NASA韦伯太空望远镜完成关键里程碑测试 状态良好

NASA韦伯太空望远镜完成关键里程碑测试 状态良好

NASA詹姆斯•韦伯太空望远镜已经成功通过了另一系列关键测试,这是走向发射台的里程碑。 在近期声学和正弦振动测试中,技术人员和工程师们将韦伯的航天器元器件置于严酷的动态机械环境条件下,以确保它能够承受火箭发射到太空时的苛刻的要求。 NASA詹姆斯•韦伯太空望远镜已经成功通过了另一系列关键测试,这是走向发射台的里程碑。在近期声学和正弦振动测试中,技术人员和工程师们将韦伯航天器元器件置于严酷的动态机械环境条件下,以确保它能够承受火箭发射到太空时的苛刻的要求。  来源:NASA戈达德太空飞行中心/Mike Menzel 为了模拟这些条件,飞行部件在整个不同设施中进行了长时间的测试,以便在地面上识别潜在的问题。韦伯受到来自大型扬声器强大的声波轰击,然后放置在电动振动台上历经强烈但精确地晃动。这些测试糅合在一起模仿了航天器被火箭运送到太空时所经历的极端摇晃范围。 [rml_read_more] “韦伯发射时的振动环境类似于湍流期间相当颠簸的商用机的飞行状态,”NASA位于马里兰州格林贝尔特市的戈达德太空飞行中心,詹姆斯•韦伯太空望远镜项目技术副经理Paul Geithner谈到。“其发射时声音环境大约是摇滚音响的10倍声压、百倍声响,比摇滚音乐响4倍。” 占韦伯天文台1/2、被称为“航天器元件”的部分是最新测试内容。这个航天器元件由“公共汽车”(bus)组成——实际是翱翔太空的天文设备,加上网球场大小的遮阳板,使得韦伯敏感的光学器件和仪器保持在工作所需的超低温度。位于加利福尼亚州雷东多海滩的诺斯罗普格鲁曼公司是NASA韦伯项目首席工业合作伙伴,该公司在NASA支持和指导下设计并制造了航天器元器件并进行测试。在过去几个月中,诺斯罗普格鲁曼公司和NASA的工程师、技术人员们一起通过不懈的努力,完成了这些复杂的动态机械环境测试。 詹姆斯韦伯太空望远镜的航天器元件准备启程,目的地为加利福尼亚州雷东多海滩诺斯罗普格鲁曼公司附近声学和振动测试设施。 来源:NASA戈达德太空飞行中心/ Chris Gunn 去年春季进行最初的声学检测查清了遮阳板硬件特定部分的问题,维修工作持续了几个月时间。而后再次进行的声学测试则一切顺利。声学测试完成后,航天器元件被置于移动洁净室运送进独立的振动设施,其中航天器硬件将暴露在火箭以高马赫速度翱翔时产生的颠簸和震动环境中。诺斯罗普格鲁曼、NASA及其合作伙伴欧洲宇航局(ESA)对2021年初携带韦伯进入太空的阿丽亚娜5号火箭的飞行剖面和性能都非常熟悉,因此技术人员们将测试模拟为预期环境以应对发射。 成功完成机械环境测试后,工程师们便着手准备进行航天器元件的热真空测试。这些余下重要的环境测试将确保器件在太空恶劣的温度和真空环境中发挥电气作用。韦伯另一半由望远镜和科学仪器组成的部件,去年在诺斯罗普格鲁曼公司交付之前,已经在戈达德完成振动和声学测试,并在休斯顿NASA约翰逊航天中心完成了超低温热真空测试。一旦完成热真空测试,航天器元件将返回巨大的组装洁净室。在这个曾是韦伯的装配车间,将完成其从折叠打开到操作的配置部署,这也将是它通过全部环境测试的最终证明。然后韦伯的两部分——航天器及望远镜元件——将被组装成一个完整的天文观测台,以便在发射前进行最后一轮测试和评估。 为了保持韦伯的航天器元件和敏感仪器免受污染,技术人员和工程师们将其封装在保护翻盖中,作为运输过程中的移动洁净室。  来源:NASA戈达德太空飞行中心/Chris Gunn 参考: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-webb-is-sound-after-completing-critical-milestones

1.7万光年之外,SOFIA拍到了一场恒星形成之初的“宇宙星光秀”

1.7万光年之外,SOFIA拍到了一场恒星形成之初的“宇宙星光秀”

