和天王星之间级别的行星,目前在宇宙空间的一些天区的特殊地方被发现到。在体积上,超级地球比典型的类地行星要大,还具有与地球相似的物理和其他动力学特性,所以也相对容易被探测到。
而在太阳系附近发现的超级地球,就为人类未来星际旅行乃至遥远的将来进行太阳系外行星定居点的开拓提供了一个非常好的选择对象。这类行星也同样具有一个活跃的核心结构,并能保持住一定的大气环境,而如果这类行星被探测到位于恒星周围的可居住带上,那将引起天文学家的高度关注。
但是,有一点需要注意,一颗行星的可居住性是被定义为基于支持生命的基础上,而目前,地球是唯一一颗可居住的星球,所以我们仅仅能根据地球上生命的支持条件来反推一个星球的轨道和其他物理动力学特性是否具有这样一个水平。或句话说,目前只能说,只有具有地球这样的属性的星球,才能具备维持和发展高等智慧生物。
如果一颗星球被定义成“超级地球”,那这颗星球就有着较大的发展前景,因为具备了许多类似地球的特征。这些特征主要存在三个方面:行星的组成、版块构造的体现、行星磁场的存在。对于一个能维持生命的行星而言,液态水是一个高度且是优先事项,而如果确定这个事项呢?就要考察这颗行星的质量和轨道半径。
中央恒星距离太阳大约128光年左右,具有1.5倍的太阳质量。整个系统到目前为止发现了四颗行星。较早发现的HR 8799b、c、d三颗行星轨道半径为24、38、68AU(AU为天文单位),第四颗HR 8799e行星是具有7倍木星质量的巨型气体行星。通过对凯克II望远镜红外自适光学系统辅助观测下,科学家可以检测这些系外行星的大气属性。
迄今为止,有两个“超级地球”被天文学家列为重点观察对象:CoRoT-7b和GJ 1214b。这两个与众不同的行星给了我们非常大的想象空间,对他们的研究可以帮助我们了解这些行星的组成。版块构造在天体物理学家眼中是一个非常关键的角色,因为版块活动体现了行星核内部的活跃状态,同时也是地球物理演变的关键因素。另外,行星磁场的存在则是被认为是能保护行星上生命的重要屏障,致命的宇宙射线不仅对地球上的生命构成威胁,同样也会对可能存在的外星生物构成威胁。
而“超级地球”是否存在以及何如何存在磁场是一个非常值得研究的课题。在一般情况下,一颗行星具有的磁场环境与这颗行星的核心运动有关。就像地球的磁场一样,是由于地球核中流动的液态金属所引发的,即铁和镍的对流产生的环球性的电流,进而产生地球磁场。
最后,还有一项与生命至关重要的就是行星大气。具有大气结构的行星具备保护其上生存的生命,并且能保证生命的维持和演化发展。并且能形成与生命活动相关的化学属性。大气环境也可以保持行星上的分子不快速逃逸到宇宙空间中去,这同样也是衡量一颗行星具备生命发展条件的重要因素。
科学家估计,在低质量恒星周围所存在“超级地球”可能也会具有稳定的轨道环境,如果观测发现其具有较大的样本基数,那么在可居住带上发现超级地球的可能性也是会增加。而上文中提到的天文学家非常感兴趣的“超级地球” GL 581 g通过光谱分析发现,其具有大气环流的特征,科学家下一步将确定其大气物理和成分的特征,希望能发现更多具备支持生命的环境元素。(乔尔)
环球地理讯 北京时间2月9日消息,据美国国家地理网站报道,天文学家在2009年发现了一颗表面遍布火山的岩质系外行星,并将其命名为“CoRoT-7b”。天文学家认为CoRoT-7b是迄今太阳系外最像地球的行星。然而,最新一项研究表明,地球可能并不是CoRoT-7b的最佳参照物。研究人员认为,CoRoT-7b其实是第一颗新类型的系外行星:超级木卫一(super-Io)。
潮汐非唯一热源
据领导实施这项研究的美国华盛顿大学天文学家洛里-巴恩斯(Rory Barnes)介绍,与木星的卫星木卫一一样,CoRoT-7b很容易处于适当的轨道,体验所谓的潮汐加热现象。在木卫一上,潮汐加热现象是因木星引力的推拉作用令其地壳不断变形所致。巴恩斯表示,这种活动产生了足够的热量,为数百座活火山提供了能量,CoRoT-7b同样存在这种情况。
