人类能否在太空中完成正常的生殖过程

2019-07-11 16:00:42 作者:管理一号  阅读:148 次  点赞:0 次  鄙视:0 次  收藏:0 次  由 www.agg.me 收集整理

绘图:David Curtis

来历:科研圈

繁衍,是人类控制地球的途径。但当人类将目光投向太空、期望完结地外殖民,状况就有所不同了。鉴于整个太空普遍存在的严格辐射,再加之低重力环境带来的应战,在太空繁衍子孙这件事,说起来简单做起来难。为此,下面这些科学家正尽力答复,人类能否在太空中完结正常的生殖进程。

从美国航空航天局(NASA)50 多年前的双子星方案中,咱们了解到太空游览或许对人体健康有害。科学家注意到,宇航员在进入太空不到两周后,骨密度减小了 6% 左右,并呈现了肌肉萎缩的状况。这或许是太空中无处不在的国际射线导致的。国际射线的损害巨大,不只会诱发癌症等疾病,还被证明会损害 DNA 和神经系统。

太空,一个危机四伏的当地,即便是训练有素的宇航员,也会面临各种风险。那么胚胎、胎儿和重生儿,这些软弱的幼小生命又该怎么办呢?首要,咱们应该考虑的是:太空会怎么影响咱们的生殖系统?答案是不知道的,科学家们甚至都不知道女人是否能够在太空受孕。

尽管在生理学上困难重重,但研讨人员仍在企图答复这个要害的问题:怎么在太空中发明健康的婴儿?

小鼠的太空受精危机

要在太空中繁衍,每一步都不简单。

据咱们所知,没有人在太空发作过性行为。因为几乎没有引力,想要抓着你的伴侣都很困难,更甭说让功用完善的精子和卵细胞相遇,然后擦出怀孕的火花了,这需求许多细胞完美的举动。

几十年来,科学家一向致力于破解在太空中生殖的奥妙。“太空比赛”之后,为测验生物在地球之外的繁衍才干,鱼类、线虫、青蛙和蝾螈纷繁被带进太空轨迹。令人惊奇的是,它们都能繁衍健康的子孙。可是,依然有妨碍横在科学家面前。1979 年,在一颗俄罗斯卫星上,雄性和雌性大鼠在 18.5 天的使命期内发作了令人惊奇的工作:它们要么未能成功受精,要么挑选性地回绝发作性行为,这种啮齿动物的禁欲行为在地球上几乎是闻所未闻的。随后,小鼠实验的成果相同引起了广泛的注重。

啮齿动物属哺乳动物,其解剖学、生理学和基因都与咱们人类类似。西北大学生殖科学中心主任 Teresa Woodruff 说,小鼠与咱们十分像,咱们能够从它们的前期孕期中看到与人类类似的问题。对此,其他研讨者也表示同意。

“因为只要哺乳动物才有胎盘,所以只要经过哺乳动物实验,咱们才干了解太空环境对胎盘的影响。”日本山梨大学高档生物技能中心主任若山照彦说。多年来,他一向致力于研讨哺乳动物怎么在太空中繁衍。因为引力对受精和胎儿的成长都至关重要,因而若山照彦想要探求小鼠是否能够在微重力(类似于空间站中宇航员的环境)环境中受精。

2009 年,若山照彦从小鼠中提取出卵子和精子,放在一个模仿微重力的设备中。他调查到精子会游向卵子,几天后,胚胎从微重力环境被移植进规范重力下的小鼠母体中。若山照彦和搭档们发现,实验的成果并非单一的:尽管有许多发育正常的幼崽诞生,但也有许多胚胎在移植后呈现了发育不良的状况。与正常状况比较,微重力环境下的小鼠胚胎成功繁育的子孙愈加困难。

为了解这一幕会不会在高辐射与微重力并存的太空重演,若山照彦向日本国际航空研讨开发组织(JAXA)提出申请,期望在国际空间站(ISS)重复上述研讨。可是这一次,宇航员会从活体小鼠身上提取精子和卵子,然后将体外受精的胚胎移植回小鼠体内,这一切都是在微重力的条件下进行的。这个方案的难度相当大,因为小鼠从未在太空成功繁衍过。可是,他们的精子却做到了。

若山照彦现在是 NASA 的“太空幼崽”使命的课题组长,他将小鼠精子冷冻干燥,在室温下保存。三组冻干样品于 2013 年进入国际空间站,若山就能够在空间站中研讨它们的生计才干与时刻的联系。这将协助剖析国际辐射对雄性生殖细胞的影响。

因为国际空间站露出于强辐射下,这或许会导致精子 DNA 分化,改动子孙的遗传物质,若山照彦说。许多研讨都没有注重 DNA 受损的小鼠的健康状况,可是他的研讨逐步给出了答案。

进入国际空间站 9 个月后,一些精子显示出纤细的 DNA 受损痕迹,但它们仍能发生健康的幼崽。若山照彦的团队刚刚剖析了在国际空间站上保存了 3 年的样本; 最终一批在太空 6 年的样本将于本年回来地球。

发生这些小鼠崽的精子经过冷冻,并且在太空中停留了288天。图片来历:Teruhiko Wakayama/PNAS/June 6, 2017 Vol。 114 No。 23 

假如冷冻技能收效,若山照彦方案将冷冻的小鼠胚胎运到国际空间站,然后研讨下一部分问题:为什么它们不能在太空彻底发育。

从小鼠到人类

尽管许多类似之处让小鼠成为模仿人类在太空中繁衍的最佳模型之一,但小鼠实验的定论毕竟不能等同于人类。

堪萨斯大学医学中心的生殖学家 Joseph Tash 指出,假如没有功用完善的人类精子和卵子,咱们在太空中的殖民无法长时刻维系。自 1996 年以来,他一向在与 NASA 协作。直到几年前,他的研讨首要会集太空飞行对小鼠和其他动物的影响。可是在 2018 年 4 月,Tash 更进一步。他运用了类似于若山照彦的办法,将冷冻精子送入太空——但这一次,他运用的是人类的精子。

这项名为 Micro-11 的实验收集了来自 12 名健康、精力旺盛的男性的精子。在国际空间站的一个实验室里,宇航员冻结了冷冻样本,并将其与一种混合试剂混合,混合物的化学信号模仿了卵子,然后诱使精子游动。宇航员用高倍显微镜拍照了精子的运动,企图捕捉在太空中,精子是否具有让卵子受精的生理才干。

“没有急进的主意,很难在太空生计下去,即便有些主意现在看来会饱尝争议。” Tash 说。

“当你在显微镜下调查时,精子的外观会呈现各种改变,” Tash 说, “你能看到精子头部呈现特征性的改变,那是为卵子受精所预备的。”精子在挨近方针时需求取得速度,头部的细胞也需求兼并,然后具有足以打破卵子的强度。假如它们不这样做,受精是不或许完结的。

现在这些样本现已回到了地球,但 Tash 说,还需求一年的时刻来整理调查成果,并确认太空的精子能否让卵子受精。但是,当 Micro-11 方案完结,他又立马开端面临下一个国际难题:太空中女人的生育才干。

他现已找到了一些忧虑的理由。Tash 研讨了在 2010 年和 2011 年随 NASA 航天飞机游览的雌性小鼠,发现它们的黄体(卵巢中的短寿腺体,担任发生性激素和培养重生胚胎)出了问题。

“咱们发现,一切在太空飞行了 12 至 15 天的雌性小鼠,黄领会彻底缺失或仅有很少部分剩下。” Tash 说。这意味着只是两周的太空影响就会导致潜在的生殖问题。

他方案在 2020 年将活体雌性小鼠送上国际空间站。这些现已受孕的小鼠将在太空游览 30~37 天,这将掩盖它们的生殖周期。由此,研讨人员期望弄清楚小鼠在太空中繁衍困难的原因。