自大质量恒星(massive star,比我们的太阳还要大上好几倍)诞生之际,它们便会放射出炽热明亮的光芒,直到最终爆炸形成超新星(supernova)。在这期间,它们释放的能量如此巨大,甚至能影响到星系的演化。但是,不同于像太阳一样的恒星,天文学家对这些巨大恒星的形成之谜知之甚少。 “像这样的大质量恒星在所有恒星之中占比不到百分之一,但它们却能对其他恒星的形成造成影响。”吉姆•德•布伊泽(Jim De Buizer)说道,他是索菲亚平流层红外天文台(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy,SOFIA)科学中心高校空间研究协会(Universities Space Research Association,USRA)的高级科学家。“像我们的太阳这样的恒星,它们在形成之初更加安静和低调,并且由于它们数量如此之多,我们对它们的起源特性也就了解得更为彻底。” 为了了解更多信息,研究人员用索菲亚平流层红外天文台SOFIA来研究一团名为W51的巨大天体云。W51位于距离我们约17000光年之外的地方,主要的构成物质为氢气,是一个罕见的巨大恒星形成之处。 但是那些恒星诞生于天体云内部深处,不在人眼可见的光频范围内;利用SOFIA的空间机载望远镜以及高敏感度的红外相机,研究团队仔细观察着这团高密度的天体云,他们捕捉到了一场恒星形成引发的宇宙星光秀,包括许多从未见过的现象。 被称为W51的恒星摇篮中,大质量恒星的诞生引发了一场宇宙星光秀,在斯隆数字化巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)的星空图像中显示出白色的光芒。其中最为古老、演化程度最高的大质量恒星位于图中左上角,处于淡黄色泡泡状光晕的中间;最年轻的一批恒星则普遍位于这张图片中心附近的区域,靠近中间偏左的最明亮的球状区域。诸如此类的大质量恒星,能放射出巨大的能量,因此它们在银河系的演化过程中起到了重要的作用。 版权:NASA/SOFIA/林(Lim)和德•布伊泽等人,以及斯隆数字化巡天 [rml_read_more] SOFIA所用的红外相机被称为“索菲亚望远镜暗天体红外相机”(Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope,FORCAST),具有灵敏的探测器和强大的放大功能,让研究人员在巨大恒星诞生的瞬间就能发现它们。在遥远的星系中大质量恒星是如何诞生的呢?由于距离过于遥远,科学家无法对它们进行细致观察,因此,研究我们的银河系中大质量恒星是如何形成的,将有助于科学家了解类似的大质量恒星在遥远星系中的形成过程。 “就使用这种波长红外光拍摄的照片而言,这是目前可获得的分辨率最高的图像。”林王基(音译,Wanggi Lim)说道,他是SOFIA科学中心高校空间研究协会的科学家。“这不仅揭示了从前我们看不到的区域形貌,并且对我们了解这些恒星及其母天体云的物理特性和相对年龄至关重要。” 研究人员将SOFIA的数据与NASA斯皮策空间望远镜(Spitzer Space Telescope,SST)以及赫歇尔空间天文台(Herschel Space Observatory,HSO)的数据相结合,一同对这些大质量恒星进行分析。他们发现,虽然天体云中这些恒星相对而言都比较年轻,但其中有一些演化程度更高,另外的则是最近形成的最年轻的一批。其中有一颗恒星格外大,质量大约相当于太阳的100倍,如果以后的观测能确定这是单独一颗巨大的恒星,而非多颗相似的恒星聚集在一起,那它就会成为我们的银河系中已形成的最大质量恒星之一。 关于年轻的大质量恒星如何照亮了我们银河系的其他区域,科学家正在进行一项调查,而以上的发现则是这项调查的第一份结果。 索菲亚平流层红外天文台SOFIA是由一架波音747SP喷气式客机改装而成的,载有一个直径为106英寸(269厘米)的望远镜,是NASA和德国航空航天中心(German Aerospace Center,DLR)的联合项目。NASA位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心(Ames Research Center)负责管理SOFIA计划、其科学和任务的运行,合作机构包括总部位于马里兰州哥伦比亚的高校空间研究协会,以及斯图加特大学(University of Stuttgart)的德国索菲亚研究所(German SOFIA Institute,DSI)。SOFIA飞行器的维护和操作由NASA位于加利福尼亚州帕姆代尔的阿姆斯特朗飞行研究中心703飞机库(Armstrong Flight Research Center Hangar 703)负责。 参考: https://www.nasa.gov/feature/sofia-captures-cosmic-light-show-of-star-formation