与木卫一不同的是,CoRoT-7b紧靠一颗恒星而非行星轨道运行,所以,潮汐并不是这颗系外行星的唯一热源。基于以前的大量观测,天文学家认为CoRoT-7b表面温度在1832至2732华氏度(1000至1500摄氏度)之间。巴恩斯说,表面温度如此之高,CoRoT-7b一定会有“熔岩池塘甚至是熔岩海洋”。
科学家还了解到,CoRoT-7b有潮汐锁定现象,所以,有一面总是面向恒星。所谓潮汐锁定,是指一个天体绕另一个天体公转时,会产生潮汐摩擦,让自转减慢,到了最后会以同一面持续面对另一天体的状态。巴恩斯说:“这颗行星的背面可能存在火山活动。根据我们的猜测,CoRoT-7b的一面表面已经熔化,另一面则是剧烈的火山活动。”
相当于两个地球大小
CoRoT-7b是天文学家利用以法国为首的行星寻找任务CoRoT发现的。CoRoT任务旨在探寻天体从恒星前面经过(即穿越)时引起的星光周期性微降现象。当发现CoRoT-7b的消息在2009年2月宣布时,天文学家将其称为是迄今发现的绕类日恒星运行的最小系外行星。
根据CoRoT-7b的穿越,天文学家可以知道,这颗行星大概相当于两个地球大小。地球的直径约为7920英里(12760公里)。木卫一的直径约为2260英里(3630公里)。后续研究测量了CoRoT-7b的质量和密度,证实它是一颗岩质行星。基于这些特征,CoRoT-7b被称为“超级地球”。
这一术语被用来依据系外行星与太阳系内天体的相似程度,对它们进行非正式分类,比如“炽热木星”、“超级海王星”等。在最新研究中,巴恩斯和同事根据CoRoT-7b的大小、质量、与恒星的远近程度及其同附近“姐妹行星”CoRoT-7c的相互作用,对这颗系外行星的可能轨道做出估计。他们在今年1月召开的美国天文学会大会上公布了这一研究结果。
与木卫一更相像
研究人员发现,即便CoRoT-7b轨道的运行稍显异常,也能产生足够的潮汐热量,为大量火山活动提供能量,使得它更像木卫一而非地球。据巴恩斯介绍,首先,就像木卫一的运行轨道非常接近木星一样,CoRoT-7b也近距离绕其主恒星运转,所以,引力的影响尤其强烈。
其次,木卫一和CoRoT-7b都存在潮汐锁定现象。以木卫一为例,这意味着这颗卫星的一面始终面朝木星。这一侧受木星引力的推拉作用更为明显,以致这个原本圆球状的天体稍显椭圆形,中心位置鼓起。巴恩斯说:“地球也存在这种现象,由于同太阳和月球的相互作用,地球中间也鼓了起来。海洋潮汐式缘于引力潮,而岩石也因潮汐作用而变形。”
此外,由于同木星附近卫星的相互作用,木卫一的运行轨道呈不规则的椭圆形,所以,它与木星的距离会随时间变化。在距离木星更近时,木卫一会被更多地拉长,而远离木星时,它则会变得更圆。巴恩斯说:“我们以网球为例,如果你不断挤压,它会因摩擦而产生热量。木卫一就存在这种情况,只不过它是同一颗行星产生了这种作用。”
眼下,CoRoT-7b距离我们过于遥远,当前技术和望远镜无法对其轨道做出精确估计,所以,这颗行星是否真像木卫一还是一个谜。美宇航局下属喷气推进实验室行星科学家罗萨莉-洛佩斯(Rosaly Lopes)说:“我认为他们的研究结果很可靠。”她认为,1979年,在“旅行者”号飞船发现木卫一火山喷发的羽状尘埃物质之前,科学家就已成功预测了木卫一表面的火山活动。
火山活动难以证明
洛佩斯说:“斯坦-皮尔(Stan Peale)和同事分析了木卫一的轨道,认为它可能存在潮汐加热现象。”紧接着,“旅行者”号飞船发回的照片显示了大量羽状尘埃,后来,“伽利略”号飞船拍到的照片又发现了170多座活火山。皮尔现为美国加州大学圣巴巴拉分校名誉教授,他也认为“最新研究的结论可行的”。
皮尔指出,CoRoT-7b附近第二颗行星的存在意味着,这颗行星的轨道可能不断变化,“足以将内部加热至超级木卫一的状态,最终像木卫一一样表面具有火山活动。”洛佩斯则表示,“最新研究令人感兴趣的是,像木卫一这样的天体可能存在于其他太阳系中。不过,在目前条件下,CoRoT-7b是否存在活跃的火山活动非常难以证明。