Woodruff 方案更进一步,将冷冻的人类卵子和精子送到太空,调查能否成功受精。这一进程需求“锌火花”的协助——在受精的那一刻,锌元素的活动使得卵子呈现一道亮光,这能够用作受精,让科学家真实看到人类生命在太空中的第一阶段。

 卵细胞周围呈现锌的亮光 

品德争议

Woodruff 和 Tash 将着手于人类生殖细胞。但他们也以为,全面的太空人体实验,包含怀孕和临产,不会在近期呈现。

波兰的热舒夫信息技能与办理大学哲学系助理教授 Konrad Szocik 以为,尽管还需求几十年的开展,咱们应该开端为太空繁衍的严格实际做好预备。在上一年宣布在 Futures 上的一篇文章中,他从科学之外的层面论述了婴儿久居火星的影响。

“咱们或许会将火星人口方案当成冷冰冰的使命、方针,” Szocik 说,“这样,个人就会融化在团体之中。而个别的自在与决议很或许不复存在,性与生殖也是相同,这好像违反了品德规范和品德直觉。”

Szocik 说,为了在一个低重力、辐射暴虐的国际中繁衍健康的子孙,基因修改、经过基因挑选性伴侣和组织性的生殖方针都不该被扫除之外。当然,即便采纳这些预防措施,婴儿依然或许天然生成就有残疾,并且火星社会纷歧定有充分条件去照料他们。

Szocik 说:“要想在太空中生计,一些急进的主意是能够有的,尽管某些主意现在看起来不那么简单被承受。”

不管是否争论不休,殖民于地球之外将会是人类前进的革命性标志。成为行星际物种的路途将充溢荆棘,咱们应该慎重地挪步,而非鲁莽行事。

来历:我国探月航天

嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”巡视器结束第七月昼作业,再次迎来月夜。7月9日9时,嫦娥四号着陆器按地上指令结束月夜方式设置,进入月夜休眠。随后,“玉兔二号”巡视器于7月9日9时10分进入“梦乡”。

在第七月昼,嫦娥四号着陆器上月球中子及辐射剂量勘探仪、低频射电谱仪按计划开机作业,继续打开科学勘探任务。“玉兔二号”巡视器在此期间按既定路途继续移动,并在多个勘探点进行相关勘探作业,红外光谱仪、全景相机、中性原子勘探仪、测月雷达获得了许多科学勘探数据。

嫦娥四号工程地上运用系统已于7月初向科学研究中心团队发布第六批科学勘探数据,总数据量为1.2G,算计531个数据文件。

图片经过了紧缩处理

大班蛇日子在澳大利亚和新几内亚区域,它是世界上最丧身的毒蛇之一。

新浪科技讯 北京时刻7月9日音讯,据美国日子科学网站报导,被蛇咬伤对错常可怕的,或许会导致人们做出彻底过失的选择——或许他们会严重,试着捉住或许杀死蛇,在创伤敷冰或许运用止血带,但在某些状况下或许会带来灾难性作用。

虽然蛇一般会避开人类,只需在遭到挟制时才会咬人,全球每年接近300万人被毒蛇咬伤后中毒,这些咬伤中只需少量是丧身的,可是蛇毒中的毒素可以在数小时内引发严峻医疗急迫作业。世界卫生安排(WHO)标明,蛇毒或许导致人体器官衰竭、无法止血,严峻的状况会损坏身体安排、导致瘫痪,或许呈现窒息现象。

关于某些品种的蛇,例如:响尾蛇,当它侵略人类,短短几分钟内咬伤部位会发红和痛苦,而关于其他毒蛇,例如:铜头蛇,发红和痛苦症状或许需求更长时刻才会呈现。

那么,人们应当怎样应对蛇的咬伤呢?当人们被毒蛇咬伤时,他的身领会发生什么改动?

首先要远离蛇,不要试着捕捉它,否则会导致更多的人受伤,假定被蛇咬伤,人们被蛇咬伤在送到医疗机构之前,应当坚持创伤清洁,患肢应尽或许举高,削减毒液对身体的影响,尽量坚持镇定和镇定,这将有助于减缓毒液在人体中的松散。

随后应该赶快就医,因为这些症状会活络恶化,咱们需求随时查询皮肤发红、肿胀、起泡、发热,以及随后呈现的厌烦、吐逆、肌肉痛苦和低血压等痕迹。假定咱们开始看到这些状况,就需求打针抗蛇毒血清。

西部响尾蛇,也被称为菱形斑纹响尾蛇,它带有剧毒,日子在北美洲西部,一般散布在加拿大不列颠哥伦比亚省至墨西哥区域。

被蛇咬伤的一些办法或许加重病况

虽然一些电影和电视剧著作会扮演各种蛇类侵略人类的场景,被咬伤的受害者不该该试着从创伤吸出毒液,或许经过割伤自己开释毒液,实践上,人们被咬伤之后,毒液会活络松散至身体安排,经过用嘴吸很难铲除体内毒液,相同,割破皮肤开释体内毒液也是无效的,或许会导致严峻损害。

事实上当你被蛇咬伤,毒液会当即被身体吸收,所以你割破皮肤放血做只会导致更多的创伤,相同也不该该用冰敷在创伤,不该该运用类固醇,一般人们被蛇咬伤后所做的大都作业不会缓解毒液松散,相反或许会让病况变得愈加糟糕。

假定你被北美洲本地蛇咬伤,千万不要运用止血带。大都北美蛇会排泄一种毒液,一旦毒液进入人领会导致过度出血,并或许导致安排和肌肉坏死,因而任何捆绑血液循环的行为都会加重这种损害,运用止血带实践上会添加部分损害,人们或许会失掉手指、脚趾或许需求皮肤移植。

相比之下,东半球许多蛇发生的神经毒素可以活络导致呼吸麻木,这些丧身毒蛇首要散布在亚洲、非洲和澳大利亚,这些蛇咬伤部位一般运用缩短带进行操控,然后用抗蛇毒血清进行医治,抗蛇毒血清是针对特定物种的,大都北美蛇咬伤的部位可运用CroFab或许Anavip抗蛇毒血清进行医治。

珊瑚蛇是一个破例,像东半球其它蛇相同,它们咬伤人类后会开释一种能抑制呼吸的神经毒素,这些咬伤需求特别的抗蛇毒血清。因为许多针对东半球蛇类的抗蛇毒血清都特定某些品种,因而受害者精确描绘被咬伤蛇的类型非常重要,辨认蛇的品种也能帮助医师更好地照料受害者,但更重要的是赶快取得抗蛇毒血清。

“干咬伤”

 

 

被毒蛇咬伤并不意味着丧身,有时毒蛇咬伤人类不会开释毒液,至少25%的毒蛇咬伤作业被称为“干咬伤”,假定人们被毒蛇咬伤8-12小时后没有任何症状,咬伤或许是无毒的,虽然如此,人们不或许在被蛇咬伤后当即知道蛇开释出了毒液,受害者不该该比及症状呈现后再寻求医治。

即便你在野外环境从未遭遇过毒蛇,但并不意味着你的日子环境没有匿伏的蛇类侵略危险。研讨人员在《柳叶刀杂志》宣告的一篇研讨陈说指出,地球上简直每个人都日子在蛇类出没的区域。

蛇一般日子在沙漠、山脉、河流三角洲、草原、沼地和森林,以及咸水和淡水休憩环境,自然灾害之后,例如:洪水或许野火,蛇常常休憩在之前曾远而避之的居民区,乃至逃避在居民家中。

据无国界医师安排(MSF)称,全球每年大约有10万人死于蛇类咬伤,大约40万被蛇咬伤的人终身残疾或许导致肢体缺点,日子在村庄区域、取得有限卫生保健福利的赤贫居民面对的危险最大。

对毒蛇咬伤进行医治的研讨项目常常呈现资金不足,未来人们将开发更安全、更廉价的抗蛇毒血清,世界卫生安排称,咱们的方针是到2030年全球被毒蛇咬伤而逝世和受伤人数削减一半。

在亿万人的期盼中,我国人初度勘探火星的行为总算越来越近了。

7月5日-7日,2019软件定义卫星高峰论坛在山东日照举行。参加本次论坛的我国科学院院士欧阳自远在陈说中走漏:我国将于2020年勘探火星,通过火星卫星、火星着陆器、火星车六合联合勘探火星,现在火星车都现已做好了。

▲欧阳自远在论坛上宣告《迎接第一个100年,我国的深空勘探》演说。▲欧阳自远在论坛上宣告《迎接第一个100年,我国的深空勘探》演说。

我国要勘探火星的消息倒不是很遽然,在我国的月球勘探工程不断取得打破往后,火星勘探计划也就瓜熟蒂落地被列入了行为日程。尽管自己年事已高,但是欧阳自远依旧将推动我国的火星勘探当成他的重要任务。对他而言,除了等候我国人自己的载人登月工程,将我国的勘探器甚至是航天员送上火星也是他的希望。

01

火星勘探的科学任务是啥?