NASA的火星2020漫游车正在紧锣密鼓地测试之中

NASA的火星2020漫游车正在紧锣密鼓地测试之中

对火星2020(Mars 2020)的系统测试进行第一次测试的技术员,到达了他们在NASA喷气推进实验室航天器装备设施(Spacecraft Assembly Facility)的工作站,位于加利福尼亚州的帕萨迪纳。 版权:NASA/JPL-Caltech 在2021年2月18日下午的7分多钟时间内,NASA的“火星2020”火星车将会执行大约27000次调整和计算,那时它会处于由太空边缘着陆于火星耶泽罗陨石坑(Jezero Crater)的阶段,这将是一个极其危险的加速过渡阶段。虽然那将是这架重达2314磅(约1050千克)的火星车首次踏足这颗红色星球,但在此之前,火星车的处理器、传感器和发射器网络会完成不计其数的成功模拟,模拟在耶泽罗陨石坑着陆的情景。 希瑟•博顿(Heather Bottom)说:“我们在1月23日时对火星车着陆于耶泽罗陨石坑进行了第一次模拟。”她是加利福尼亚州帕萨蒂尼喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)火星2020任务的系统工程师,“两天之后,这辆火星车将再次成功降落于火星上。” [rml_read_more] 博顿是系统测试1(Systems Test 1, ST1)的测试负责人,这是火星2020的工程团队的首次试驾机会,他们来对火星2020任务的主要组成部分进行了测试。在1月的两周时间内,博顿以及另外71名工程师和技术人员接管了JPL航天器装备设施(Spacecraft Assembly Facility)的高湾1(High Bay 1)洁净室,根据测试进程,他们将软件和电气系统安装在了该任务的巡航、入口舱、下层平台以及火星车内部。 “ST1是一项艰巨的任务,”博顿说道,“对于在2020年我们即将装在真正的火星车组件上的那些飞行软件,这还是我们的第一次做测试,我们需要确保它们不仅能按照预期正常运行,还能按照预期互相协作。” 在火星2020探测器逐渐下降到前景中可见的火星大气中时,火星车的后壳会对火星2020起到保护作用,一位该项目的技术人员正在监控系统ST1的测试进度。 版权:NASA/JPL-Caltech 火星2020的软件“遗产”可以追溯到火星车勇气号(Spirit)、机遇号(Opportunity)和好奇号(Curiosity),其中好奇号火星车从2012年起就一直在兢兢业业地探索火星的盖尔陨石坑(Gale Crater)。而火星2020任务与以往不同,所用的火星车也不是同一个,拥有着一套不同的科学仪器,在火星上的着陆目标也不同:故此火星2020的软件需要进行专门地定制。 真正开始研究飞行软件的时间是在2013年,在计算机工作站和笔记本电脑上,研究人员对软件进行编码、重新编码、分析和测试。然后,飞行软件正式进入航天器测试台中,与计算机、传感器以及其他电子元件一起测试,这些元件是模仿2020年探测任务中将会共同发射的飞行硬件。 “虚拟工作站和测试台是测试研发阶段的重要部件,”博顿说道,“但是构成这项任务的组成部件有成千上万个,不是每一个部件都会像测试台一样作出相应的反应。而看到飞行软件和实际的飞行硬件协同工作,这在我们的研发过程中是一个极好的建立信心的方式,就好像真的在飞行中进行测试一样。” 做出成绩 在ST1正式开始执行的前一天,高湾1洁净室里到处是蹦蹦跳跳的“兔子装”——穿着工装的工程师和技术人员,他们一同对火星2020任务的硬件进行组装、检查和测试。第二天,也就是1月16日星期三,洁净室内则异常安静,大量的工作人员则变成仅只有2名技术人员,他们留下来监控飞行测试硬件。被称为“脐带”的电线分布尚未堆叠在一起,增添这些布线是为了给航天器的巡航平台、后壳、下降台和流动站底盘提供数据和电力。地面与飞行中的航天器(以及飞行中的航天器与地面)间的通信由X波段无线电传输处理,模拟这些设备去往火星旅途上的情景。 ST1的执行从以下的命令开始:给航天器的电器元件供电,并建立热能、电力和电信配置。虽然所有的航天器组件都局限在一间洁净室里,博顿和她的团队却觉得他们就像在2020年7月,坐在宇宙神5型运载火箭(Atlas V)541号上,位于卡纳维尔角空军基地复合式41号发射台(Launch Complex 41)上方190英尺(58米),等待发射进入太空。 接下来,在测试着陆序列之前,他们专注于巡航平台的另一个部分,之后他们便将所有测试再从头来过。 在成功模拟发射之后,他们往前跳过40天的时间,来模拟深空巡航的情况。当不得不执行导航修正和轨迹修正时,飞行软件和硬件互相协作的情况将会如何呢?当模拟的事件并未像预期那样地进行,它们又会如何应对呢?研究团队在洁净室隔壁的操作室中,通过操作台计算机屏幕探寻着这些问题的答案。 “在测试操作室里,你可以透过窗户看到洁净室的地板,并清楚地看到飞行硬件,”博顿说道,“你看不到任何明显的外在移动,但在外层结构之下,飞行计算机正在互换位置、无线电正在接受和传输信号、燃料阀门开开合合、子系统电源电力通了又断、电子信号被发送到并不存在的烟火装置中。小小的空间里有成千上万件程序在忙碌地进行。” 1月30日的时候,火星2020测试团队终于能合上他们那本一千多页的ST1程序操作手册了。他们对登陆火星的阶段进行了2+2共4次模拟,对发射阶段也进行了4次模拟,除此之外还有深空导航的测试、轨道修正的演练,甚至进行了飞行时可能发生的几种意外情况的测试。这些对飞行硬件和软件的初次测评,进行了一年多的时间,取得了圆满的成功,体现了航天器中可圈可点的优秀之处,也挖出了其中仍有进步余地的部分。当在虚拟工作站和测试台上均调查到了这些新的变化时,它们就有机会在其他火星2020的计划测试中真正执行,一同“上天”。 “未来可能会有的情景测试之一,就是把火星车置于一个热室之中,模拟在火星表面的情形。火星车将在非常低的火星表面温度下,一步一步地完成任务中的关键行动,”博顿说道,“不论是从字面上来说还是从比喻意上来说,这都是一个非常酷(cool,也有温度低的意思)的测试。” NASA科学任务理事会(Science Mission Directorate)的JPL的火星2020负责管理开发火星车,NASA的发射服务计划(Launch Services Program)负责发射管理,该计划位于佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)。火星2020将在佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射。 参考: https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-mars-2020-rover-is-put-to-the-test

