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航母简史:91.三步并作一步

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2005年8月11号,CVN78在纽波特纽斯船厂完成了新航母的第一块钢板切割仪式,标志着新航母的正式开工建造。2007年,这艘船被命名为福特号,也就是福特级的首舰,但是实际建造工作,一直拖到了2008年,中间都是备料、测试和技术整合。其实分系统的研发远比这要早。整体计划压缩了,时间提前了。他们也得紧赶慢赶。

所以呢,这一艘船的建造,一直不太顺。各种问题都冒出来了。首先就是电磁弹射器麻烦不断。2004年是弹射器进入了分系统测试阶段。2007年,美国的审计署给出的报告认为电磁弹射器总重量超标。一开始通用原子公司在设计这个弹射器的时候,没想到会做到这么大,后来根据海军的要求,不得不把很多系统分散开,中间用电缆连接,整个系统的总重量当然就超标了。电缆也是重量啊。这样一来,弹射器的总重量达到了630吨,比计划超标100吨,比蒸汽弹射器还要重。蒸汽弹射器才483吨重,这一下就超出去老大一块。

另外,蒸汽弹射器的体积是1133立方米,电磁弹射器的体积比这个数值大多了,这怎么往船上装啊。最后没办法,只能让4台弹射器共用一套储能系统。这也就埋下了一个隐患,如果储能装置要维修,4台弹射器可就集体趴窝了。谁叫你4台弹射器共用一个储能装置呢?

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2005年8月11号,CVN78在纽波特纽斯船厂完成了新航母的第一块钢板切割仪式,标志着新航母的正式开工建造。2007年,这艘船被命名为福特号,也就是福特级的首舰,但是实际建造工作,一直拖到了2008年,中间都是备料、测试和技术整合。其实分系统的研发远比这要早。整体计划压缩了,时间提前了。他们也得紧赶慢赶。

所以呢,这一艘船的建造,一直不太顺。各种问题都冒出来了。首先就是电磁弹射器麻烦不断。2004年是弹射器进入了分系统测试阶段。2007年,美国的审计署给出的报告认为电磁弹射器总重量超标。一开始通用原子公司在设计这个弹射器的时候,没想到会做到这么大,后来根据海军的要求,不得不把很多系统分散开,中间用电缆连接,整个系统的总重量当然就超标了。电缆也是重量啊。这样一来,弹射器的总重量达到了630吨,比计划超标100吨,比蒸汽弹射器还要重。蒸汽弹射器才483吨重,这一下就超出去老大一块。

另外,蒸汽弹射器的体积是1133立方米,电磁弹射器的体积比这个数值大多了,这怎么往船上装啊。最后没办法,只能让4台弹射器共用一套储能系统。这也就埋下了一个隐患,如果储能装置要维修,4台弹射器可就集体趴窝了。谁叫你4台弹射器共用一个储能装置呢?

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到了7月3号,探测器本体把撞击器给扔出去了,在扔出去的同时,探测器本体也发生了轨道偏移。从正对着坦普尔1号彗星变成擦肩而过。撞击器自己带着小发动机,前面开着摄像头,就开始精确的对准坦普尔1号彗星。撞击器一边拍照一边靠近坦普尔1号彗星。它拍摄的照片要通过探测器本体回传到地球。7月4日的凌晨5:35撞击器撞上了坦普尔1号彗星。在撞击之前的3秒钟,撞击器回传了最后一张照片。接下来的几天里探测器本体要把这些照片全部转发回地球,一共是4500多张。发送过程要花好几天时间。 因为撞击速度足够快,所以这次撞击所产生的能量达到了5吨tnt当量,这是一个非常大的能量。撞击时刻,这颗彗星比平时亮6倍,产生了强烈的闪光。按照往常的程序喷气推进实验室的科学家们又一次在控制大厅里面鼓掌欢呼。他们完全成功了,这是一次精确的迎面正碰,误差还不到一米,效果远远好于预期………
 
2025年暑假,科学声音将举办多期研学营,包括7月的“文明的曙光”汪诘科学思维营和8月的两条户外研学营线路。 “文明的曙光”汪诘科学思维营 : 第一期是7月 7日到 7 月 11日;第二期是7月 13日到 7 月 17日。 面向10~15岁青少年,分两期进行,每期5天4晚,地点在北京。 由汪老师、吴京平及王木头授课,涵盖天文、物理、计算机等6大学科。 包含动手实践、体育锻炼和娱乐活动,旨在激发孩子对科学的热爱1。 8月户外研学营线路 : 中国天眼深度探秘营 : 从7月27日到8月1日,共6天5晚,从昆明到贵阳。 前半程由吴京平带领,后半程由汪老师讲解“中国天眼”的工程原理和探索故事,并安排VIP参观。 青海银河之旅 : 从8月9日到14日,共6天6晚,从敦煌到德令哈。 主要景点在315国道沿线,包括翡翠湖、恶魔之眼、水上雅丹、俄博梁火星基地等。 由吴京平和汪老师各带半程,特别推荐水上雅丹景观,因其独特性建议尽快体验2。 招生对象与报名方式 : 面向亲子家庭,满足条件的孩子可以单飞。 感兴趣的家长可关注“科学声音”或“科学有故事”微信公众号,回复“暑期营”获取详情并联系客服2。…
 