去勘探火星,不是去玩耍,而是去做科学研讨,在勘探之前就必须做好科学任务的规划,任何勘探火星的国家都不能破例。

欧阳自远标明,火星勘探的科学问题首要有三个方面:其一是勘探火星上的生命活动信息,等候在此领域有所打破,其首要包括火星上现在生命的信息;以前是否存在过生命;火星生命生计的条件和环境等;其次是火星本体科学的研讨,为研讨火星堆集资料,首要包括火星磁层、电离层与大气层的勘探与环境科学,火星地形地貌特征与分区,火星表面物质组成与分布,地质特征与结构区划,火星内部结构、成分、内禀磁场勘探等;其三是评论火星的长时间改造与往后许多移民建立人类第二个栖息地的前景,为人类社会的持续发展服务。

“有许多科学家十分担忧人类未来的命运,因为我们的地球遭到太多的天然挟制,再加上人类自身的一些行为,未来很或许把地球损坏得不可以宜居了。所以我们必定要在太阳系里面找一个方针,评论能否把它变成第二个地球,让人类可以许多迁居到上面去。现在看,仅有或许的一个天体就是火星。”

欧阳自远标明,火星表面有许多古河床,这证明火星从前是有河流的。并且火星的北部还从前是一个大海洋。

但是,现在火星表面一滴水都没有,火星表面的盐湖干了往后也只剩下了盐。欧阳自远标明,我国要探明整个火星地下水的分布。

火星研讨的重要问题是火星的脱水机制:火星上的水是丢掉了?仍是冻住后埋藏于地下?他标明,以往的观测和理论研讨标明,太阳风与火星大气的相互作用只能构成其表面30%水含量丢掉。

欧阳自远说,到现在为止还没有找到任何(火星)生命存在的根据。现在国际上开会,我们对火星最大的志向是改造火星。他认为,通过人类的智慧和极力,火星完全能被改构成生机盎然的“小地球”,成为人类的“第二家园”。人类需求要好好保存自身和地球上其他物种。

科学的任务是为人类命运共同体的未来创造更多或许。欧阳自远标明,“人类通过几个世纪的出色极力,会将火星这颗贫瘠的行星改构成一个具有蔚蓝色天空、绿色平原、蓝色湖泊和生态环境友好的新世界,地球-火星将成为人类社会持续发展的姐妹共同体。

▲被改造后的火星梦想图。

02

我国2020的火星勘探怎样着陆?

火星勘探器从火星大气层外缘通过软着陆的办法降至火星表面,是关系到火星勘探是否可以成功十分要害的环节,整个着陆技术十分凌乱,每个环节都需求做到满有掌握,否则就会导致着陆失利。现在勘探器在火星上软着陆的办法首要有三种:

其一是气囊弹跳式,这种办法相对简略,本钱也低,但是只能满足小重量勘探器软着陆的要求,着陆精度也不高,已有的代表是“勇气”号和“机遇”,选用了降落伞+气囊弹跳办法。

第二种是反推着陆腿式,这种着陆办法较为凌乱,本钱高,但是可以满足重量较大的勘探器软着陆的要求,着陆精度较高,代表是“观察”号、“猎犬2”号火星着陆器等,选用了降落伞+缓冲发动机+着陆腿的办法。

第三种是空中起重机式,这种办法最为凌乱,本钱最高,技术也最先进,可满足重量更大的勘探器软着陆的要求,可以精确着陆。带着“猎奇”号火车车的美国“火星科学实验室”,就选用了降落伞+缓冲发动机+空中起重机的办法。

从前在北京举行的“十一五”国家严峻科技成就展上,由我国空间技术研讨自主规划的火星勘探器模型初度曝光,本次露脸的火星勘探器模型包括一个轨道器和一个着陆器,它们是和未来准备规划的真实火星勘探器按1:3的比例出现在群众的面前的,在未来勘探火星的过程中,这种轨道器和着陆器将一同被发射去勘探火星。

当时规划的火星着陆器带着一串气囊,技术人员介绍,这首要是用于将来在火星着陆运用的。这意味着我国将来登陆火星时,将会选用气囊弹跳式登陆火星。不过根据欧阳自远最新宣布的信息,我国的火星着陆计划又有了部分新的改动,反推着陆腿式将会成为选择的计划。

在这种计划中,火星勘探器在器箭分别往后通过大约7个月的翱翔被火星捕获,然后环绕器环绕火星翱翔,在与着陆器分别后环绕器初步对火星进行全球环绕勘探,而着陆器进入火星大气后通过调校、降落伞减速和缓冲发动机反推减速实施反推着陆腿式着陆,然后释放出火星车,并初步在火星表面的勘探任务。和从前的着陆器勘探任务规划比较,现在的计划多了一个可以四处移动的火星车。

03

我国想抓住2020年这次发射的机遇

欧阳自远标明,火星勘探不是说你想什么时分发射就发射,其一个工作周期为26个月,因此每26个月会有一个最佳的时间窗口,在这个时间窗口的节点上,火星是距离地球最近的。根据科学测算,2020年会有一个时间窗口,我国想抓住这次机遇。

“丢了这个机遇,对不住,两年零两个月往后才华再发射一次,否则到不了火星。” 欧阳自远说,地球绕着太阳转一圈是365天,而火星绕着太阳转一圈大概是687天。有时分地球在太阳的这边,火星在太阳的那儿,你根柢到不了火星。所以必定要赶上某一个要害的时分,也就是地球跟火星存在必定夹角的时分,在地球上发射勘探器才华够,而飞到火星轨道上,至少要飞将近7个月左右。

 

也正是这样的原因,火星勘探是一项高风险的科学探求行为,截止现在人类勘探火星已有45次,但成功的只需18次,成功率只需40%。

不过好消息是,现在我国已完成了火星勘探轨道规划、测控通讯、自主导航、表面软着陆等要害技术的科研攻关,这为我国打开自主火星勘探奠定了技术基础。

记者了解到,我国计划在2020年7月份正式发射火星勘探器,估量2021年初抵达火星,着陆火星表面并进行巡视勘探。

这今后,我国还计划2028年左右进行第2次火星勘探任务,并搜集火星土壤回来地球。

火星迷们!现在就让我们初步等候吧!

现在的研讨都标明,世界在很大程度上是均匀的,而且没有在旋转。

北京时刻7月9日音讯,据国外媒体报道,环顾太空,你会发现许多东西——行星、恒星、卫星,乃至星系自身——都有一个共同点:它们在旋转。那么,世界也在旋转吗?