卡西尼号观测数据发现被土星环增重的小卫星

卡西尼号观测数据发现被土星环增重的小卫星

NASA天文学家Bonnie Buratti等人在分析卡西尼号可见光与红外光测绘光谱仪资料时,发现有5颗处在土星环内的小卫星的表面被土星环的尘埃以及土卫二喷出的冰粒所覆盖。这项发现显示在土星环内的小卫星,其形状塑造有着与早先所知不同的过程,这让天文学家能够一窥小卫星和土星环之间如何交互作用。 卡西尼号太空船飞掠的5颗土星环卫星所在位置 Image credit: NASA-JPL/Caltech [rml_read_more] 此外,天文学家还发现这些小卫星表面布满孔隙,从而证实这些小卫星是经由土星环物质多次累积在比较密实的核心上而形成的。而这个密实核心则有很大可能是曾经某个较大天体破裂后留下的残渣。这个多孔隙也让天文学家了解这些小卫星的形状问题,一般比较密实的天体会因为自身重力的关系而偏向球形,但比起球形外观,这些小卫星更偏向所谓的水滴状或馄饨状,因为土星环物质大多堆积在它们的赤道带。 在这些卫星中,土卫三十五和土卫十八被土星环物质改造得最多,而这更是第一次有人类探测器这么近距离地观察土卫十八,所以才能取得它的光谱讯息进行分析研究。而离土星比较远的土卫十五、土卫十六和土卫十七3颗小卫星表面堆积的有环物质,也有来自土卫二冰喷泉的明亮冰粒和水汽。而在土星环较外侧,稀薄的E环物质大部分也来自土卫二。Buratti等人认为,或许这样的堆积作用遍布整个土星环,其中最大的环粒子还会从其周围物质中吸积物质而逐渐长大。仔细研究这些小卫星,或许能进一步了解环粒子本身的行为模式。 科学家还观测到最靠近土星的环卫星颜色最红,和主环颜色接近。但是目前尚不清楚这些红色物质的确切组成成分。而那些恰在主环外侧的卫星颜色偏蓝,与土卫二冰喷泉喷出物质颜色接近。 科学家下一步要进行的研究,是找出这些物质的正确化学组成,以及确认海王星与天王星这些冰质巨行星是否也会和它们稀薄的光环交互作用,产生类似土星环卫星类似的性质。不过这些问题,都得等下一代太空任务开始后才能达成。 参考文献: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7360

NASA的火星直升机完成了飞行测试

NASA的火星直升机完成了飞行测试

因为嫌火星车跑的太慢了,NASA决定将直升机带上火星——《疯狂工程,火星直升机》,可以大大提升火星车行进路线的决策效率。喷气推进实验室在真空舱里做了一系列的测试,模拟火星上低密度大气环境测试飞行器的升力。 NASA火星直升机小组人员正在检查飞行模型,这张照片于2019年2月1日 拍摄于喷气推进实验室(JPL)7.62米宽的真空实验室。 Credits: NASA/JPL-Caltech 最近NASA的火星直升机完成了飞行测试,这是一个工程模型机,测试飞行时间总共超过了75分钟。在真空实验室中的测试大部分与它在火星上的任务相关,例如是否在零下90度的环境下正常工作。 JPL研制的火星直升机重量不超过1.8公斤,由1500多个模块组装而成,零件的材料包括,碳纤维,飞行级铝,硅,铜,铝箔和泡沫塑料。 [rml_read_more] 2018年5月12日,NASA确认火星直升机将于2020年7月随Mars 2020一同前往火星,预计2021年2月登陆火星。一旦成行,将是人类首次在地球以外的星球上使用直升机。 NASA的喷气推进实验室(JPL)于2013年8月,开始研制火星直升机,一开始设计的直升机比较大,最后证明可以用小东西来解决大事件。最终JPL团队历时四年设计,测试,并重新设计重量不到1.8公斤(四磅)的火星直升机。 这款火星直升机的机身大约与垒球的大小相当,由于火星大气稀薄,它的叶片大约以每分3000转的速度旋转,它的速度大约是地球上直升机速度的十倍。 在地球上飞行的直升机高度记录为1.2万米(4万英尺),火星的大气仅为地球上的百分之一,所以当直升机飞行于火星表面时,已经相当于地球上的3万米(10万英尺)。 火星直升机仅作为一项技术示范,被认为是高风险,高回报的项目。如果它在火星上不起作用了,Mars 2020火星车也不会受到影响,一旦成功了,那么它可以进行低空飞行侦察,到达火星车不能到达的地点,这个至关重要。 火星直升机将于2020年7月,同Mars 2020漫游车一起,搭乘联合发射联盟Atlas V火箭,从卡角空军基地出发,预计在2021年2月抵达火星。

