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进军太空还是退守地球?2017年最值得期待的科学突破-太空的科学探秘

-|分类:科学探秘|2017-03-21 08:06:08|-

太空的科学探秘

奥迪lunar quattro月球车(德国PT科学家团队)正式进入登月倒计时

如果我们正坐在一辆行驶的轿车里,2016年已经全部被收进了后视镜中。向前看,新的一年人类将用自己的智慧书写怎样的地球故事呢?下面我们就将那些2017年最值得期待的科学进步和技术突破——或是倒退——汇总到一起,一探究竟。

  • 太空探索

太空探索一历经12年令人难以置信的漫长岁月,卡西尼-惠更斯号(Cassini-Huygens)火星探索任务即将华丽落幕。探测器燃料即将耗尽,任务控制器很快将不能进行轨道校正。

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卡西尼将于2017年9月15日进入土星大气层后坠落到土星表面(图片:NASA/JPL)

为避免对任何可能存在生命的土星的卫星造成污染,卡西尼-惠更斯号将以坠入土星的方式,结束它如光荣烈焰般的使命。目前,空间探测器已经开始围绕土星进行极富戏剧性的旋转,2017年4月,与土卫六“泰坦”进行的最后一次亲密接触将把卡西尼送上在土星最内侧星环的轨道,它将于2017年9月15日进入土星大气层后坠落到土星表面,被压力和高温蒸发殆尽,完全投入土星的怀抱。

太空探索二现在,NASA(National Aeronautics and Space Administration,美国国家航空航天局)的朱诺号(Juno)宇宙飞船正在绕着木星轨道飞行。在这个项目上,我们可以期待有大量新科技的应用被展示出来。未来的几个月,朱诺将以超低距离飞越木星云顶上空,我们将看到它发回的十分壮观的图像。

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朱诺(图片:NASA)

朱诺将用其携带的大量仪器进行红外和微波扫描,以测量从木星大气层深处发出的热辐射。通过映射木星的重力和磁场,科学家可绘制出这个气态巨星的3D图像,包括它的内部结构和巨大的磁屏蔽。朱诺还将观测木星深层大气的组成和流通,增加人类对它的认识。

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朱诺在木星轨道上

太空探索三2017年2月,ESA(The European Space Agency,欧洲太空局)将发射外星探测卫星CHEOPS。它将第一个探索太阳附近那些明亮的、并有行星公转的恒星。利用其携带的高精度摄像机,它将对已知天体进行深入分析,包括精确测量这些恒星的发光程度、大小和密度。

太空探索四2017年值得关注的另一重要卫事件是NASA的过境行星测量卫星(TESS),这一时间表定在12月份。卫星携带的四个相机将扫描整个天空,搜索太阳系外的行星。令人难以置信的是,NASA预计,TESS将发现超过3000个系外行星,包括气态巨无霸和岩石构成的小世界。

太空探索五2017年是Google的Lunar X Prize的最后一年。这项比赛的规则是,由私人资助的航天飞行器将无人探测器送上月球,完成500米的月球行走,传回高清视频和图像,并采集一些特定的数据。(第一名将获得2000万美元的奖励。)该奖励同时也鼓励那些更切实际的科学研究。一共有16个团队报名参赛,现在已经进入到最后一年的倒计时阶段。我们期待着这些队伍中的一支或几支能及时抵达月球,比如德国PT科学家团队(Germany’s PT Scientists)、美国月球快车(United States’ Moon Express),或日本的伯东企业(HAKUTO)。能从月球表面传回高清视频真是酷极了!

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日本流浪者探测车(图片:Team Hakuto/ispace Inc)

谈到私人企业进入太空,未来一年可能会持续有关于进入月球或小行星采矿以获取宝贵资源的讨论。如果所有计划都被执行,Blue Origin(由亚马逊CEO杰夫·贝索斯一手创办的、全球首家成功发射和回收火箭的私人公司)就可以将人们送入亚轨道空间。如果我们能亲眼所见,就会相信人类进军太空正在逐渐成为现实。

  • 天文学

天文学一:利用日益壮大的“事件视界望远镜”组成的观测阵列,天文学家们将扫描银河系内核。也许我们将有机会看到有史以来第一张银河系中心超重黑洞“人马座A*”的照片。(建造EHT即“事件视界望远镜”的目的,是为了验证爱因斯坦的广义相对论,了解黑洞如何吞噬物体和喷射喷流,以及证明黑洞的边缘,即黑洞的视界的存在。)

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事件视界遍布全球的望远镜之一(图片:YouTube/Fraser Cain via FAST)

天文学二:在精确的天文学监测下,我们终于可以揭开KIC 8462852这颗“奇怪的”恒星的神秘面纱了。这颗也被称作“Tabby”的明亮的星星,被投票认为是最有可能拥有外星文明建造的巨型空间设施的天体,如“戴森球”那样的结构(戴森球,是一种设想中的巨型人造结构,由弗里曼·戴森先生提出。这样一个“球体”是由环绕太阳的卫星所构成,完全包围恒星并且获得其绝大多数或全部的能量输出。戴森认为这样的结构是在宇宙中长期存在并且能源需求不断上升的文明的逻辑必然,并且他建议搜寻这样的人造天体结构以便找到外星超级文明)。更有可能的是,它是某种人类未知的天体现象。