2003年12月31日,“星尘号”钻进了维尔特二号的彗发,这是围绕着彗星核心的巨大尘埃和气体云。彗星不就是一颗脏雪球吗?在阳光的照射之下,雪是会直接升华,喷出大量的蒸汽,顺便把很多尘土颗粒也带到了彗星的周围,就像彗星长了一层毛一样,所以叫做慧发。 2004年1月2日,美国东部时间14点40分,“星尘号”在240千米的距离上飞过维尔特二号彗星的核心,拍了不少照片。这个慧核长得有点像个巧克力豆,但是不知道被谁咬了一口。大小不过才5公里。本来大家以为这么小的天体应该是个蓬松的脏雪球,现在看来不是,这颗彗星的核心还是挺硬的。 大家从后来回传的照片上看到了房子大小的巨石,而且这个慧核上还有山峰,还有陨石坑等等。它每靠近太阳一次,就会急剧地向外喷发,所以很多地方已经出现了因为侵蚀而形成的大坑。最深的地方能有100米。而且这颗慧核上还有20多条活跃的喷流,在向太空喷射的气体和尘埃。 星尘号在穿过喷发密集区的时候,每一秒都会遭到100万个粒子的撞击,其中有12个穿透了探测器的保护层。…
 
这个礼拜周末恰好碰上端午节,先祝大家端午安康。因为星期天也是六一节,所以,我还得准备带着小伙伴们去参观上海自然博物馆呢,需要做的准备工作不少。所以呢,这周只能 请个假,周末的音频就节目只能顺延到下周了。 等到了七八月份,到了暑假,我们还会组织不少的外出的研学活动。有消息,我们会马上通知大家。就说这么多了,最后再次祝愿大家端午安康。
 
因为卡西尼号并没有进行过除菌处理,所以表面可能带有微生物,为了防止这个探测器最后撞上土星的卫星造成生物污染。必须把这颗探测器扔到土星里面去毁灭掉。这个任务就成了卡西尼号的最后一个任务了。 这个任务实施起来并不容易,从2008年地面上的科学家们,就在讨论这个任务的所有执行过程和细节。同样,要执行这次任务也是要花钱的,NASA还特地申请了2亿多美元的资金。而且这颗探测器也不是说想撞上土星就能撞上土星的,中间要完成一系列的变轨操作,还要利用土卫六泰坦执行一次引力弹弓刹车。 2017年的4月22号,卡西尼探测器最后一次路过了土卫六泰坦。利用这次机会实现了刹车,这个位置几乎就相当于卡西尼号轨道的远地点,在远地点刹车会让轨道近地点向土星贴近。4月26号,再次开发动机进行轨道修正,经过这次变轨以后,卡西尼号的近地点已经贴到了F环和土星表面之间。这一次穿越,卡西尼号探测器距离土星云层的高度只有3100公里。它拍摄了大量的照片,马上开始回传地球。未来它还要再转22圈,逐渐降低近地点高度,直到撞上土星。 2017年的9月14日晚上8点钟。卡西尼号传输了最后一张照片。最后负责监控的是戈德斯通测控站。9月15日卡西尼号坠入土星大气层烧毁,仅仅比预定的时间晚了30秒。 2018年NASA公布了一部短片,记录的就是卡西尼号的最后任务。画面上真实的表现了它是如何一次一次贴近土星表面,直到撞上去。直到最后一刻,它的天线还在倔强的对准地球方向,传送最后的测控数据。每次看到这里,我鼻子都发酸。这部片子获得了艾美奖的杰出原创互动节目奖。 卡西尼号陪伴了我们整整19年零335天。它带给我们关于土星和它的卫星家族的大量知识,人类对太阳系和行星的认知理解获得了极大的提升。它发送回来的数据成了一座宝库,科学家们还在不断从这些数据里面挖掘出新的发现。…
 
2005年的3月份和7月份,科学家们安排卡西尼号在近距离上飞越了土卫二两次,卡西尼号拍下了非常清晰的照片。通过这些照片,科学家们发现土卫二的南极地区有一些虎皮条纹状地形,长度是128公里,宽度40公里。这些裂缝中正在不断的往出喷水,还有一些水蒸气和冰屑。这些气体被喷到了430公里的高空。这些东西为土卫二构造了一个非常稀薄的大气层。但是水蒸气总有一天会凝结的呀,这些小冰晶和冰屑落下以后,土卫二表面就被覆盖了一层积雪。年复一年日复一日,土卫二的表面就覆盖了一层厚厚的积雪。 那么这些冰雪到底有多厚呢?科学家们在2023年从卡西尼号积攒的数据中做了挖掘。他们发现图片的表面有些冰雪的裂缝,还有一些陨石坑。阳光照射在这些地质结构上就会产生巨大的影子,根据影子我们就可以大概推算出这个坑有多深。有些陨石坑是直接砸穿了积雪层,露出了冰层。我们大概可以根据这些数据计算出冰雪有多厚。现在科学家们估计土卫二上的积雪应该是700多米深。 那么下一个问题又来了。这种积雪不断堆积的过程,跟地球南极的大冰盖是很相似的,南极的冰盖实际上也是由积雪常年堆积,在重力的挤压下变成了大冰块。土卫二非常小,它的引力没有那么强,所以到现在为止。积雪还比较蓬松,没有变成硬邦邦的冰块。但是即便如此,要积攒出700多米厚的积雪也是非常困难的一件事。科学家们计算了一下,按照目前的这一点点喷发量慢慢积攒的话需要45亿年时间,但是这45亿年时间都够上整个太阳系年龄了,时间太长了。土卫二自己有这么大岁数吗?这就很难说了………
 
土卫六具有巨大的河道网络,有主干,有支流。有冲积平原,也有三角洲。在土卫六上,甲烷和乙烷等等碳氢化合物分子也会蒸发,也会凝结成云层,然后再汇聚成“雨”落回到地面。落回地面的液态碳氢化合物也会汇聚成“河流”,小河流水哗啦啦,汇集到大河,大河最后流进液态海洋,说术语叫做“地表径流”,这个过程和地球上的水循环非常类似。只是土卫六上的温度实在是太低了,这个过程进行的非常非常的缓慢,就像放慢镜头一样。往往是液体要蒸发很多年。才能在空气中攒出一场大暴雨的量。要么几年不下,要么就下个狠的。卡西尼号这么多年来也只探测到一场赤道地区的甲烷暴雨……
 