地球上每一处的重力场数据,终将完全浮现在我们眼前

地球上每一处的重力场数据,终将完全浮现在我们眼前

GOCE卫星模拟图 来源:ESA 十年以前,欧洲空间局(European Space Agency,ESA)发射了一颗最具创新性的卫星:地球重力场和海洋环流探索者(Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer,GOCE)。GOCE用了四年的时间,测量自然界的一个基本作用力——万有引力。这项意义非凡的任务不仅为我们的重力场提供了新的见解,更是上至大气层之外,下至地表深处,为我们的地球带来了惊为天人的新发现。并且,这项超凡卓越的任务仍在继续,让如今的新科学得以发展和实现。 由于一些因素的影响,地球表面的重力因地而异,这些因素包括地球自转、山脉和海沟的地理位置,以及地球内部物质的密度差异。 针对这些差异对重力场进行绘制,在许多领域都有着重要的意义,例如海洋环流和海平面变化的测量,以及在地球深处发生的其他隐藏的变化和反应过程。 [rml_read_more] GOCE运行在尽可能靠近地球的轨道上,以极高的细致度和准确度绘制了这些微小的变化。 发射后仅两年的时间内,GOCE就已经收集到了足够数量的数据,以无与伦比的精确度绘制出了我们的重力场,从而得到最精准的“大地水准面”模型,也就是静止状态下的理想全球海洋表面模型。 实际上,GOCE在轨道上运行的四年里,生成了一系列不同的重力场模型,每一种都比之前的精准度更高。值得期待的是,一种更新更精准的模型就快与公众见面了,这个模型对我们来说意义非凡。 重力场的形状 版权:ESA ESA GOCE的任务负责人鲁内•弗洛贝里哈根(Rune Floberghagen)说:“无论是从技术层面上还是从科学层面上来看,GOCE都可以说是一个奇迹般的存在。科学家又一次重访了GOCE的数据,利用一些巧妙的技术再次生成了一个新的重力场模型,精确度较上一个模型提高了20%,我们将在5月的时候将它发布出来。” 自从GOCE发射以后,全世界的科学家都在使用GOCE的数据,来探索更多地球的秘密。 例如,将GOCE新生成的模型,与提供海平面实际高度的卫星测高数据结合对比,就能得到大地水准面与海面之间的高度之差。 这能让我们更深入地了解某些洋流,例如墨西哥湾暖流(Gulf Stream)、北大西洋海流(North Atlantic Current)的不同分支、北太平洋黑潮暖流(Kuroshio in the north Pacific),以及南极洲环流(Antarctic Circumpolar Current)。 1993~2011 期间洋流变化 版权:ESA GOCE的大地水准面模型正用于理解海洋是如何在全球范围内传输巨量的热量的,以及开发全球高度参考系统,除此之外,这一任务的重力场测量也为对地球内部的理解带来了新的希望。 地球物理学家则利用GOCE的重力梯度测量数据,来深入了解地球内部的相关问题,例如与地球岩石圈(lithosphere)相关的地球动力学。GOCE还被用来绘制第一份全球性高分辨率的莫霍面(Moho)图,莫霍面是地壳与地幔的分界面,这将为地球内部的动力学研究带来新的线索。 它同样让我们对隐藏在南极冰盖深处的大陆遗迹有了新的思考角度。 除此之外,虽然设计GOCE 的目的并不是为了描述重力随时间的变化,但南极洲地区消失的部分冰川却在GOCE 的测量中有所体现,这有助于科学家更好地理解冰川动力学。 GOCE揭示了南极洲的地质构造 版权:ESA 2011年3月,当GOCE探测到了突击日本那场超大地震的声波之时,它就成为了第一个在太空中运行的地震仪,此前还从未有过来自地震的声波在太空中被直接探测到的情况。 并且,由于GOCE不同寻常的低轨道和离子发动机能对空气阻力的微小变化作出反应,科学家还能利用其推进器和加速器的测量数据,来创建一个全新的高层大气密度和风速数据集。 以上都还只是GOCE在科学上的一部分成功之处,这颗卫星优美时尚的设计、梯度测量仪器以及精密的电力推进系统,在卫星技术史上都是前无古人的存在。 ESA“地球探索者计划”(Earth Explorers Programme)的负责人达尼洛•穆齐(Danilo Muzi)说:“GOCE属于典型的ESA地球探索者。这项计划的每一个任务都使用了全新的技术来提供信息,以填补我们我们对我们的地球运作方式的认知空白。” GOCE对变化的重力场进行感应,详见https://v.qq.com/x/page/q085509np1z.html 版权:ESA “无论是在科学层面上还是在技术层面上,GOCE都取得了巨大的成功。这项任务不仅让卫星的计划工作时间延长了一倍多,还体现了许多非凡的创新,为未来的卫星系统开发提供了坚实的技术和理论基础。” “GOCE是第一个在轨运行的地球探索者,我们为能完成这样一项突破性的任务打从心底里感到自豪。” “实际上,GOCE的使命在2013年的时候就应该宣告结束,我们现在也有了另外4个在轨执行任务的地球探索者,其他还有3个正在建造之中、2个正在评估设计概念之中:这些卫星都是独一无二的。” “这一系列的重点任务是我们这个时代最前沿的任务,解答了关键的科学问题、展示了尖端技术该如何在太空中得到运用:对于这一切我们感到无比自豪。” 参考: http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/GOCE/Taking_gravity_from_strength_to_strength