巴恩斯称,像“斯皮策”太空望远镜这样的先进观测手段或许能看到CoRoT-7b火山喷发释放的气体。他说:“CoRoT-7b行星轨道周围或许遍布火山喷发形成的气云。我们利用‘斯皮策’望远镜可能会根据光的信号观测到,但这非常困难,因为CoRoT-7b行星距离我们过于遥远,且光线微弱。”
不过,巴恩斯认为,随着CoRoT这样的行星寻找任务以及最新发射的“开普勒”望远镜不断深入太空,人类将会发现数千个与CoRoT-7b相似的表面炽热的岩质天体。巴恩斯说:“我将‘开普勒’望远镜看作是寻找超级木卫一的理想探测器。”每发现一个“超级木卫一”,都“距离发现真正的‘超级地球’更近了一步。”(孝文)
5.詹姆斯顿神秘石碑
美国考古学家今年6月在弗吉尼亚州的詹姆斯顿发现了一块极为罕见的石碑,石碑年代久远,可追溯至400年前,即英国人在美洲建立第一个永久定居点的初期。石碑两面刻有文字、数字以及植物和鸟儿等图案。据考古学家比尔·科尔索(Bill Kelso)介绍,石碑是在詹姆斯顿当地最著名的领袖约翰·史密斯船长1609年所打的一口井下面发现的。如果被证实确属史密斯之物,它将为我们了解这个殖民地的早期历史提供重要线索。
6.麦田怪圈状史前建筑群
考古学家今年6月中旬在英国南部发现了一个史前建筑群,从空中看,这个建筑群就像一个个怪异的麦田怪圈。据英国金斯顿大学考古学家海伦·威克斯蒂德(Helen Wickstead)介绍,建筑群的历史比附近的巨石阵遗址还要早1000年。威克斯蒂德称,在同一地区,考古学家还发现了众多木结构寺庙遗迹和两座有着 6000年历史的大坟墓,属于“英国历史上的第一批建筑物”,如此重要的遗迹在这么长的时间内未被人发现,真是“出乎所有人的意料”。
7.二战日本“超级潜艇”
美国科学家今年11月宣布,他们在夏威夷海域发现了两艘二战时期的日本“超级潜艇”。这两艘潜艇已沉没海底60余年。据介绍,日本超级潜艇舰队共由五艘潜艇组成,其中几艘可以发射轰炸机,对纽约、华盛顿和巴拿马运河展开自杀式攻击,另外几艘超级潜艇的航速则是当时传统潜艇的两倍。二战结束以后,美国海军缴获了这些潜艇并展开研究,他们在1946年做出了一个决定:驾驶所有潜艇驶至夏威夷海域,将其击沉,以免这项技术落入苏联人之手。
据澳大利亚媒体6月3日报道,英国剑桥大学的科学家日前公布的最新研究结果表明,英国和丹麦牛奶中存在一种“超级细菌”的新变种,目前已经出现人类感染病例。尽管这种抗药细菌不太可能通过奶制品传播,但是与奶牛接触的工人有被感染的危险。
剑桥大学兽医学高级讲师马克·霍尔莫斯发表在英国《柳叶刀》医学杂志上的研究成果显示,这种此前从未见过的细菌会对公众健康造成潜在威胁。虽然因为奶制品一般都消过毒,这种细菌通过食品传播的可能性不大,但那些与奶牛接触的工人却可能被感染。
这种细菌属于被称为“超级细菌”的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的最新变种。MRSA被媒体称为“食肉菌”,它能够通过感染人体上的伤口致人死命,对全球的医疗机构来讲都是一种重大的威胁。
霍尔莫斯称,最令人担心的是,这种MRSA的新变种不能用传统遗传检测方式化验出来,可能导致病人被用错抗生素。霍尔莫斯的同事劳拉·埃尔瓦雷兹说,奶 牛场工人感染这种新细菌的可能性最高,但现在他们还不清楚这种细菌是否具有高危感染性。他们是在研究奶牛乳腺炎的时候,意外发现这种新细菌的。
研究人员对正在医院接受MRSA感染治疗的病人进行检查后发现,已经有感染这种MRSA新变种的病例,其中苏格兰12例,英格兰15例,丹麦24例。
新华网新德里5月29日电(记者毛晓晓)据印度媒体29日报道,印度计划委员会本周已同意向印度空间研究组织和印度科学研究所拨款总计1000亿卢比(约合23亿美元),以研制出运算速度达每秒百万万亿次的超级计算机。