世界学家一向在活跃研讨这个疑团,因为这个问题的答案能告知咱们世界的根本性质。“和大多数世界学问题相同,这也是一个十分笼统的问题,但世界学研讨者以为,这是研讨根底物理学的一种办法,有些东西无法在地球的试验室里进行验证,所以人们使用世界和世界的几许结构,从中取得一些关于根底物理学的新发现。

在考虑世界的根本性质时,科学家首要假定世界并没有在旋转,而是各向同性的,即世界在各个方向上看起来都是相同的,这个假定与爱因斯坦的方程共同,但又不是这些方程所要求的,依据这种主意,科学家树立了一个描绘世界的规范世界学模型。

这种假定现已整合到计算办法中,剖析数据和做其他许多工作的方法也与此有关,但这种假定有必要得到验证,科学研讨不能只抱着最好的期望。

为了了解这些关于世界及其根本物理学的假定是否正确,科学家收集了观测数据,对模型进行验证。他们特别使用了来自世界微波布景(cosmic microwave background,简称CMB)的辐射数据。这些辐射是咱们所能观测到的世界中最陈旧的光——在大爆炸后38万年时宣布——可谓世界学家研讨世界的信息宝库。

世界微波布景辐射在各个方向上看起来几乎是相同的,但显现出细小的温度改动(只要千分之一度),这种改动来自于世界前史、内容和几许形状的影响。经过研讨这些差异,科学家能够看到世界是否以某种方法被歪曲——意味着一个方向上的旋转或胀大比另一个方向增加得更多,丈量光的偏振(本质上便是光的方向)相同能够供给关于世界几许结构的信息。

科学家发现,世界微波布景辐射没有显现出世界在旋转的依据。此外,依据一项研讨显现,世界各向同性的可能性是120000∶1,这意味着不管你朝哪个方向看,世界看起来都是相同的,另一项研讨发现,世界有95%的几率是均匀的,标明在大标准上,世界的任何地方都是相同的。

所有这些研讨都标明,世界在很大程度上是均匀的,而且没有在旋转。这个定论很可能不会改动,未来几十年里,天文学家对世界微波布景辐射的偏振丈量可能会有所改善,但新的数据不太可能应战之前的发现。

世界没有在旋转的成果关于依据这一假定树立模型的世界学家来说无疑是一种摆脱,而这也供给了一个关于咱们在世界中方位的风趣视角。之所以提出这个问题,其实是源于以为人类是世界中心的主意,事实上,咱们是如此的藐小和微乎其微,这真的很风趣。

世界微波布景

世界微波布景是世界学中“大爆炸”遗留下来的热辐射,是一种充溢整个世界的电磁辐射,其特征与绝对温标2.725K的黑体辐射相同。世界微波布景的发现被以为是查验大爆炸世界模型的里程碑,其观测数据有时被称为“大爆炸理论的四大支柱”之一(别的三种观测数据分别是从星系红移观测到的哈勃胀大、世界间轻元素的丰度,以及大标准结构和星系的演化)。

20世纪40年代,物理学家拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼研讨了世界大爆炸理论,提出若大爆炸存在,则世界胀大应该会拉长,并将极前期世界的高能辐射冷却到微波规模,并降温至大约5K。换句话说,他们预言了世界微波布景的存在,但是,其时这一预言并没有引起人们的重视。1964年,美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶尔发现了世界微波布景,他们也因而取得了1978年的诺贝尔物理学奖。

最有名的世界微波布景辐射观测试验可能是美国国家航天航空局(NASA)的世界布景勘探者(COBE)卫星,运转时刻为1989—1996年。该试验在有限的勘探才能下勘探并定量了大标准的各向异性。依据COBE的丈量成果,世界微波布景辐射谱十分精确地契合温度为2.726±0.010K的黑体辐射谱,证明了银河系相关于布景辐射有一个相对的运动速度。

数据剖析成果还标明,扣除去这个速度对丈量成果的影响,以及银河系内物质辐射的搅扰,世界布景辐射具有高度各向同性,温度涨落的起伏只要大约百万分之五。现在的干流理论以为,这个温度涨落起源于世界在构成初期极小标准上的量子涨落,它跟着世界的暴胀而扩大到世界学的标准上,而且正是因为温度的涨落,构成世界物质散布的不均匀性,终究得以构成比如星系团等大标准结构。

2001年6月,NASA推出了第二个世界微波布景太空使命,即威尔金森微波各向异性勘探器(WMAP),以更精确地丈量整个天空的大标准各向异性,该使命在2003年披露了初次成果,显现与世界暴胀及其他理论的预期大致相符。

WMAP对世界微波布景在不同方向上涨落的丈量标明,世界的年纪是137±1亿年,在世界的组成成分中,4%是一般物质,23%是暗物质,73%是暗能量;世界现在的胀大速度是每秒71公里每百万秒距离;世界空间是近乎于平整的,它经历过暴胀的进程,而且会一向胀大下去。

欧洲空间局(ESA)的普朗克卫星是第三个观测世界微波布景的太空使命,于2009年5月升空,现在正在进行更具体的观测。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

光,是我们无比了解的概念。物理学家奉告我们,光是由许多光子组成的。比如我们眼睛可以看到的的可见光就是可见光光子组成的。国际中还有各种不可见的“光”,它们也由能量各异的光子构成。那么,能量最高的光子可以高能到什么程度呢?

最近,中日合作的羊八井ASgamma实验的勘探器勘探到来自蟹状星云方向的24个能量逾越100万亿电子伏(100TeV)的超高能光子,其间能量最高的那个光子达到了450万亿电子伏(450TeV),是此前最高能量记载(75TeV)的6倍,是可见光光子能量的百万亿倍。相关作用对应的论文现已被物理领域顶尖期刊《物理议论快报》所接受,即将于七月下旬作为亮点论文出版[1]。 

这些超高能光子从何而来?研讨论文的作者们认为它们或许源于陈腐而低能的国际微波布景辐射[2]。那么,什么是微波布景辐射?它们怎样变为超高能光子?它们又是怎样被勘探到的?这篇文章以这批光子为主角,叙说它们奇幻漂流的终身。

国际大爆炸的余烬

大约138亿年前,我们的国际比沙子还小得多,全部物质挤压在极点小、极点热的狭小区域内。接着,国际“爆炸”,我们以这个时刻的国际年岁为零。爆炸后的国际急剧胀大。在国际年岁从零到38万年之间的阶段,国际中许多光子与其他粒子剧烈磕碰,阻遏中性原子构成——这些高能光子会把电子与原子核离散。

在国际年岁为38万年时,因为国际的胀大,那些高能光子的能量现已降到足够低,不能持续离散原子,它们终究一次与电子发生磕碰后,就成为国际中散落的布景光子,电子也总算可以安安稳稳地与原子核结合为中性原子,国际也总算从一团迷雾相同的情况变为透明情况。

这个时刻,那些刚成为国际布景的光子的温度大约是绝对温度3000多度,宣告暗红色的光。这是年轻时的国际的颜色。跟着国际持续胀大,这些光子的能量不断下降,到138亿年之后的今天,这些布景光子的温度现已只需绝对温度2.7度,相当于零下270摄氏度,比我们的南极还冷得多,对应的波长在微波波段,因此被称为“微波布景辐射”。

它们中的一部分在1964年被贝尔实验室的工程师威尔逊和彭齐亚斯意外发现,证明了国际大爆炸理论的正确性,二人也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。下面,我们将微波布景辐射光子简称为“布景光子”。

图:WMAP 卫星9年勘探得到的微波布景辐射分布图,微波布景辐射没有颜色,图中颜色为伪色 | NASA / WMAP Science Team

在这漫长的138亿年,这些布景光子在能量下降的一同,不断漂流。但在我们叙说这些布景光子进一步漂流的故事前,我们还必须先叙说一个看似与它无关,实际上却密切相关的故事:超新星爆发。

恒星的壮烈去世:超新星爆发

距离现在大约1千万年前,位于地球金牛座方向的一个区域中的一团巨大的氢分子云总算点着了自己的中心,成为了一颗质量在8到10个太阳质量那么大的恒星,这颗恒星与地球的距离大约为6500光年,1光年约等于10万亿千米,因此这个距离约为6亿亿千米。

通过大约1千万年的演化,这颗恒星内部不再发生能量,巨大的引力占有优势,星体向内剧烈缩短,将中心紧缩为一个几乎完全由中子构成的细密星体——中子星,恒星的其他部分物质砸在巩固的中心上,然后向外反弹,中心天体宣告的中微子帮助反弹物质向外爆炸,构成了绚丽的超新星。