人类绕行最小天体小行星贝努的惊奇发现

人类绕行最小天体小行星贝努的惊奇发现

NASA的OSIRIS-REx航天器将于2023年将近地小行星贝努(Bennu)的样本返回地球。最近该航天器对小行星表面爆发的粒子羽流(particle plumes)进行了第一次近距离观测。Bennu表面比预期更加粗糙,崎岖的地形挑战任务团队改变其飞行及样品采集计划。 小行星Bennu在1月19日从其表面喷射粒子的视图是通过组合NASA的OSIRIS-REx航天器上的NavCam 1成像仪拍摄的两张图像创建的:短曝光图像(1.4毫秒)清晰显示小行星,长曝光图像(5秒)清晰显示颗粒。此图还应用了其他图像处理技术,例如裁剪和调整每层的亮度和对比度。 Credit: NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin Bennu是NASA的OSIRIS-REx航天器(Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer,即太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者)任务的目标,该任务于12月31日开始围绕Bennu运行,轨道高度仅略高于帝国大厦。Bennu可能含有从我们太阳系一开始就存在的原始材料。 [rml_read_more] “羽流的发现是我科学事业中最大的惊喜之一,”亚利桑那大学(位于图森)OSIRIS-REx首席研究员Dante Lauretta说,“崎岖的地形违背了我们所有的预测。Bennu已经让我们感到惊讶,而令人兴奋的旅程才刚刚开始。“ 在1月6日发现粒子羽流后不久,任务科学小组增加了观测频率,在接下来的两个月内检测到了额外的粒子羽流,也称为“喷射事件”。尽管许多粒子都是从Bennu中喷射出来的,但该团队还是在返回小行星表面之前追踪了一些绕行Bennu的粒子。 OSIRIS-REx团队最初发现图像中的粒子喷射事件时,航天器正在距离Bennu约1.61公里的轨道上。在进行安全评估后,任务小组得出结论,粒子不会对航天器造成危险。该团队在继续分析粒子喷射事件及其可能的原因。 “OSIRIS-REx近三个月对Bennu的近距离调查提醒我们:发现是关于惊奇、敏捷的思维、和灵活性。” 华盛顿NASA总部行星科学部代理主任Lori Glaze说,“我们研究像Bennu这样的小行星来了解太阳系的起源。 OSIRIS-REx的样本将帮助我们回答一些大问题,关于我们来自哪里。“ OSIRIS-REx于2016年发射,开始探索Bennu,使Bennu成为有史以来被航天器绕行的最小天体。研究Bennu将使研究人员能够更多地了解我们太阳系的起源、地球上水和有机分子的来源、近地空间的资源、以及我们对可能影响地球的小行星的理解。 这张图像显示的是小行星Bennu的南半球和太空的视图,展示了Bennu表面上巨石的数量和分布。该图像于3月7日由NASA的OSIRIS-REx航天器上的PolyCam相机从大约5公里的距离获得。位于图像中心下方的浅色大型巨石宽约7.4米,大约是篮球场宽度的一半。 Credit: NASA/Goddard/University of Arizona OSIRIS-REx团队也没有预料到Bennu表面上巨石的数量和大小。从基于地球的观测结果来看,预期的表面应该总体比较光滑,并伴有一些巨石。然而发现却是,Bennu的整个表面都是粗糙而密集的巨石。 高于预期的巨石密度意味着需要调整任务的样本采集计划,也称为Touch-and-Go(是”采了就走“的意思,简称TAG)。最初的任务设计基于一个无风险的样本站点,半径为25米。然而,由于地形意外崎岖,该团队无法在Bennu表面识别出那么大的地方,航天器已经开始识别半径小得多的候选站点。 较小的样本采集站点和较大数量的巨石将要求航天器在下降到地面时比原计划更准确。任务团队正在开发一种更新的方法(名为Bullseye TAG)以准确定位较小的样本站点。 “在整个OSIRIS-REx在Bennu附近的运营中,航天器和运营团队已经证明我们可以达到超出设计要求的系统性能,”NASA戈达德太空飞行中心(位于马里兰州格林贝尔特)的OSIRIS-REx项目经理Rich Burns说,“Bennu向我们提出了应对其崎岖地形的挑战,我们相信OSIRIS-REx可以胜任这项任务。” 最开始“少巨石”的估计来源于对Bennu基于地球的热惯性(thermal inertia,或其传导和储存热量的能力)观测以及雷达测量的其表面粗糙度。现在,OSIRIS-REx已揭示Bennu的表面,证明之前对光滑表面的期望是错误的。这表明用于解释先前数据的计算机模型不能充分预测小型岩石小行星的表面性质。该团队正在使用Bennu的数据修改这些模型。 自航天器抵达Bennu以来,OSIRIS-REx科学团队在三个月内有许多其他发现,其中一些发表在于3月19日星期二在休斯敦举行的第50届月球和行星会议(Lunar and Planetary Conference)上以及《自然》特别收集的论文中。 由于所谓的Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack(YORP)效应,该团队直接观测到Bennu旋转速率的变化。 Bennu在阳光下旋转时,不均匀的加热和冷却导致它旋转速度变大。于是,Bennu的自转周期每100年减少约一秒。另外,两个航天器的仪器,MapCam彩色成像仪和OSIRIS-REx热发射光谱仪(OTES)已经在Bennu的表面上检测到磁铁矿(magnetite),这支持了早期发现,表明岩石与液态水在Bennu母体上的相互作用。 戈达德太空飞行中心为OSIRIS-REx提供整体任务管理、系统工程以及安全和任务保障。亚利桑那大学图森分校的Dante Lauretta是首席研究员,亚利桑那大学也领导着科学团队、科学观察计划和数据处理任务。丹佛的洛克希德•马丁太空公司建造了航天器并提供飞行操作。戈达德和KinetX航空航天公司负责导航OSIRIS-REx航天器。OSIRIS-REx是NASA新疆界计划(New Frontiers Program)的第三个任务,该计划由NASA的马歇尔太空飞行中心(位于阿拉巴马州亨茨维尔)负责管理该机构在华盛顿的科学任务理事会。 参见: [1]https://www.asteroidmission.org/?latest-news=nasa-mission-reveals-asteroid-big-surprises [2]https://solarsystem.nasa.gov/news/877/nasa-mission-reveals-asteroid-has-big-surprises/