目前世界运算速度最快的超级计算机由中国研制,其实测运算速度达每秒2570万亿次。印度媒体报道说,印度在2007年曾自主研发出运算速度当时居世界第四的超级计算机,并于今年5月将其峰值运算速度提升到每秒220万亿次,但仍比中国的超级计算机低一个数量级。
印度科学研究所副教授巴拉克里希南表示,研制超级计算机是掌握国际航天市场的关键,将目标设立为“百万万亿次”是一项雄心勃勃的计划。
印度的超级计算机除应用于航天领域外,还将用于预测雨季数据,促使天气预报更加准确并协助农业生产。
11日至13日,德国弗劳恩霍夫材料和光束技术研究所(Fraunhofer IWS)在德累斯顿举办了“未来能源”大会。与会的专家们和来自全德国的工业合作伙伴一起讨论了能源应用中的现代材料系统和制造理念,介绍了能源转换、能源储存和能源效率方面的最新研究、产品和经验。
为期三天的“未来能源”大会紧扣时代脉搏,重点讨论了光伏电池、电厂技术、热电发电机、能量储存以及燃料电池等领域的最新发展。会议还介绍了很多新材料和制造理念。例如陶瓷纤维复合材料的高温应用,热喷涂的防磨损和防腐蚀保护层,超级电容器的材料等。
与会者首先关注的是光伏主题。讨论的焦点是降低生产成本的高效率自动化流程,以及提高太阳能电池和组件效率的可能性。其次关注的是热电技术。在天然气石油和煤炭中蕴藏的一次能源只有约三分之一得到有效转化,其余都无效地释放到环境中去了。在资源稀缺的时代这确实是一个值得研究的问题。为此,会议专门讨论了能把热能转换为电能的热电发电机的趋势、挑战和应用。
会议还介绍了针对高效环保电厂技术、燃料电池和超级电容器的创新材料。据称一个欧洲范围的燃料电池技术产业集群正在德累斯顿形成,该技术预计在分散的能源供应以及汽车动力方面将获得一个巨大的市场份额。
储能也是此次会议的一个重要主题。从目前关于可再生能源并网和利用的讨论中就可以看出能源存储发展的重要性。超级电容器具有极高的存储容量和良好的循环稳定性,锂离子电池则代表了未来能源供应的重要组成部分。因此,会议不仅展示了超级电容相关的新材料概念和当前的应用例子,还介绍锂离子电池工业生产的最新技术以及自用发电能源存储和大型工业应用的模块化能源存储系统的生产概念。(李山)
马尔代夫计划建造“漂浮”高尔夫球场
这座18洞漂浮高尔夫球场听起来与迪拜沿岸的超级耗能项目类似,但实际上并不会对环境造成危害
马尔代夫由一系列珊瑚礁构成,整个岛链的最高处也不过高出海平面2.3米。
Troon Golf公司、Waterstudio.NL(一家从事水上工作和游乐建筑设计公司)和荷兰Docklands公司宣布在印度洋马尔代夫群岛建造一座漂浮高尔夫球场的计划,球洞将于水下地道相连。
这座18洞漂浮高尔夫球场听起来与迪拜沿岸的超级耗能项目类似,但实际上并不会对环境造成危害。马尔代夫位于赤道北部,日照充足。高尔夫球场将采用太阳能设计以及具有可持续性的脱盐和水冷却技术。这座球场将由一系列漂浮的平台构成,每个平台有两三个球洞,通过水下地道彼此相连,同时也与周围的球洞相连。球场由专门从事漂浮结构建造的Docklands公司雇请的Waterstudio.NL负责设计。Troon Golf则将在球场设计过程中提供专业建议。
马尔代夫由一系列珊瑚礁构成,整个岛链的最高处也不过高出海平面2.3米。由于气候变化和海平面上升,这个国家将遭受重大影响。马尔代夫总统穆罕默德·纳希德已宣布,计划在其他国家购买土地,安置马尔代夫淹没后产生的难民。为了获得资金,马尔代夫政府正寻找各种方式,提高旅游业的收入,旅游业是这个国家的经济支柱。
18洞漂浮高尔夫球场将建在马累国际机场附近,距离机场仅5分钟车程,游客可在等待航班期间到球场打球。整个项目将投资5亿美元,预计于2015年完工。(孝文)
美国的一组研究人员日前宣称,他们成功培育出了一种转基因家蚕,其能吐出含有蛛丝蛋白的蚕丝纤维,比天然蚕丝具有更好的强度和柔韧性,可在医疗、军事、纺织等领域发挥重要作用。