超新星爆发后宣告的剧烈光芒向外传达,通过大约6500年后,抵达地球上空,此时是公元1054年,我国正处于宋仁宗至和元年。北宋的地舆官员发现天空遽然出现了一颗新的星星,这就是出名的“天关客星”,也被称为“超新星1054”(SN 1054)。这颗新的星星持续近两年可以在夜空看到,以至于第二年,即宋仁宗至和二年,侍御史赵抃还上奏议:“臣伏见自上一年五月已来,妖星遂见,仅及周稔,至今光耀未退。”不仅如此,这颗超新星有23天可以在白日看到。[3]

图:《历代名臣奏议》中赵抃对1054年被观测到的超新星的描绘。

出名的梅西耶星表中的第一个天体M1,因其形状像一只螃蟹,因此也被称为“蟹状星云”。1921年,有两位地舆学家先后指出蟹状星云正在胀大,年岁大约为900年,地舆学家伦德马克(Knut Lundmark,1889--1958)根据这些结论,结合我国古代典籍记载,猜测:蟹状星云就是超新星1054的遗址。此后,哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)通过观测与核算,证明了这个结论。

1967年,贝尔(Jocelyn Bell Burnell,1943-)初度观测到到脉冲星之后,人们很快在1968年发现了蟹状星云中心的脉冲星,这就是超新星1054遗留下来的中子星,这颗中子星每秒自转30次,并不断将自身的转动能转化为辐射,发生的“脉冲星风”照亮蟹状星云,使后者成为一个“脉冲星风云”。

图:哈勃太空望远镜(HST)摄影的蟹状星云的图像 | NASA / ESA, HST

上图为哈勃太空望远镜(HST)于1999年到2000年摄影的蟹状星云的多色图,它的半径现已扩展到6光年,即大约60万亿千米。因为其标准太大,HST分24次摄影了不同部分,然后把24张图拼接为一张图。

超新星遗址:巨大的加速器

全部的超新星在爆发几年后,都将成为“超新星遗址”。超新星遗址里有许多弥散的超新星物质。这些物质内部的剧烈磕碰或许中心遗留的中子星的剧烈辐射会发生剧烈的冲击波,这些冲击波将超新星遗址里面的质子和电子加速到极高的速度——极点靠近光的速度。因此,超新星遗址自身就是无比巨大的加速器。

超新星1054也不破例,它在爆发几年后也初步成为超新星遗址,即上面说的蟹状星云。看似人畜无害的蟹状星云里,也有剧烈的冲击波,这些冲击波将许多质子和电子加速到极点高速、极点高能的情况,四散开来。

极点高能电子与布景光子的磕碰

极点高能的电子四散开来之后,其间一部分朝着地球的方向飞来。这些极点高能电子执政着地球运动的进程中,充满到超新星1054附近的低能布景光子们等到了机遇,它们经常被高能电子碰击成高能光子。而我们这个故事中的主角们就是这群光子中的一部分。

在某个时期,被超新星遗址加速的一批超高能电子碰击了周围的那些低能布景光子,将许多能量传递给那些低能布景光子,使得这些漂流的布景光子的能量从10000分之1电子伏左右提升到100万亿电子伏以上,最高的达到了450万亿电子伏,能量提高到原本的大约4亿亿倍左右,是可见光光子能量的百万亿倍。

图:低能光子与高能电子磕碰,获得巨大能量 | 王善钦

这个进程就如同一个身上只需1元钱的流浪者遽然被给予几亿亿元钱,可谓一夜暴富。这些原本低能的光子从此成为披坚执锐的超高能光子,朝着地球方向奔袭而来。通过大约6500年,它们总算抵达地球。

光子与地球大气的磕碰:大气簇射

地球上空有一层厚厚的大气,大气里有许多的各类气体分子。从太空中袭来的各类国际线与大气分子中的原子核磕碰,力气被大大削弱。因此使得我们免受高能国际线的损害。 

那个超高能光子也在进入大气之后与大气分子中的粒子相互作用,发生了其他高能粒子,这些高能粒子又与周围的大气分子中的粒子相互作用,发生了更多其他粒子,这个连锁反应会发生多次,因此被称为“大气簇射”,其结果是一个高能粒子激宣告许多粒子。

图:高能粒子在大气中激起簇射的示意图 | 王善钦

由这些超高能光子激宣告的许多带电粒子中的一部分进入了位于西藏的羊八井ASgamma实验的勘探器阵列。这个阵列的中心是水切伦科夫勘探器。什么是水切伦科夫勘探器?它的原理是什么?

切伦科夫辐射与水切伦科夫勘探器

1934年,切伦科夫(Pavel Cherenkov, 1904-1990)研讨放射性元素释放出的射线穿过液体的现象,发现液体宣告蓝光,通过细心分析,他承认这暗淡的蓝光并不是荧光。这个辐射后来被称为切伦科夫辐射。1937年,切伦科夫的伙伴弗兰克(Ilya Frank, 1908-1990)和塔姆(Igor  Tamm, 1895-1971)说明切伦科夫辐射的成因:带电粒子在液体中的速度逾越了光在液体中的速度,因此宣告了蓝光为主的辐射。

根据爱因斯坦的相对论,真空中,任何物质的速度都不可能逾越光速。不过,在介质中,粒子的速度可以逾越介质中的光速。比如,光在真空中的速度是每秒30万千米,在水中,光的速度是每秒22.5万千米;假设带电粒子在水中的速度逾越每秒22.5万千米,这个高速粒子就会宣告切伦科夫辐射。因为发现和说明了切伦科夫辐射,切伦科夫、弗兰克和塔姆同享了1958年的诺贝尔物理学奖。

实际上,这一现象早在1888到1889年就被英国物理学家海维塞德(Oliver Heaviside, 1850-1925)在理论上所预言;1904年,德国物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld, 1868-1951)也预言了这个现象。但因为1905年诞生的相对论认为物质运动速度不会逾越真空中的光速,这两人的作业灵敏被忘掉,直到20世纪70年代才被人从头发掘出来。事实上,爱因斯坦的相对论只是针对真空,不针对介质。观测方面,1910年,玛丽·居里(即居里夫人,Marie Curie,1867-1934)发现高浓度的镭溶液宣告了暗淡的蓝光,但没有进一步查询这类现象。

切伦科夫辐射被发现并被说明后,很快就被用来规划勘探器。假设勘探器的介质用的是纯水,就是水切伦科夫勘探器;同理,有重水切伦科夫勘探器、冰切伦科夫勘探器,甚至还有空气切伦科夫勘探器。下图为位于美国俄勒冈州里德学院(Reed College)的水下放射性反应堆的堆芯,放射性元素衰变释放出的高能电子在水中络绎,速度逾越水中的光速,宣告幽蓝的切伦科夫光。

图:位于里德学院的供科研运用的水下核反应堆的堆芯附近的蓝色切伦科夫光 | United States Nuclear Regulatory Commission

西藏羊八井ASgamma实验的勘探器的勘探

位于西藏海拔4300米处的羊八井的勘探器由多个装满高度纯净水的切伦科夫勘探器组成,每个勘探器里放着一种被称为“光电倍增管”的仪器。这个项目是中日合作项目,选择日本作为合作方,是因为日本在水切伦科夫勘探器方面的技术国际领先,出名的神冈勘探器与其晋级版——超级神冈勘探器都是水切伦科夫勘探器,在中微子科学领域做出了多项重要贡献,于2002年与2015年两次获得了诺贝尔物理学奖。

羊八井项目分别由我国科学院高能物理研讨所和日本东京大学国际线研讨所担任中日两头的事务,于1990年结束第一期,此后多次晋级。2014年,制作成位于地下的水切伦科夫勘探器。这个新制作的地下勘探器使羊八井实验组成为勘探超高能国际线方面最活络的小组。