在地球上制造外星大气层

在地球上制造外星大气层

这幅艺术概念图展示的是凯尔特-9b行星,它是“热木星”的一个例子,或者是一颗绕母恒星非常近的气态巨行星。KELT-9b是木星高温的一个极端例子,白天的温度达到7800华氏度(4300摄氏度)。 Credits: NASA/JPL-Caltech 位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的美国航空航天局喷气推进实验室的研究人员正在研究地球上的外星大气层。在一项新的研究中,喷气推进实验室的科学家使用高温“烤箱”将氢和一氧化碳的混合物加热到超过2000华氏度(1100摄氏度),大约是熔岩的温度。其目的是模拟一种特殊的系外行星(太阳系外的行星)的大气层中可能存在的条件,这种行星被称为“热木星”。 热木星是一种气态巨行星,它的轨道非常接近母恒星,不像我们太阳系中的任何行星。地球绕太阳公转365天,而热木星绕恒星公转不到10天。它们离恒星很近,这意味着它们的温度可以达到1000到5000华氏度(530到2800摄氏度)甚至更高。相比之下,水星表面的热天(绕太阳一周需要88天)达到约800华氏度(430摄氏度)。 喷气推进实验室的首席科学家Murthy Gudipati说:“虽然我们不可能在实验室里精确模拟这些严酷的外行星环境,但我们可以让它非常接近。” [rml_read_more] 研究小组从一种主要由氢气和0.3%一氧化碳组成的简单化学混合物开始。这些分子在宇宙和早期太阳系中极为常见,它们可以合理地组成热木星的大气层。然后研究小组将混合物加热到620到2240华氏度(330到1230摄氏度)。 研究小组还将实验室制造的混合物暴露在高剂量的紫外线辐射下——类似于炎热的木星在如此接近其母恒星的轨道上所经历的情况。紫外线被证明是一种有效成分。这在很大程度上导致了研究中一些更令人惊讶的结果,这些结果可能是在这些温暖的环境中发生的化学反应。 按照行星的标准,热木星很大,它们比冷行星辐射更多的光。这些因素使得天文学家能够比大多数其他类型的系外行星收集更多关于它们大气层的信息。这些观测结果表明,许多高温的木星大气层在高海拔地区是不透明的。虽然云层可以解释这种不透明度,但随着气压的降低,云层的不透明度会变得越来越不稳定,而在气压非常低的地方,人们就可以观察到这种不透明度。 科学家们一直在寻找除了云层之外的其他可能的解释,悬浮微粒(悬浮在大气中的固体颗粒)可能是其中之一。然而,据喷气推进实验室的研究人员说,科学家们以前并不知道气溶胶是如何在炎热的木星大气中形成的。在新的实验中,在热的化学混合物中加入紫外线就成功了。 右边的小蓝宝石圆盘显示的是在高温烤箱内形成的有机气溶胶。左边的是没有被使用的圆盘。 Credits: NASA/JPL-Caltech “这一结果改变了我们解释那些朦胧炎热的木星大气层的方式,”喷气推进实验室研究科学家、该研究的主要作者本杰明·弗勒里(Benjamin Fleury)说。“未来,我们想研究这些气溶胶的性质。我们想更好地理解它们是如何形成的,它们是如何吸收光线的,以及它们是如何对环境的变化做出反应的。所有这些信息都能帮助天文学家了解他们在观察这些行星时所看到的东西。” 这项研究还带来了另一个惊喜:化学反应产生了大量的二氧化碳和水。虽然在炎热的木星大气中发现了水蒸气,但科学家们大多预计,只有当氧气多于碳时,这种珍贵的分子才会形成。新的研究表明,当碳和氧的含量相等时,水就会形成。(一氧化碳含有一个碳原子和一个氧原子。)当一些二氧化碳(一个碳原子和两个氧原子)在没有加入紫外线辐射的情况下形成时,反应随着模拟星光的加入而加速。 “这些新发现对于解释我们在木星大气层中所看到的情况非常有用,”喷气推进实验室系外行星科学家、该研究的合著者马克·斯温(Mark Swain)说。“我们假设温度主导了这些大气中的化学成分,但这表明我们需要研究辐射是如何发挥作用的。” NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)等新一代工具将于2021年发射,科学家们可能会首次获得系外行星大气的详细化学特征,其中一些首批研究对象可能是热木星。这些研究将帮助科学家了解其他太阳系是如何形成的,以及它们与我们的太阳系有哪些相似或不同。 对于喷气推进实验室的研究人员来说,这项工作才刚刚开始。与普通烤箱不同的是,他们的烤箱将气体密封得很紧,以防止泄漏或污染,而且当温度上升时,研究人员可以控制气体的压力。有了这种硬件,他们现在可以在更高的温度下模拟系外行星的大气层:接近3000华氏度(1600摄氏度)。 喷气推进实验室的科学家们用“烤箱”(中央)加热氢气和一氧化碳的混合物,并将其置于氢气放电灯产生的紫外线辐射下。这种灯发出可见光(粉色辉光)和紫外光,紫外光通过右边的一扇窗户进入烤箱内的气体容器。 Credits: NASA/JPL-Caltech 喷气推进实验室的科学家、该研究报告的合著者之一布莱恩·亨德森说:“如何成功地设计和操作该系统一直是一个持续的挑战,因为大多数标准组件,如玻璃或铝,都是在这种温度下熔化的。我们仍在学习如何在实验室安全处理这些化学过程的同时突破这些界限。但归根结底,这些实验令人兴奋的结果值得所有额外的努力。”