到了2004年底年底,该为惠更斯号着陆器的投放做好准备了。12月25日,惠更斯号脱离了母船卡西尼,进入了环绕泰坦旋转的轨道,这是一个缓慢绕圈圈下降的过程,还得花费22天的时间。在这段时间里,惠更斯号仍旧处于休眠状态,直至落下去之前的前几小时才被叫醒。 “惠更斯”号重319公斤,外形像一个预制菜圆盒子,前部有一个防热盾,配了三顶降落伞,不怕一万,就怕万一,多备着点保险。 在距离土卫六表面1200公里时,“惠更斯号”以2.2万公里/时的速度冲向土卫六表面。“惠更斯”号前部的防热盾可以起到保护作用,顶住摩擦产生的高温。大概在距土卫六表面190公里高的地方,防热大底被抛弃。在距表面170公里的地方,探测器减速到每小时1400公里。此后,探测器分别打开了三个降落伞,在距离土卫六表面几百米处,探测器会打开探照灯,照亮土卫六地表物体。土卫六表面光照情况不好,得打个手电才能看清楚。 地面人员一直提心吊胆的,特别是欧空局的工程师们,这个惠更斯号是欧洲人造的。降落过程说长不长,说短也不短,足足两个多钟头,也挺熬人的。在两个半小时降落过程中,“惠更斯”号的相机拍下了土卫六表面情况、测量了风速和大气压力,分析大气成分,这些采集到的数据会传回母船卡西尼号探测器上。然后转发给地球。 下降过程里拍摄的照片分为两组,一组是350张照片,用A、B两个S波段的无线电信号发送给卡西尼探测器。因为惠更斯探测器是欧空局做的,卡西尼探测器是NASA做的,两边的沟通似乎有点问题,程序又出了BUG。A通道卡西尼探测器压根没理会,根本没接收,B通道倒是接收了。数据只发回来一半,而且测量卡西尼号和惠更斯号之间的多普勒频移测量数据也丢了。你瞧这事儿闹的,不出点毛病就不叫多方合作………
 
实在不好意思,今天呢,还得请个假,礼拜五我有一场讲座。周末我在无锡还有一个讲座,中间只留了一天时间,我还得花时间准备。所以这次的周末固定节目呢,就只能往后顺延一个礼拜了。 下个周末呢,刚好是在五一假期期间。我就先提前祝大家五一节快乐! 对了,5月9号我在上海还有一场文明夜课的讲座,讲有关太阳那档的事儿,上海的小伙伴们有兴趣的话呢,可以来听。好,这次就说这么多了,我们下个礼拜再见。
 
1998年底发射的火星气候勘测者号探测器,千里迢迢飞到了火星附近,就要进入刹车捕获阶段了。探测器开始开反推火箭刹车,然后,探测器一拐弯儿,就绕到火星背后去了,按理说,绕过来以后,应该再此和地球取得联系,但是,地面测控站左等没消息,右等还没消息,后来就再也没能去测联系。这颗探测器就这么不明不白的丢了。 1999年11月10号,事故调查委员会发布了第一阶段报告,详细介绍可能导致探测器发生事故的问题。 问题就出在了第4次修正上。地面人员是在1999年9月8日完成修正-4的计算,随后在1999年9月15日执行执行了程序。这次调整的目的是让探测器调整至最佳位置,这样一来,9月23号,火星气候勘测者号会从火星上空226公里高度开始拐弯,变成环绕火星运转的卫星。这个高度还是比较合适的。 但是在完成了这次轨道修正以后,地面测控人员就觉得不对劲,因为探测器擦过火星,开始拐弯的轨道高度根本不是226公里,可能只有110公里,这个高度实在太低了,无法避免火星大气的影响。这还只是毛估一下的数值,事后仔细检查测控数据,发现当时探测器的轨道高度是57公里,这显然太矮了。低于80公里就肯定要坏菜,何况57公里呢。探测器肯定是被强风吹扁了。 这到底是怎么回事呢,调查委员会给出的答案让人哭笑不得。这是个彻头彻尾的低级错误。这颗探测器是洛克希德马丁公司制造的。人家洛马公司的工程师用的单位制都是公制单位,引擎推力单位用的是牛顿。地面的控制人员在编写轨道修正程序的时候,用的是英制单位磅。这纯属是驴唇不对马嘴啊。这件事给NASA提了个醒,一律使用公制单位,不得使用英制。做科学计算,这是硬标准。 说白了,美国人在英制公制转换上不知道吃了多少亏了,没办法,就是改不过来。…
 
因为爱神星的引力实在是太小了,所以探测器必须小心翼翼的和爱神星保持同步,然后略略提速,再刹车减速。2月14号,苏梅克探测器进入环绕爱神星的轨道。你别说,NASA还挺会挑日子,选了个情人节。 进入轨道一个月以后,为了纪念已故的苏梅克。NASA才正式把这个探测器的名字改为苏梅克号。此前一直叫做“近地小行星交汇任务”。我们为了省事,就一直管它叫苏梅克号啦。 一开始,轨道半径大概是300多公里。爱神星太小了,引力非常小,稍微花一点力气,轨道变动就好大,大家不得不小心翼翼,因此轨道的收缩花了很长时间。一直到7月14号,轨道缩小到了半径35公里。苏梅克号探测器在这个轨道上停留了大概10天。在此期间肯定是拍了不少的照片嘛。伴飞和环绕的任务基本上都完成了。能拍的照片也都拍了,可见光波段的和红外线波段也凑起了。现在要完成最后一个任务了,那就是着陆爱神星………
 