那些漂流的超高能光子激宣告的许多高速、高能带电粒子穿过羊八井实验组安排在地下的水切伦科夫勘探器后,发生切伦科夫光,这些光打到光电倍增管,后者将信号扩展,传输到终端,勘探结束。

至此,这群漂流的光子及其能量的“继承者”们的奇幻旅程总算结束。

在勘探到信号之后,中日科学家通过精确的核算与分析,反推出这些发生辐射的粒子的源头是一批超高能光子,其间24个能量逾越100万亿电子伏,逾越此前的勘探记载;其间,能量最高的达到了450万亿电子伏,是此前被勘探到的最高能光子的能量的6倍。

LHAASO:更强的勘探器

2018年6月,我国初步制作位于四川海拔4410米的稻城、占地1.36平方千米的“大面积高海拔国际线观测站”(LHAASO),估量耗资12亿元,现在现已建成一部分。LHAASO由多个广角空气切伦科夫勘探器、上千个地下的水切伦科夫勘探器、占地近8万平方米的地上的水切伦科夫勘探器和几千个闪烁液勘探器构成,可以用来勘探三个能量范围内的伽马射线和“国际线”。这个项目的活络度比羊八井勘探器的活络度高至少几十倍,将对超高能带电粒子和超高能光子的研讨发生更深远影响。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

 

摄影师在冰岛冰洞拍摄到稀有一幕,太阳正好与山洞的进口排成一条直线,冰好像被点着,看起来就像是琥珀。据悉,这一现象一年只需一两次。

冰岛的冰洞又称大冰洞、蓝冰洞,全天然构成,躲藏在冰川边沿。冰川融水从冰川底部活动,需求几年甚至几个月就可构成冰洞,但冰洞存在周期短,随时都有或许凹陷。所以每年都会有冰洞消失,也会有新的冰洞构成。

 

 

NASA

 

来历:科技日报

11月26日,“观察”号火星勘探器成功在火星埃律西昂平原着陆,初步了对火星内部结构和现象的勘探。“观察”号着陆的埃律西昂平原是一片火星赤道附近的巨大的火山平原,距离“猎奇”号火星车着陆的盖尔碰击坑仅约600公里。

而就在数天前,美国国家航空航天局(NASA)还发布了下一代火星车“火星2020”号的计划着陆地址。杰泽罗碰击坑从三个备选着陆点中崭露头角,成为了“火星2020”号火星车的目的地。

虽然火星的个头相对地球要小,但在其约一亿四千万平方公里的表面上为价值连城的火星勘探器选定一个合适的着陆点仍然不是一件简略的事,需求工程师与科学家相互配合一同完结。

工程捆绑是首要考虑

和地球相同,火星表面有各种地势地貌,既有一望无际的平原,又有深达6000米的峡谷和落差达27000米的太阳系第一高山。关于地球上的轿车驾驶员来说,在平坦的地面上泊车明显要比把车停在斜坡上更为简略,由于既不用担忧轿车溜坡,也不用在起步时实施相对凌乱的坡起流程。关于火星车来说,在相对平坦的地势上着陆同样是风险更小、成功率更高的选择。火星的地势存在明显的南北差异。南半球广泛着凹凸高低的山脉与峡谷,及大大小小的陨石坑,北半球的地势则相对比较平坦。因此,除了具有特别勘探任务的勘探器外,绝大多数的火星着陆勘探器都降落在北半球及赤道附近。 

勘探器在着陆时,一般都需求通过与大气相互作用来减速,在着陆的终究阶段才运用自身发动机供应的动力完结软着陆。火星的大气相对淡漠,假设着陆点的地舆高程(与地球上的海拔概念类似)过高,那么勘探器还没有被大气充分减速时就现已与火星表面接触。因此,一般都要选择高程较低的区域作为着陆点。 

长时间在火星作业的勘探器要凭仗太阳能电池来发作电力。一同,用来导航和检测阻碍的光活络器也需求较好的光照条件。火星的高纬区域无法获得满足的光照,因此火星勘探器大都会选择在纬度小于30度的区域着陆。低纬度区域出色的光照条件也带来了比较温文的昼夜温差,不会像高纬度区域那样出现极点的昼夜温差和夜间低温,然后使勘探器更简略坚持自身的热平衡。 

假设勘探器不小心降落在一片布满岩石的区域,将会给勘探器的作业带来很大的费事。岩石会损坏勘探器的着陆缓冲安排,阻挠减速发动机的正常作业。一同,关于火星车来说,广泛的岩石还会对它们的移动带来阻挠。因此,一般要选择岩石较为稀少的当地作为着陆点。 

除了在火星上着陆的勘探器外,还有MRO、MAVEN等勘探器以环绕火星翱翔的办法为我们带来火星的全球信息。运用这些轨道器的勘探数据,科学家和工程师们能够对火星各个区域是否符合以上硬性捆绑做出判别,给出或许的着陆点选项。 

科学政策帮忙甄选地址 

近期火星勘探的科学政策以寻找火星上现在或早年存在生命的根据为主。通过以往的研讨,科学家们现已认识到,假设火星上的某片区域早年是海底、湖盆、河床或许河流冲积构成的三角洲,那么这一区域很或许早年存在能够孕育生命的环境。环绕火星翱翔的勘探器除了能够发回最直观的火星表面相片外,还能运用搭载的多波段光谱仪和测高仪等仪器,带来火星全球的表面地势地貌、岩石成分等更丰盛的信息。科学家们能够根据每艘着陆勘探器的具体科学政策,运用火星的全球数据选取一些潜在可用的着陆点。之后,通过不断的加密勘探和比较谈论,缩小着陆点候选规划,并承认实践运用的着陆点。 

以“猎奇”号火星车为例,这艘火星车初步计划于2009年发射,为其选取着陆点的作业在2006年就初步了。NASA向“火星勘探项目分析组”的成员发出了收集着陆点的告知,各个研讨安排的科学家们初步进行选点作业。很快,科学家们提交了33个可选的着陆点计划。NASA据此调整了环绕火星勘探器的勘探计划,以进一步获得这33个可选着陆点更翔实的遥感观测信息。 

一年后,科学家们再次举办研讨会,运用现已获得的数据对着陆点进行了遴选。遴选首要查询四个方面的要素:获取地质学特征的才干、合适生命存在的根据、生物特征的存在以及点评该地址孕育生命潜力的才干。在通过3天的谈论后,着陆点的候选者被降低到6个。 

幽默的是,“猎奇”号实践运用的盖尔碰击坑着陆点,在此轮PK中就现已出局了。可是,2008年,MRO勘探器上搭载的CRISM光谱仪带来了新的岩石成分勘探数据。这些数据的分析标明,盖尔碰击坑中存在许多只能在富含水的环境中构成的矿产,意味着这儿早年存在着湖泊。此外,该处的地貌特征也标明此处早年一再地被洪水冲刷过。 

这些新情况引起了科学家们的极大喜好,并将盖尔碰击坑从头列为备选登陆点。此时,“猎奇”号任务由于其他原因被推迟到了2011年,科学家们获得了更长的时间来对着陆点进行更为充分的点评。 

2010年,在举办了终究一次研讨会后,科学家们仍然没有对着陆点的选取到达一同。因此,包括盖尔碰击坑在内的四个候选点的优势、下风和科学家的建议被总结在一份仅有4页的文件中提交给NASA总部,由NASA官员做出终究的抉择。从成功着陆至今,“猎奇”号现已带来了许多的新科学发现,本年6月还发现了有机物分子存在的根据,然后说明选取盖尔碰击坑作为着陆点是恰当成功的。 

载人登陆有更多要求 

现在,对载人登陆火星的着陆点研讨也在进行傍边。和勘探器相同,载人任务也需求在一片较为平坦的地势上完结软着陆。其地舆高程较低、地势平坦无许多岩石等要求与无人勘探的着陆点要求一同。此外,载人登陆火星还要考虑更多要素。 