随着加州大学伯克利分校在此事件上的突破聆听(突破聆听,由俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳全额出资,由英国天文学家史蒂芬·霍金启动的大规模外星智慧生命的搜索行动,旨在发现任何地外生命的迹象)的展开,我们期待着能在2017年解开这个谜。

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戴森球结构天体

现在,中国增强了世界最大的外星搜索望远镜,人类搜索地外生命迹象的能力从未如此之大。不过眼下更接近现实的是,天文学家将使用“FAST”(五百米孔径球形望远镜)来探测脉冲星和其他天体现象。

天文学三:2017年8月21日,在美国将可以观测到千载难逢的日全食现象,这次日全食将横穿从俄勒冈州至南卡罗来纳州的美洲大陆。这是自独立战争以来首次仅在美国可见,且99年来首次横扫美国东西的日全食。这次日全食路径宽100公里,将持续2分40秒左右。令人高兴的是,从北美其它地方、夏威夷和南美洲部分地方也可观测到日偏食。

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日全食路径(图片: NASA/Fred Espenak, MrEclipse.com)

  • 物理学

物理学一:对于LIGO(激光干涉引力波观测台)来说,明年将是伟大的一年。LIGO是第一个能够观测到在时空中被称为引力波的微弱波纹的观测站。

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引力波模型图(图片: R. Hurt, Caltech / JPL)

早在2015年9月,科学家们就用LIGO观测到了10亿年前由一对黑洞碰撞产生的引力波信号。同年12月,科学家们第二次观测到引力波——时空的涟漪。现在科学家们有了一个足够灵敏的仪器来观测时空波纹,LIGO的下一次观测运行应该能够证明引力波的多发。专家预测,LIGO在2017年上半年至少可以观测到六次类似的事件,甚至可能更多。

物理学二:NASA的冷原子实验室(CAL)计划于2017年6月抵达国际科学站。它紧凑的精巧设计将被用于研究超冷量子气体在微重力环境中的行为,可以帮助科学家观察新的量子现象。CAL还将用于测试一些最基本的物理定律。从实验中收集的实验数据可以引导超灵敏量子探测器,并构建先进的导航设备。

物理学三:华盛顿大学ADMX(Axion Dark Matter Experiment,轴子暗物质实验)在2016年的实验被证实失败了。实验室的设备正在寻找“轴子”——一种假想的亚原子粒子,这是一种非常迷人的暗物质粒子。但ADMX将于2017年回归,继续进行他们的找寻。轴子和其它尚未观察到的粒子占据宇宙中全部物质的85%左右。通过对一颗特殊粒子的嗅探,有望揭开这些既不可见又不可捉摸的物质的神秘面纱。

物理学四:欧洲极光基础设施(Extreme Light Infrastructure,简称ELI)的建设将于2017年完成。ELI将是世界上第一个国际激光研究系统,使科学家们能在极端强度下拍摄激光。该系统分布于三个不同地点(捷克、匈牙利和罗马尼亚),这些设施将允许物理学家在强大的聚焦光的影响下与带电粒子共舞。除了物理学的理论研究之外,ELI还可用于材料科学和生命科学的研究。

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(图片:Extreme Light Infrastructure)

  • 生物学,生物技术与健康

生物医学一:毫无疑问,CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)基因编辑工具将在未来几个月引起广泛关注。当下,还有一些恼人的专利之争需要解决,预计将在今年年初做出裁决。这场持续的战斗将哈佛大学/麻省理工学院以及他们的对手加州大学伯克利分校拖进沟里,专利资金的胜出者将决定这项技术在未来的几年如何使用。

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感染人T细胞的HIV颗粒的电子显微照片。 (图片:美国国家过敏和传染病研究所)

无论专利之争的结局如何,遗传学家无疑将继续使用CRISPR改良各种植物和动物,并寻找新的方法来对抗疾病,如癌症和艾滋病。

生物医学二:2017年,用于控制病毒性疾病(如寨卡病毒和登革热)传播的转基因蚊子有可能在美国佛罗里达群岛被释放出来。这个项目尽管遇到了抵制,但地方政府仍有机会在联邦政府部门(如FDA)的协助下进行有限的实验。无论结果怎样,我们都期待这能引发未来几个月的大讨论,尤其是如果那些经蚊子传播的疾病出现了,易感地区患病的概率随同上升。

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图片:pahowho/Flickr, CC BY-ND 2.0

可悲的是,2017年我们将继续听到寨卡病毒的消息,虽然那时它显然不再是全球医疗紧急事件。无论对它的破坏性影响还是传播方式,科学家无疑会更多地了解这种可

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