1998年的4月底,SOHO探测器已经完成了预定的任务。6月底,这个SOHO出事儿了。这个SOHO探测器既然要拍照片,自然需要3轴稳定。而且对3轴稳定的要求还很高。这个探测器是第一个使用陀螺仪来调整自身指向的探测器。15分钟内,指向太阳的角度不能偏离超过 ±10 角秒。这是啥概念?转一圈是360度,1度分60份叫1角分,1角分再分60份叫1角秒。你说这个角度有多小吧。 SOHO探测器使用了3个飞轮来控制自身指向角度。随着机器设备的工作运转,时间长了误差总是会慢慢积累。误差积累大了,靠飞轮来调整就不够用了,必须开发动机调整一下。每次开发动机调整,需要花费48小时的时间,可是科学家们实在是不舍得48个小时不能观测。所以,SOHO的工程师们就重新编写了一个代码,可以把时间压缩到24小时。倒霉就倒在这上边,这段代码是有BUG的。没有经过完整测试,就这么上传到了探测器上………
 
科学家们在木卫二的高清照片上,也找到了非常类似的裂缝。这些棕红色的裂缝看起来地球上的中洋脊,这些高山峡谷也有类似转换断层的结构。也出现了某一段的整体错位。同样,科学家们也找到了类似俯冲带的结构。一块冰盖插入了另外一块冰盖之下。 当然,科学家们推测,冰层俯冲带和地球上的岩石俯冲带还是有区别的。冰板块的边缘可能会碎裂,造成一大堆的碎冰。但是,大家要明白一点,太阳系的星球上,咸水远比淡水要多得多。木卫二上的冰层是含盐的。但是因为两块板块的含盐度不同。有些碎冰块轻一点,有些稍微重一点。重一点的会被压在下边,甚至被推到了冰盖的下边,就起到了俯冲带的作用。这些被挤下去的冰块,最终会化成水。 当然啦,这种板块活动是不是全球性的呢?这还难说。现在能找到的俯冲带比较短,不像地球上的俯冲带那么广泛。另外,板块活动的动力来源依然还是有疑问的。 对了,为什么那些裂纹会变成棕红色呢?现在科学家们分析,这是因为这些地方的盐份比较高,在高能带电粒子的轰击下,这些盐变色了而已………
 
说实话,要给木卫一拍照片是个很费劲的事儿,因为这里距离木星太近了,木星周围的高能粒子辐射带经常会引起探测器整机关机保护。当伽利略项目进入延长段,探测器有了一次接近木卫一的机会。1999年的10月11号,机会终于来了。结果好巧不巧,内存被一颗高能带电粒子给砸到了。程序执行出错,引起探测器整机进入安全状态,能关的的仪器都关了,只留下最基本的遥控通讯模块。 进入这种安全状态,通常需要过几个礼拜才能恢复。JPL的地面小组火急火燎的查找问题,这时候距离掠过木卫一只有19个小时了,一直折腾到最后还剩下两个小时的时候,毛病被解决。其他仪器好不好无所谓,照相机好使就行。这才有机会拍了几张高清彩色照片。 1999年的11月26号,这天正是感恩节,JPL伽利略项目团队正在吃大餐呢,警告灯又亮了,这一次伽利略探测器又一次被高能带电粒子给砸了。程序又一次出错了。但是上次打的补丁这次起作用了,仪器没有全关掉。但是,时间太紧迫,上次还有19个小时的时间,折腾到最后2小时才修好,这次就更惊险了,折腾到预定拍照时间之前3分钟才修好。 提前3分钟也不算晚啊,这次拍摄非常成功。伽利略号上的相机捕捉到了一座正在喷发的火山,这家伙产生的熔岩羽流长达32公里,规模足够大而且温度非常高,不但近在咫尺的伽利略号探测器拍到了这个壮观的景象,就连夏威夷莫纳克亚山顶的NASA红外线望远镜也拍到了这个现象。木卫一小啊,引力也小,喷出去的烟尘远比地球上火山喷发高多了。地面上的望远镜都发现了,木卫一“长毛”了。 当然啦,这几次探测器上的仪器毕竟没有全开,所以数据是不完整的。所以,JPL的团队安排了下一次拍照的任务,但是当时木星正好位于和地球相距最远的位置上,中间还隔着一个太阳。所以,任务必须在几个小时之中搞定。拍照倒是拍了,但是中间又一次遇上高能带电粒子的辐射,程序又重启了,所以很多数据依然是不完整的。而且这一次磁带机也出毛病了,真是屋漏偏逢连夜雨。由此可见,探测木卫一的麻烦有多大………
 
首先是撞击产生的强烈闪光,撞击以后1分钟左右,因为木星大气层的反射。地球上也可能看到,木星的边缘被照亮了。撞击5分钟以后,升腾的炽热火球扩散上升到木星大气边缘。我们地球上虽然视线被遮挡,但是依然能看到木星地平线之下冒出头的火球边缘。 再过10分钟,随着自转,撞击痕迹出现在了木星的地平线上,隐隐约约能看见。撞击以后20分钟,撞击烟尘的红外信号强度达到了最大值。撞击以后1小时,烟雾羽流的扩散范围达到最大值。这个黑色的伤疤非常明显,尺寸比地球还大。这次撞击是一大串,某些撞击的痕迹范围甚至超过了大红斑的尺寸。 当然,仔细观察这些大的暗斑,你会发现,这东西也有类似环形山的圈圈结构。其实这也很容易理解,一滴水掉进池塘,也会出现一圈圈扩散的涟漪。道理都是一样的。我这几天在用模拟软件做希克苏鲁伯陨石坑的撞击过程。其实过程也是差不多的,大地也会瞬间融化,表现出近似液体的特征,也会出现涟漪,最后固化成了双圈环形山。 至于木星的卫星会不会被照亮,而出现闪光,这种现象还真的出现了。但是并不是每次撞击都有。有些闪光现象,持续时间达到几分钟。木卫一的颜色都改变了。其实这不是撞击一刹那闪光照亮了周围的卫星。而是爆炸产生的大火球照亮了木卫一。所以不但变亮了,还变色了。持续时间达到几分钟。说白了爆炸火球的色温不对。 更加神奇的是,在撞击发生45分钟之后,在木星的北半球出现了极光现象。也就是说,这种规模的撞击,对木星的电离层和磁层都有扰动。这种现象被罗塞塔X射线探测器发现并且记录下来了。不仅仅是可见光波段,X射线波段,也有扰动。7月21号,日本和我国的射电天文台发现了木星在射电波段有爆发………
 