由于从地球前往火星的运载本钱巨大,因此在其时的技术条件下宇航员们很难带着许多的水前往火星,他们日常生计所需求的水必须在火星上量体裁衣。一同,水还能够供宇航员们在火星上进行农作物出产,通过电离发作供他们呼吸的氧和能够作为飞船燃料的氢。 

在火星上,能够许多发作水的途径有两个。一个是通过分解水合矿产质,另一个则是开凿火星上的冰层。从直觉上看,开凿冰层似乎是一个更加简略且直接的选项。可是,火星上的冰层一般存在于严寒的极区,这儿的低温将给宇航员的生计和登陆飞船的正常运作带来更大的应战。极点的低温也意味着开凿冰层需求耗费较多的能量。此外,宇航员从火星极区起飞回来地球时,无法像在赤道那样得到火星自转的“助力”。因此,在低纬度区域寻找富含水合矿产质的区域着陆现在被认为是更加合理的选择。 

来历:科技日报

美国国家航空航天局(NASA)的阿波罗方案是人类在20世纪最具应战性的技能成果之一。自“阿波罗11”号登月至今已有50年的前史,这一方案除了掀起太空比赛和世界探究热潮之外,还贡献了一些让咱们的日常日子变得愈加快捷夸姣的小创造、小立异。

物理学家组织网在7月3日的报导中,为咱们列出了4项由阿波罗登月方案衍生出的“飞入寻常百姓家”的技能立异,包含水净化设备、呼吸面罩、聚合物织物以及无绳设备。

“无心插柳”的水净化设备

水净化设备是NASA“无心插柳”的一个行为。开端,NASA开宣布了一种小型简便的设备,为人类的太空游览净化水。这一设备能可靠地作业,无需专门监测并运用银离子来灭菌。

后来的研讨标明,这套设备对地球上的水净化也十分有用。由于,那时人们常常运用的氯会因阳光或热量而散失,而且在运用氯为游泳池消毒时,还会引发刺痛眼睛和漂白的问题。

NASA的这套体系现被用于坚持冷却塔中的水清洁,有助于支撑全球的空调运转。而且,这套体系也现已开端用于清洁水池。“高枕无忧的清水”(Carefree Clearwater)公司现已应用它来净化整个美国的水疗池和游泳池。

呼吸面罩更简便有用

世界各地的消防员运用的呼吸体系也与NASA有关。尽管NASA自身并没有创造它们,但NASA使它们变得更简便有用。

1971年,美国许多消防队的队长都诉苦称,他们的呼吸设备运用起来很费事,而且十分粗笨——重约30公斤,导致一些消防员甚至在救火时弃用这种呼吸体系。

凭仗为登月宇航员开发配备的经历,NASA随后与国家消防技能部门协作,开宣布了更好的呼吸体系。改善后的体系更简便,更易于佩带,而且还添加了一款面罩,让消防员具有更广泛的视界。

聚合物织物惠及消防防护

聚合物是由长链分子制成的资料,其具有优胜的功能,例如耐性和耐热性。20世纪50年代,美国化学家卡尔·马维尔初次组成出了聚合物织物聚苯并咪唑。但假如NASA没有大力运用它,它不或许变得如此遍及。

1967年1月27日,履行“阿波罗1”号载人飞翔使命的3名宇航员在进行发射前测验时,指挥舱内起火,3人悉数壮烈牺牲。其时人们就以为资料易燃是一个原因,这一凄惨事情也为NASA敲响了警钟。

随后,NASA一向企图开发不易燃且安稳的纺织纤维。1971年,NASA与世界消防员协会协作展开了FIRES项目,将开宣布的新资料归入消防员的防护配备中。

这种织物在上世纪70—80年代进入美国的消防服务体系,以增强他们防护服的功能。现在,其依然用于各种范畴,包含应急呼应、轿车运动、军事和工业等。

无绳设备融入医疗和清洁范畴

阿波罗使命宇航员期望将岩石带回地球,一起也期望在月球上进行一些丈量,为此,他们需求高效的无绳电钻。走运的是,百得(Black&Decker)公司于1961年开发了一些粗糙的产品。随后,NASA与百得以及马丁·玛丽埃塔公司签订了合同,携手开发更多定制规划的东西,例如用于收集月球样品的无绳电锤钻等。

在零重力下用扳手拧紧漂浮的螺栓而不使宇航员自己旋转,这一应战让科学家们研发出了零冲击扳手。NASA协助发动了无绳设备的重要立异,并将其经历融入了医疗设备和真空清洁等范畴。

需求弄清的几大谣传

除了上述从“巨大上”到“接地气”的技能,物理学家组织网在报导中指出,也有几大谣传需求弄清。

其间影响最广泛的一个流言是:特氟隆(Teflon)是由NASA研发的。这听起来好像入情入理,由于特氟隆是一种极端耐热的资料——太空使命需求这种资料。但实际上,它是由美国杜邦公司的罗伊·普朗克特于1938年偶尔创造的,其时他正在研讨新的制冷剂。

戏法贴(Velcro)是另一个流言,它实际上是由乔治·德梅斯特拉尔于1940年代在瑞士创造的。当然,它在太空日常日子中的巨大用处不容否定。幻想一下,在没有任何重力的情况下,让自己安全地在床上睡个香甜的觉是多么困难的一件事

当然,人类太空飞翔的重要意义并不总是经过物质创造来衡量,也应该经过它怎么改动咱们的思想来评价。但不管怎样,科技立异的终极目标都是为了让咱们的日子变得愈加快捷夸姣,NASA的许多立异确实做到了这一点。

太空殖民者有必要面对一些应战,构成一个地球计时系统的替代方法,并且可以真实守时。地球上的计时系统是由极点安稳的原子钟作为标准参照,原子钟每150亿年计时过失仅1秒。

北京时间7月11日消息,据国外媒体报道,未来太空殖民者怎样记载时间呢?地球上的年、月和日的时间记载方法并不适用于火星或许月球。

7月10日,美国科学家举办一场名为“我们将怎样在太空中处理自己”的研讨活动。其时,我们日子在人类跨越地球、太空扩张殖民的探求时代前沿,依据最新宣布的美国宇航局陈说,该组织计划2028年制作一个月球基地。这个殖民基地将使我们可以检验抵达火星所需的技术和东西,然后揭晓人类未来探求哪颗星球。

未来人类完结太空日子首要需求处理一个问题——我们怎样记载时间。

怎样在太空中记载时间,看似简略实践很凌乱

建立太空殖民基地和长时间翱翔存在着许多技术阻碍,例如:人类怎样在太空中获取食物?我们怎样处理太空废物?在地球上,这些问题被认为是不移至理、粗茶淡饭。未来人类完结太空日子首要需求处理一个问题——我们怎样记载时间。

记载时间的处理方法或许很简略,带上手表或许查看日历,或许描绘记载每一天!现在人类仅有全时太空基地——国际空间站就是选用这种方法记载时间,空间站工作人员按照格林威治标按时间记载时间,通过与地球坚持密切接触,他们可以取得最新时间校准。

国际空间站一天可看到16次日出和日落

但是太空殖民地坚持地球时间记载系统也存在很大应战,原因之一是忽略当地真实性运用一种时间记载方法的操作难度较大,让宇航员遵照24小时格林威治标按时间系统易于坚持地上操控同步,但是以地球时间标准作为宇航员太空睡觉作息,将严重影响他们每天的昼夜节律,宇航员需求打败不安稳的光线循环周期。例如:国际空间站每90分钟环绕地球一周,所以在典型的地球24小时一天时间周期中,宇航员每天会看到16次日出和日落。

虽然宇航员可以在太空中持续日子几个月时间,但是宇航员在国际空间站期间存在一种非永久性,我们知道他们不会永久在那里。在地球之外悠远区域建立 的太空基地或许选用地球时间系统和日历,一同他们或许制作一个新的人类社会,跟着时间的推移,或许需求更适合他们太空日子的永久性处理计划。

专家提出“大流士火星历”