很早之前科学家们就注意到了蛛丝的优良性能:在力学强度上,蛛丝纤维能和用来制造防弹衣和轻型头盔的凯夫拉尔纤维相媲美,其所含牵丝蛋白的强度比钢还要高出十几倍;在柔韧性上,蛛丝可被拉伸到原来长度的1倍到1.5倍而不发生断裂,弹性极佳。可蜘蛛从来都不是一个勤奋的吐丝者,天然蛛丝主要用于结网,产量极低。此外,蜘蛛具有同类相食的特点,无法大规模养殖,而吐丝能手家蚕就能很好地解决这一问题。
美国圣母大学和怀俄明大学的研究人员正是看到了这一点,数年前就开始了转基因家蚕的研究。
负责该项研究的圣母大学生物学教授马尔科姆·弗雷泽发现,一个被称为piggyBac转座子的遗传因子可在转基因家蚕的培育中发挥重要作用。这种遗传因子能像计算机中的“剪切—粘贴”操作一样改变原有基因的结构和排序。配合使用锌指核酸酶(ZFN)技术,研究人员将蛛丝蛋白基因插入到了家蚕的基因中,从而使家蚕吐出与蛛丝类似的超级蚕丝。
据了解,这种新的纤维目前还尚未命名,与天然蚕丝相比,这种新纤维强度更大柔韧性也更好。研究人员称,如果在插入蜘蛛基因前将蚕的部分DNA敲除,生产出的超级蚕丝性能与蛛丝将更加接近。
由于该技术已经为量产进行了改进,可通过传统的方式大规模获取蚕丝。研究人员相信,随着技术的逐步完善,这种新材料或许能取代凯夫拉尔纤维生产出强度更好、更柔软、更贴身的防弹衣;同时还能为外科医生提供更为柔软、结实的手术缝合线;而在未来的某一天,或许这种超级蚕丝还能用来制成既柔软舒适又结实耐用的高级时装。(王小龙)
令人闻之色变的“超级细菌”其实并不是指某些特定种类的细菌。
事实上,超级细菌和一个叫做NDM-1(新德里金属蛋白酶-1)的耐药基因有关。凡是携带这个超级耐药基因的细菌就成为超级细菌,而且这个耐药基因会随超级细菌遗传、传播。
目前,已确定有11种细菌能够携带这种基因,其中包括能够引起严重传染病的痢疾杆菌和霍乱弧菌。
“超级细菌”从去年夏天开始进入公众的视线,日本、英国、美国、澳大利亚等国家相继出现NDM-1细菌感染的报道,其中很多感染者曾在印度接受过医疗服务。研究人员据此怀疑NDM-1耐药基因会在环境中传播。不过现在的研究结果已经证明:NDM-1通过粪口途径传播。
在此之前,人们还认为超级细菌局限在医院内,如在美国多家医院发现的“超级细菌之王”CRKP就是携带NDM-1基因的肺炎克雷伯杆菌。CRKP释放一种水解抗生素的酶,常用于治疗耐药细菌感染的“抗生素杀手”(碳青霉烯类抗生素)对它也束手无策。
最近,科学家们在印度新德里的饮用水里发现了携带NDM-1耐药基因的细菌,研究报告发表在最近的《柳叶刀传染病》杂志上。本文主要作者就是在2008年首次鉴定出NDM-1基因的提摩太·沃尔什博士。他说这次的新发现是一个公众卫生紧急事件。
研究人员从去年9月份开始对印度新德里自来水进行水质检查,结果显示:供新德里市民饮用、清洁和其他家庭用途的自来水里经常可以检出霍乱弧菌、痢疾杆菌和其他致病菌。研究人员同时发现部分细菌携带NDM-1基因。结论令人震惊:一旦这些细菌出现大规模感染,很难找到能够有效控制疫情的抗生素。
研究人员同时发现:NDM-1基因在30摄氏度时的传播速度最快,是25摄氏度和37摄氏度时传播速度的100万倍。而新德里一年中大部分时间的环境温度都是30摄氏度左右。也就是说,耐药基因比适应人体环境更加适应印度的自然环境,在自然界中能够生成更多的超级细菌。如果发生洪涝灾害,超级细菌将四处蔓延。
印度糟糕的卫生状况增大了这种危险———印度13亿人口中一半还在使用露天厕所,首都新德里的市政排污系统只能满足60%市民的要求。
而抗生素滥用、稠密的人口和肮脏的环境很可能成为滋生超级细菌的温床。然后这些超级细菌会通过交通工具和人群流动传播到世界各地。
世界卫生组织正致力于与耐药细菌的斗争,总干事陈冯富珍发表声明说:“因为缺乏行之有效的治疗手段和保护措施,世界正进入后抗生素时代。很多常见的感染将无药可治,很多人将会死于这些常见感染。”
也许,人类与细菌的生存之战才刚刚开始。