到了3月25号白天,卡洛琳开始用一种叫做立体显微镜的仪器来观察前期拍摄的照片,把相隔两个小时拍摄的同一个天区拿出来比对。如果两张胶片一模一样,没有任何天体移动过,那么双眼是看不出立体感的。但是,如果有个小天体移动了,就会产生立体感,这个小黑点就漂起来了。你要是眼睛好,观察仔细,就能迅速发现移动的掉黑点。卡洛琳是公认的高手,她截止到2002年,一共发现32颗彗星,500多颗小行星。 就这么一直折腾到下午4点钟,她发现一个小黑点漂起来了。也就是发现了一个移动的小天体。一般来讲,要是一个小圆点,估计就是小行星。要是带这个大尾巴,那就彗星,可是这个小天体不一样,虽然有个大尾巴,但是慧头部分似乎是被压扁了。这到底是个啥? 卡洛琳马上叫尤金过来看,尤金也觉得这东西很奇怪。他们马上叫了同事列维过来一起看,还是列维眼睛比较好,他发现,这是一个被撕裂的彗星,现在这颗彗星已经变成了一串小颗粒,挤在一起,所以看起来像是个被拍扁的彗星。 当时天气不好,帕洛马山上空浓云密布,看来夜里无法观测了。尤金马上打电话给基特峰天文台的吉姆·斯科蒂,麻烦他用基特峰天文台的太空监视望远镜观测一下。太空监视望远镜口径1.8m,主管单位是亚利桑那大学的月球与行星实验室。用这个望远镜来进行观测,显然比尤金他们用的46cm施密特望远镜要强多了。 斯科蒂用他的大望远镜,真的找到了这颗破碎的彗星。于是这颗彗星就以发现者的名字来命名,也就是苏梅克-利维9号彗星。尤金和卡洛琳他们两口子共同的姓氏是苏梅克。从编号你也看得出,这是他们和列维合作发现的第9颗彗星了………
 
这个探测器的总重量大概是2.2吨。轨道器采用了自旋稳定。也就是说探测器本身每分钟转3.5圈,用陀螺效应来保证自己的姿态稳定。但是,这个探测器很特殊,上半身旋转,下半身不转,因为下半身装着相机等等探测器一起,要是跟着一起打转转,那就没办法拍照了。这个探测器装了个CCD摄像机,清晰度比“旅行者”探测器的高20~1000倍,可分辨出木星卫星表面30~50米范围的细节。还装了红外线和紫外线的光谱仪。整个探测器的CPU是个8位的芯片,计算能力跟任天堂的红白机性能差不多。内存也只有16K。但是性能已经够用了。 当然,既然是自旋稳定,也就无法安装大面积的太阳能电池板,多新鲜啊,装了那不成电扇啦。只能用同位素电池,所以这个探测器也得用一根细长的杆子把核电池伸得远远的,就是怕微量核辐射干扰到了本机的其他仪器。核电池可以提供480瓦的电力。 探测器上有个非常大的伞形天线,就是一张倒开的伞,形成一个反射无线电信号的反射面。折叠起来可以减小尺寸。另外还有一个低增益天线,通信速度很慢,但是方向性不强,不需要特别对准地球。 大气探测器是艾姆斯研究中心研发的,这东西是个锥体。里边装的是大气传感器,可以探测木星大气层基本参数,比如气压、温度,成份等等一系列数据。探测器的外壳很厚,主要是为了隔热抗压。整个探测器重量达到339公斤,壳子就有220公斤重。这个东西最终会被扔进木星大气,最后被高温高压给破坏。所有数据会从两个频段,以128bit的速度通过轨道器中转,发送回地球。…
 
1988年的7月7号,福波斯1号从哈萨克斯坦的拜科努尔发射升空,12号福波斯2号发射,这两枚探测器一前一后,直奔火星去了。 拉沃契金的工程师们终于可以回家睡个好觉了。地面测控人员是另外一批人,他们还在坚守岗位。16号和21号,这两颗探测器分别进行了轨道修正,完成的很顺利。 苏联的测控站分布在克里米亚、远东乌苏里斯克、还有乌兹别克的苏法射电天文台。他们拥有好几个口径70米的射电望远镜天线,无奈苏联地理位置不好,纬度太高,这一点不如美国人的测控网络,不过对于科学探索,大家还是可以通力合作的,美国人也参与了测控活动。苏联的测控人员本来是在克里米亚,后来移交给了莫斯科的测控中心。 这两枚探测器在路上也没闲着,它们俩都对太阳辐射进行了研究。首先是在X射线波段、紫外波段和可见光波段对太阳光谱进行研究。获取了太阳色球层和日冕层的三维立体结构。确定了太阳风的粒子成分。还研究了来自宇宙深处的伽马射线暴。这两颗探测器还成功的探测到了太阳的日震………
 