30年来强度第二大的小行星撞击事件

30年来强度第二大的小行星撞击事件

去年12月18日,一个巨大的火流星在俄罗斯堪察加半岛附近的白令海上空发生爆炸,橙色是流星余迹,左上方是阴影,由向日葵8号(Himawari-8)气象卫星拍摄。 来源:推特@Simon Proud 2018年12月18日23时48分20秒(UT),一个巨大的火流星在俄罗斯堪察加半岛附近的白令海上空发生爆炸,爆炸点坐标(56.9N 172.4E),距离地面25.6千米。 这是地球上空30年来强度第二大的小行星撞击事件,也是自俄罗斯车里雅宾斯克小行星撞击事件以来,6年里强度最大的爆炸,撞击能量173kt,相当于广岛原子弹爆炸后释放能量的10倍,这一过程也被日本的向日葵8号卫星记录下来了。 [rml_read_more] 2018年12月18日,向日葵8号气象卫星拍摄到的小行星撞击事件。 Terra卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)拍摄到的画面,更高清的图片详见:https://lance.modaps.eosdis.nasa.gov/cgi-bin/imagery/single.cgi?image=crefl1_143.A2018352235000-2018352235500.250m.jpg 版权:JPL/Caltech 大家不用过于担心,NASA行星防御官Lindley Johnson对BBC记者说,像这样当量的小行星撞击事件,每一百年大约发生2到3次。 参考: [1]https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/ [2]https://www.bbc.com/news/science-environment-47607696

机遇号的长眠之谷是一个美丽的撞击坑

机遇号的长眠之谷是一个美丽的撞击坑

2018年6月10日,机遇号用它的全景照相机(Panoramic Camera,Pancam)拍摄了最后一张360度全景图,上面这张图就是该全景图的裁剪版。图中的颜色进行了调整,以便让不同材料间的差别看起来更明显。 版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU 在去年春天,NASA的火星探测车机遇号(Mars Exploration Rover Opportunity)用29天的时间,在它最后的停歇处——毅力谷(Perseverance Valley)拍下了多张图片,并合成了这张360度全景图,毅力谷位于奋斗撞击坑(Endeavour Crater)西侧边缘的内部斜坡上,是一系列浅槽状的地质系统,由奋斗撞击坑的边缘顶部沿东向下,延伸大约两个足球场的长度(约200米)直到撞击坑的底部。 “这张最终的全景图体现了机遇号火星车的卓越之处,近乎完美地完成了探索发现火星之谜的任务,”机遇号的项目经理约翰•卡拉斯(John Callas)说道,他来自加利福尼亚州的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL),“在图片中间偏右的位置,你能看到奋斗撞击坑的边缘在远处向上延伸;再向左一点点,机遇号的行进轨道由撞击坑边缘蜿蜒向下,到达科学家想要探测的地质特征处;图片的最左和最右则是是毅力谷的谷底和奋斗撞击坑的底部,保有无人涉足的原始模样,静待我们未来的进一步探索。” [rml_read_more] 在火星表面探索了长达15年之后,机遇号的开创新性任务走到了终点,但它的传奇将永垂不朽。机遇号的科学性发现促成了我们对火星地质和环境的全新了解,为未来对这颗红色星球进行机器和人类探索任务奠定了基石。 机遇号的全景照相机Pancam在2018年5月13日~6月10日拍摄了最后一张360度全景,这张图片是全景图的修改版,以近似真实的颜色展现了拍摄的景象。 版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU 机遇号的全景照相机Pancam在2018年5月13日~6月10日拍摄了最后一张360度全景,这张图片是全景图的裁剪版,带上蓝-红眼镜(红色镜片在左)就能看见3D的效果。 版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU 2018年6月10日(机遇号火星车探测任务的第5111个火星日),NASA的机遇号拍下了这个“嘈杂”的、不完整的图像,这也是它传回的最后一份数据。 版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU 这幅全景图包含了354幅单张图片,由机遇号全景照相机Pancam拍摄于5月13日~6月10日间,也就是机遇号探测任务的第5084~5111个火星日(Martian day)。现在呈现的图像结合了全景照相机Pancam用三种不同滤镜拍摄的图片,这三种滤镜分别透过以753纳米(近红外光)、535纳米(绿光)和432纳米(紫外光)为中心波长的光线。 两张缩略图是NASA的机遇号探测器在火星上拍摄的最后一组图片,每张靠近中间的地方都有一个诡异的点,其实是看起来比较微弱的太阳。 版权:NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU 有几帧图的左下角仍然是黑色和白色的,这是由于在2018年6月的时候,一场严重的沙尘暴席卷了火星,而在此之前机遇号这辆太阳能火星车没来得及用绿光和紫外光滤镜记录下这些地方。 这一系列图片包括机遇号在执行任务期间最后的图片(即全景相机Pancam拍摄的黑白缩略图,用于确定在最后的日子里火星上空的极低可见度),以及机遇号传回的最后一份数据(“嘈杂”且不完整的黑暗火星上空全景图)。 在长达8个月的唤醒、多达上千个指令之后,终究没有成功取得与机遇号的联系,在2019年2月13日,NASA宣布机遇号的任务正式完成。 JPL是加州理工学院( California Institute of Technology )在帕萨迪纳的一个分部,负责管理NASA在华盛顿的科学任务理事会( Science Mission Directorate )的火星探测项目。 参考: https://www.nasa.gov/feature/jpl/opportunitys-parting-shot-was-a-beautiful-panorama