地舆学家、科幻作家和痴迷的地舆爱好者提出了一系列建议,为潜在的太空殖民基地建立新的计时系统。对那些梦想在太空久居日子的人来讲,火星具有特别的吸引力,让人们发作满意的梦想,任何久居者将在这儿长时间日子,并构成一同的日子系统。航空国际工程师托马斯·冈加勒(Thomas Gangale)是“大流士火星历”的提出者,这是一套为了未来殖民在火星上的拓荒者而规划的新式历法,是1985年冈加勒规划的,并以自己儿子的名字“大流士”命名。之后“大流士火星历”多次出现在一些科幻小说中,其间包括:科幻作家哈努·拉贾涅米(Hannu Rajaniemi)撰写的《量子小偷》、《星际迷航》系列剧中的时间查询篇章,记载了一个查询时间旅游组织的冒险履历。

冈加勒说:“假设我们要将人类送到火星上久居,他们需求依据火星的天然规矩来核算时间,大流士火星历传承了地球传统计时方法,并且习气火星自转和环绕太阳工作的规矩。地球自转一次是23小时56分钟,火星自转时间略微长一些,一个火星日是24小时40分钟,火星日的地舆学单位称为‘sol’。火星环日轨道长度是地球的两倍,它环绕太阳一周相当于687个地球日,核算为668 sols。

我们可以将时间测量停留在sol等级上,事实上,许多火星日历建议选用这一点。在地球上,儒略历对每个地球日分配一个数字,从公元前4713年1月1日初步算起,作为“0天”。这使得核算以天为基础的时间表变得更加简略,就像核算食物保质期相同。

同样地,火星以sol为基础的日历核算方法类似,是从“0天”初步核算,冈加勒称,或许我们可以假定任何火星历的初步都是以1610年1月伽利略初度望远镜观测到火星为准,或许“0天”可以与火星上其他重要里程碑工作相吻合,例如:1965年7月14日“水手4号”飞船初度飞越火星,1971年11月27日“火星2号”飞船初度着陆火星。

冈加勒说:“但是我们人类是有习气的动物,很或许会建立一个以我们在地球上具有一些相同价值观和传统为中心的社会,许多地舆学家并没有考虑到守时的社会方面,而是更多地专注于地舆学研讨。从宇航员在太空日子的实践启航,怎样运用时间和记载时间是非常重要的。”

我们很或许希望运用周数和月数记载社会活动和社会经济工作:假日、生日、发薪日、周末、季度出资陈说、休假计划、农业培养计划等。冈加勒标明,他规划火星日历的初衷偏于文娱,想通过这种日历核算使火星月与卫星工作坚持同步,月球环绕地球工作一周需求27天时间,地球1个月平均是30天。

火卫一环绕火星一天3次,火卫二每隔30小时环绕火星一次,火星卫星环绕其工作的时间太时间短,很难对一年的时间进行差异。相反,在冈加勒的火星日历中,他将一年(相当于668个地球日)分为24个月,每个月有27或许28个火星日,每月有4个周,每个周有7天,一周中的几天时间是以太阳系天体命名,火星月的命名运用了拉丁语和梵语,标明黄道十二宫中的星座。

火星日和火星月的命名非常幽默,并且非常有用。通过运用不同的称谓,火星殖民者可以避免将火星和地球时间稠浊。冈加勒说:“在太空建立计时系统是非常重要的,未来人类将完结太空基地与地球的贸易往来。火星星期二的太阳并非总是与地球星期二在相一同刻落下,一颗星球上的1月份或许对应于另一颗星球上的3月份,就像火星上的一天被称为‘sol’相同,未来的太空殖民者将会想出‘月’和‘年’的不同术语称谓,以便与地球系统完全差异开来。”

单个太空移民或许会依据当地环境而改动自己的日子习气,冈加勒现已对木卫一、木卫三、木卫四、木卫二和土卫六制作相应的“大流士火星历”,这些星球或许是人类除火星之外的下一个太空前哨站。关于靠近地球的太空殖民者,非赢利组织LunarClock.org建议运用月球标按时间和月球日历,每年由12“天”组成,这儿的“天”相对应于地球月份,每“天”以登陆月球的宇航员命名,打破了1天24小时、1个月30天的传统地球计时方法。

深空原子钟每150亿年计时过失仅1秒

其他太空殖民者有必要面对一些应战,构成一个地球计时系统的替代方法,并且可以真实守时。地球上的计时系统是由极点安稳的原子钟作为标准参照,原子钟每150亿年计时过失仅1秒。怅惘的是,原子钟仅是冰箱一般大小。太空飞船机载计时器是运用超安稳的振荡器来核算时间,便于太空飞船规划和实行相应操作。美国宇航局深空驾御员吉尔·塞伯尔特(Jill Seubert)说:“它们并非真实的超级安稳,这种振荡计时器跟着时间的推移会发作过失。”

首个超安稳振荡器(USO)应用在上世纪70时代的“旅游者号”探测器,现在仍在人造卫星系统上运用。即就是选用地球日计时方法,这些卫星也有必要从头校对,以确保GPS等技术的精确性,仅差百万分之一秒就意味着GPS过失可达数百米。

现在,工程师们通过转化地球精确时间和太空飞船的超安稳振荡器时间读数,可以有用处理这一问题。但是跟着我们进入更悠远的太空区域,或许需求更多的即时操作,仍然依托地球计时方法将变得很费事。假设以光速进行核算,地球至月球仅需1秒,而地球至火星则需求4分钟至22分钟,这首要取决于两颗行星的相对方位,它们的相对方位会跟着轨道的改动而改动。

塞伯尔特是美国宇航局喷气推进实验室工程师团队的副首席研讨员,该实验室制作了第一个深空原子钟。他说:“现在每一艘穿越深空的太空飞船都由宇航员驾御,我们在地上上核算太空飞船的轨道途径,然后上传至太空飞船。”

太空飞船不是依托地球通讯系统,而是自身带着原子钟,从而使它们可以坚持更精确的当地时间,反过来可核算他们自己的方位,并在没有来自地球帮忙的情况下实行太空操作。6月底,深空原子钟搭载一枚SpaceX火箭发射升空,从8月初步,喷气推进实验室科学家将对这个原子钟进行为期1年的点评分析,以承认它的安稳性。

计时系统是太空殖民日子必要技术之一

此外,计时系统将是太空殖民基地必要的技术之一,它将作为一种计时器,也起到当地GPS的作用。科幻电影常常闪现宇航员运用带有时间记载地图屏幕的太空飞船,操控在月球或许火星表面。现在,还不具有相应的技术完结以上功用,但是深空原子钟可以供应满意精确的时间和方位,来支撑实时跟踪。

迄今为止,大多数太空计时系统想象都是依据地球现有技术,这或许不太实践,但或许太空移民者会运用太空环境来规划全新的计时系统。我们可以完全抛弃周、月、年的计时方法,而仅仅依托当地的时间进行核算。就像《星际迷航》中运用的星历系统或许火星sol为基础的日历系统,或许太空殖民地更完全地将选用挪威北极小镇索玛若伊(Sommarøy)的计时方法,完全抛弃其时计时系统,由于这儿有长达几个月的黑夜和白日延伸时期,挪威居民缺少类型的“天计时”概念,持续多年远程旅游的太空旅游者或许外星球殖民者或许会履历类似的景象。索玛若伊镇居民谢尔·奥韦·赫威汀(Kjell Ove Hveding)在接受媒体记者采访时谈到了当地一同的“计时阻碍”。他说:“当地不同时节会出现黑夜延伸的现象,但我们不得不按时上班,即使下班了,我们仍然要遵照时间规矩进行日子。日子经历告诉我,我们不能顽固,我们个人自愿无法抉择气候好坏,太阳是否晴朗,我们能做的仅是刚强地生计下来。”

在太空中,太阳或许不会一贯发光,但是我们太空探求是建立在一个相同的基础之上:只要能存活下来就行!

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