当然啦。苏联人把火卫一定为目标也是有多种考虑的。火卫一和火卫二都已经被火星的引力潮汐锁定,也就是说基本上只有一个面朝向火星。但是,火卫一并不是老老实实像照镜子一样脸对着火星,而是在不断的摇头晃脑,这种现象叫“天平动”。 其实我们的月球也有天平动。其中有几个因素,首先,月球的自转轴和轨道面不垂直。所以,有的时候月球是抬着头面对我们,有时候是低头面对我们,总在上下点头,这叫纬度天平动。另外,月球的自转是匀速的,但是月球的公转不是匀速的,这两个速度差导致月球总在摇头,这叫经度天平动。点头和摇头以不同的周期结合起来,那就是绕八字了。这两种天平动都是视觉效果。但是物理天平动就不一样了,那是月球真的在晃动。只是月球很圆,受力很均匀,这种晃动极其微弱。 但是,对火卫一福波斯来讲,这家伙是个歪瓜裂枣,它形状不规则。所以,福波斯几乎拥有太阳系之中最大幅度的天平动。这家伙是真的在摇头晃脑,不是视觉现象。摇头晃脑意味着什么呢?可以利用这一点来测量福波斯的质量分布,你不是想知道福波斯是不是空心的吗?这不就知道了嘛。…
 
就在1990年的2月14号情人节这一天,旅行者1号开始执行这个复杂的拍摄任务。你想啊,虽然旅行者1号的相机没有被关闭,但是,也是很多年不用了,为了这次拍摄,相机启动预热了足足3个小时。拍摄全家福应该是用广角相机,然后用长焦对着每个天体拍摄特写。然后把广角照片拉大,把特写贴到对应的行星位置。既能保证视野的宽广,也能保证行星的清晰度。这两台相机前前后后要拍60多张照片,然后发回地球做拼接。我们现在熟知的那张著名的暗淡的蓝点,就是其中的一张特写照片。 现在旅行者1号已经非常遥远,拍摄这些行星需要长时间的曝光才能获得可接受的图像质量。同时,随着距离的增加,通信能力也会减弱,限制了成像系统可以使用的数量亮。拍摄的照片太大,回传速度太慢也不行,需要权衡考虑。 在拍完这套全家福之后,旅行者1号的相机就彻底休息了,以后再也用不上了,反正未来的任务也不可能接近任何已知的重要天体了,其他的仪器还要继续长时间工作,所以不论是电力也好,计算能力也好,都要留给其他的仪器了。 拍摄完的这些照片数据最初存储在机载磁带里。由于深空探测网络的主要工作被分配给了麦哲伦号和伽利略号任务,只能分出一小部分时间对准旅行者1号,所以只能等到分配给旅行者号项目的时间段,才能开始发送数据。而且距离远,数据传输极慢,在1990年3月至5月期间,旅行者1号将60帧图像传回地球,前后花了两个月时间。 发送回的照片都是各个波段的单色图像。要拍摄彩色照片,需要用蓝色、绿色、紫色三张照片来叠加。有人奇怪,怎么不是RGB啊,红色去哪儿了?紫色就是蓝色与红色的叠加,所以紫色减去蓝色,就是红色。 这三张照片的曝光时间是0.72秒、0.48秒和0.72秒。《暗淡的蓝点》这张著名的照片,就是这么拼出来的。2020年,也就是全家福拍摄30周年的时候,NASA又发布了用最新技术重新拼接的照片,颜色做了校正,而且噪音也少了很多。这张照片叫做《重访暗淡蓝点》。…
 
1977年,科学家们用柯伊伯机载天文台观测到了天王星遮挡一颗普通恒星的过程。柯伊伯机载天文台就是利用C141运输机改装的一个飞行天文台。本来科学家们是打算用天王星挡住一颗普通恒星的机会来研究天王星大气层。但是最后在记录的观测数据上发现了蹊跷。在天王星遮挡恒星之前,先来了几个脉冲,等到天王星遮挡结束,已经离开以后,又记录到几个脉冲。仔细提看,这两组脉冲还是对称的。 这个现象说明什么呢?那就是天王星存在光环。掩星的时候光环也参与了遮挡的过程,才会产生一前一后两组脉冲。只是这个光环太暗弱了,难以观测。你不可能用望远镜直接看见。科学家们从这些微弱的信号里前后找到了天王星的9条光环。这些光环被旅行者2号拍摄到了,而且还有得多。旅行者2号发现了两条新环,天王星的光环增加到了11条。此后,从哈勃望远镜拍摄的照片里又找到了新光环,天王星至少有20条光环。这些光环主要由冰和石块组成,比较窄,跟土星哪个宽大明亮的环形成了鲜明对比。土星的光环之中全是冰颗粒,反光率高。而且时不时冰颗粒就互相磕碰一下,表面的脏东西都掉下去了,所以土星环始终保持高反射率………
 
旅行者1号别看晚出发,但是速度更快,1977年的12月份就已经到达小行星带。然后呢,就超过了旅行者2号,1号比2号更早到达木星。1978年4月份,旅行者1号就开始执行木星成像任务,其实这时候探测器距离木星还很远。基本上也看不清什么。一直到1979年的1月份,才传回了木星的高清大图,旅行者号的相机可比先驱者号强多了。通过对照片的解读,发现今年的木星比前几年先驱者号拜访的时候更加动荡。说白了就是大气层里的旋涡更多呗。 旅行者号还给木星拍了个延时摄影,每隔96秒就拍一张,一共拍了100个小时,基本上是把木星自转给拍了10遍。木星是个流体组成的球,赤道上自转的速度和两极还不太一样。平均下来,10个小时就转一圈。这么大的一个球,又不是一个硬邦邦的刚体,比地球自转还要快一倍多。所以整个木星都被甩扁了,肉眼可见是个椭圆。赤道半径远比极半径要大得多。 1979年的10月份,旅行者1号飞进了木星的卫星系统。发现木星也有一个非常稀薄的光环。这光环主要是由尘埃构成的,因此不那么亮。土星环为啥那么亮呢?因为土星环是小冰颗粒组成的,冰颗粒不就雪嘛,那反光度能不高吗?尘埃可没那么亮。因此一直到旅行者1号探测器飞近了,才探测到原来木星还有这么一条非常暗弱的尘环。估计这个环是撞击造成了尘埃飞溅,最后绕着木星散布成了一个圈。到底是谁跟谁撞了,那就不好说了。…
 
我最近的外出讲座实在是有点儿多,这个周末有上图东馆的一场讲座,所以周末固定节目就没有时间准备了。那就只能顺延到下个礼拜。这个礼拜我就只能请假了。 当然啦,上海的小伙伴们,有时间可以下午三点半到上图东馆来听我分享阿什老师的新书漫画相对论,欢迎大家来捧场。 好啦,就说这么多啦,我们下次再见。 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)
 
海盗1号是在1975年8月20号发射升空的,海盗2号是在9月9号。为了指挥和控制海盗号,美国航宇局除动用了国内6座直径26米的跟踪天线外,还动用了设置在国内外的3座直径64米的超大型天线,有800多人参与了这次行动。 经过10个月的长途跋涉,海盗1号在1976年6月19日进入环绕火星的轨道。眼看着就快到美国独立200周年大庆的时间了。但是,地面测控人员发现过去选取的那个着陆地点不太理想。那几条峡谷的交汇处,似乎不太合适。硬要降落下去,万一栽了,那可就不是给美国独立200周年献礼啦,而是添堵嘛。不行,这事儿要慎重,所以,探测器在轨道上又多转了半个月,最终选定了克里斯平原上的另外一块地方。 就在1976年的7月20号这天,海盗1号释放了着陆器,一头冲进了火星的大气层,在6.4千米的高度上打开了直径18米的巨型降落伞,抛掉了防热大底,晃晃悠悠的在天上飘了10分钟,然后启动反推火箭,扔掉降落伞,轻柔的落在了克里斯平原上。接下来嘛,加州帕萨迪诺的科学家们就沸腾了。他们为这个巨大的成功尽情地欢呼和拥抱。这些行为日后都会成为常规操作…… 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
结合上次我们讲到的内容。金星由于某种原因,导致旋转极其缓慢,所以,内部很难产生磁场,这一点是对金星最不利的因素了。第二个不利因素就是没有板块的运动,这一点也很重要。这两条几乎是就是最致命的因素了。更倒霉的是,金星上火山还特别多。 首先是没有磁场,导致太阳风高能粒子可以长驱直入。金星早期的成分和早期的地球也是差不多的,也是有水的。高层大气之中的水蒸气在紫外线照射之下会分解成氢原子和氧原子,氢原子的质量太小了,遇上高能带电粒子砸过来,基本上就跟打保龄球差不多,氢原子会被加速到逃逸速度,脱离金星的引力,逸散到太空里。 现在金星大气之中还有极微量的氢,主要是氢元素的同位素氘,金星大气之中的氢氘比要比地球高了150倍。氘原子核因为多带了一个中子,比较重,不太容易被砸跑。因此,久而久之,氢和氘的比例就会越来越悬殊。从这一点也能大致推断出氢元素是从什么时候开始逸散的。 氢跑了,氧缺了氢,也无法组成水了。氧气很活泼,很容易就和其他物质组成化合物。火山在不断地爆发,带来了大量的二氧化碳,二氧化硫,还有一部分水,但是水的补充两始终赶不上逸散的量。所以,金星上的水也就越来越少了。 缺了水,麻烦就更大了。二氧化碳无法溶解在水里,无法被吸收。所谓的岩石风化吸收二氧化碳,就是硅酸盐变成碳酸盐的过程,这样的话,二氧化碳就被吸收固定成了石头。空气中的二氧化碳就少了,但是这个过程离不开水帮忙,二氧化碳不溶解在水里,形成不了碳酸。其实板块运动也是一个回收碳元素的过程,碳酸盐被板块带到了地下深处。不知道再过多少年,才能有出头之日。 就这么年复一年,日复一日的恶性循环,金星上的二氧化碳在大气之中不断的积累直到完全热失控为止。金星也变成了一颗地狱一般的行星…… 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
这个探测器是以18度的角度小角度擦进了金星大气层,降落伞在65公里的高度展开,探测器的保护罩也被扔掉了,下一步就要展开浮空气球了。先抛出一个小降落伞,用这个小降落伞把气球拉出来,在54公里的高空开始充气。然后充气装置和小降落伞就被扔掉了。等到了50公里的高度上,着陆器和气球也分离了。着陆器还有自己的工作要去做,气球展开以后,通过扔掉配重来调节升降,最后稳定在了50公里的高空,这里气温32摄氏度,压力大概是半个地球大气压。气球可以在空中飘荡几十个小时。 这也是人类的一个创举,人类第一次在另外一颗行星上上释放了航空器。当然啦,这也是金星特有的条件,在火星上气球是绝对飞不起来的。这两个气球,一个测出来风速的69米/秒,一个测出来是66米/秒,无论是哪个数字,都比地球上的17级大风还要大。高层大气的湍流也远比预计的要严重多了…… 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
我们地球自转一圈只要一天,水星却需要59天,而且自转周期和公转周期相差不大,因此水星上的日出日落可不是自转一圈的时间,而是足足88个地球日。而且水星的轨道偏心率也很大,这种特性也就造成了非常极端的现象。比如你就站在卡路里盆地之中,太阳刚从盆地边上爬上来的时候,看上去不算大。尽管如此,也比地球上看大两倍多了。 然后呢,太阳就会逐渐的变大,运行逐渐变慢,中午时分,太阳就停留在了卡路里盆地的正上方,几乎停住不动了。运行速度极慢,这时候的太阳几乎有脸盆那么大,卡路里盆地的温度越来越高,甚至可以达到420度以上。岩石缝隙里甚至会冒出极少量含有钾和钠的气体。然后呢,太阳逐渐越来越斜,也越来越小,最后逐渐落山了,卡路里盆地突然陷入一片黑暗。 水星上没有大气层,也就不存在什么晚霞余晖,要黑就是突然变黑的。从日出到日落,足足88个地球日。水星的自转轴差不多垂直于自己的轨道面,因此水星几乎没有什么四季交替,阳光直射点几乎不会南北移动,总是停在赤道附近。卡路里盆地因为恰好总是在阳光直射点上,也因此变成了一个极端暴热的地方,大家知道为啥叫卡路里盆地了吧,卡路里不就是热量的意思嘛。 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
好在苏联的质子号火箭还是给力的。60年代刚研制出来的时候经历了一大串失败,但是进入70年代以后,产品质量稳定了下来,基本没再掉链子。火星4号和5号是1973年7月21和25号发射的。到了下个月的8月5号和9号发射了火星6号和7号,这4次发射比较成功。 但是,苏联人高兴了没几天,火星6号就出bug了,火星6号无线电信号不正常。苏联人真是不抛弃不放弃,还是不断通过设立在克里米亚半岛叶夫帕托里亚的NIP-16地面无线电工程综合体给火星6号发出各种遥测指令,希望火星6号能有消息回复。但是,火星6号传输回来的微弱信号并不包含现在探测器的状态。只能表示现在还有一口气。未来的所有操作都无法得到正确的反馈了。 这还不算是最糟糕的,屋漏偏逢连夜雨,火星4号和火星7号也出毛病了。 问题还是出在电子原件上,所以,火星4号需要刹车的时候反推火箭没开机。结果就导致火星4号没办法减速,无法进入环绕轨道,只能飞掠而过。尽管如此,火星4号还是拍了若干张火星表面的照片,分辨率还不错,每像素相当于100米见方。而且还用紫外线传感器获取了火星大气的数据。 火星7号呢,本来是个登录器,本体不减速,会飞掠而过。但是着陆器是要减速的,结果呢,这个着陆器提前被释放了,位置不对,角度不对,速度也不对。结果导致这个着陆器也是飞掠而过,根本没落到火星上。这两个家伙最后都变成了绕着太阳飞行的人造行星。谁叫他们用了不合格的电子原件呢? 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
当距离擦过土星还有2小时的路程,照相机开机了。1979年9月2号凌晨0:36分,先驱者11号以每小时11.2万公里的速度疾驰而过,这个过程发生在土星背后,地球上是收不到信号的,所以穿过土星环的具体时间实际上来自于推测。到下半夜的3点中,戈德斯通测控站收到了先驱者回传的信号。现在可以宣布,先驱者11号穿过了土星环。现在正贴着土星环盘子的下表面往前飞呢。 从微流星体探测器接收到的数据,土星环其实根本不是由一大堆大冰块组成的。雷达数据不靠谱儿啊。误导了大家。土星环里1米大的冰块不能说没有,但是不是主流,平常根本撞不上。土星环的组成成份大部分还都是很小的冰晶颗粒。所以,先驱者11号擦着边穿过光环,基本没什么损失,穿过光环是安全的。 这时候,先驱者发送的照片也逐渐传回来了。从照片上看,土星环一点都不亮,而是发黑的。因为探测器这时候在土星环背面。背面照不到太阳,当然是黑的。B环可以说几乎是不透光的,可见密度相对来讲还是比较大的。 从发送回来的影像上,科学家们发现了一道极细的光环,只有大约几百公里宽。这道非常不明显的环在A环的外侧。大家谁也没想到这里还有一道独立的环呢。所以这道环被称为F环。F环和A环之间的缝隙被称为洛希缝。这个洛希就是那个提出洛希极限的洛希。用他的名字来命的确是非常合适的。因为土星环之所以出现,就是因为在这里形成不了大的天体,都被土星的引力扯碎了。明亮的A环之内是不可能有大型天体的,洛希缝差不多就是边界了…… 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
到了1973年的4月份,先驱者11号发射了。这颗探测器基本上和先驱者10号是一样的。但是轨道有所不同。首先是上一次先驱者10号在靠近木星的时候遇到了强烈的辐射,弄得所有仪器设备都过载了。甚至和地球逝去了联系。弄得艾姆斯研究中心和承包商TRW公司的工程师们心惊肉跳的,当然先驱者10号比较幸运,最后这些仪器都恢复读数了,和地球的联系也恢复的。但是依然损坏了一个光电倍增管,这东西太敏感,容易烧。 现在看来,木星的辐射带在赤道附近非常强烈,当然,木星本身是一颗流体组成的球,没有固定表面,你也不知道厚厚的云层下面那些气体液体是怎么流动的。这些因素都得对周围的辐射带有影响。先驱者10号恰好是因为辐射带的波动,才躲过了一劫。那么先驱者11号是不是还要重蹈覆辙?有没有办法不去辐射强烈的赤道附近,咱去两极不行吗?木星的两极,从地球上几乎是看不见的,角度不对。科学家们总是对未知领域充满好奇心。这会咱们能不能见识见识? 清除所有标记 清除选中的标记 错误类型 无错字 - 写作(在线版)…
 
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