科普

Credit：NASA 9月22日是北半球的秋分，同时也是南半球的春分，也就是说昨天是北半球入秋第一天，南半球入春第一天。 地球上有着明显的春夏秋冬，四季分明，但不是太阳系中每颗行星都有明显的四季变化。 Credit：NASA 行星上的季节变化由两个因素引起，轴倾角（axial tilt）和轨道偏心率（orbital eccentricity）。轴倾角指的是行星的自转轴相对于轨道面的倾斜程度。水星，金星和木星的轴倾角很小，地球，火星，土星，海王星的轴倾角都是二十多度，而天王星最夸张，轴倾角82度，和其他行星兄弟相比，几乎是躺着。 轨道偏心率简单说指的是远日点和近日点的变化比，太阳系所有的行星的轨道都是椭圆，轨道偏心率决定了椭圆轨道的扁平程度。 拿我们地球来说，轨道偏心率为0.02，环绕太阳的轨道几乎是圆形，所以这点对地球上的气候影响很小。地球的轴倾角为23.5°，我们星球上的季节变化主要由它决定，当北极偏向太阳时，北半球迎来了夏天，当北极偏离太阳时，北半球迎来了冬天。 水星，金星和木星上的轴倾角很小，这三颗行星上的季节变化很小。 水星，几乎没有季节变化。水星上的一天（一昼夜）相当于177个地球日，一年相当于88个地球日。另外由于没有大气层保护，水星昼夜温差极大，面向太阳的一面，白天温度可答430摄氏度，背向太阳的一面，夜晚的温度低至零下180摄氏度。 金星有着浓厚的大气层，导致其表面温度高达470摄氏度。多提一句，大气层中的温度随着距离地面的高度而不同，在其距离地面约30英里的大气层中，温度和地球相当。 火星的轴倾角是 24°，略高于地球，但火星轨道偏心率是0.09，是地球的四倍多，火星环绕太阳的轨道在1.64 AU和1.36 AU之间，这两种情况的加持下，导致火星上的季节变化比我们地球大很多。 我们都知道，火星上的大气很稀薄，约为地球的1%。另外引起我们注意的是，火星上的大气压力随着季节发生变化，火星上冬季的全球大气压力比夏季低25%，之所以有这种情况发生，是因为火星的轨道偏心率，以及火星两极干冰冰冠和二氧化碳的交换。火星北半球在冬至比在夏至，距离太阳近约10%，火星北半球冬至时，北极冰冠吸收的二氧化碳，比南极在同期吸收的多。 天王星上一年相当于84个地球年，轨道偏心率为0.06，它环绕太阳的轨道几乎也是圆形，但天王星的轴倾角为82度，这就导致天王星上长达四分之一的时间里有着极端的季节变化，当太阳光直射天王星极区时，其他地区就陷入了漫长、黑暗、寒冷的冬天。 参考： https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/interplanetaryseasons

我们来自何处？是否是唯一的存在？在地球以外的其他行星上寻找生命迹象，将是迄今为止我们作为生命存在所面临最大问题之一。 下面这段视频来自麻省理工学院的两名科学家，为大家讲解9月14日在金星大气中的发现。 Credit：MIT 2020年9月4日，天文学家们宣布在金星大气中，发现了磷化氢（phosphine），这是一种潜在的生物标记（biomarker），以下是英国皇家天文学会有关这次发现的十个问答。 Credit ESO / M. Kornmesser / L. Calçada & NASA / JPL / Caltech 问题一：这次发现了什么？ 答：天文学家们在金星大气层中发现了磷化氢分子。 问题二：为什么会（如此）令人关注呢？ 答：科学家们在金星大气中检测到的磷化氢数量相对较大，在地球上，磷化氢可以通过闪电，火山等自然活动产生，也可以通过微生物的代谢产生，但自然活动产生的数量很少，在地球上这么多量的磷化氢，唯一已知的方式是生物代谢。 问题三，这是否意味着在金星上存在着生命？ 答：不能这么说，令人兴奋的是，这是我们首次在金星大气中发现生命可能存在的迹象，对此我们没有其他合理的解释。这并不意味着金星大气中一定有生命的存在，因为我们可能会错过其他一些未知的可能，未来我们还需要进一步的调查研究。 问题四，磷化氢分子是如何检测到的？ 答：科学家们使用位于夏威夷的麦克斯韦望远镜（JCMT），对金星大气进行了光谱观测，原子和分子能够吸收特定波长的光，在吸收谱（absorption spectrum）磷化氢波长处出现缺口，证明了金星大气中磷化氢的存在。（简单说，就是不同的物质具有不同的光谱线，从光谱线中我们可以鉴定出化学成分。） 问题五，能确定是磷化氢吗？ 答：是的，可以，科学家们再次使用位于智利的ALMA阵列进行了进一步观测，确认了JCMT望远镜的发现。 问题六，还有什么活动能产生磷化氢？ 答：在地球上，诸如闪电，火山等活动能产生少量的磷化氢，还可以通过陨石传递，或者与太阳风相互作用产生，但是这些自然过程中产生的磷化氢数量都很少，不能解释我们在金星大气中观测到如此多的磷化氢。 问题七，有没有可能是早期派往金星的探测器给金星带去了污染？ 答：在上世纪60年代至80年代，人类发射了许多的探测器前往金星，有些进入了金星大气层，有些安全着陆在金星表面，虽然存在着污染金星的可能性，但我们观测到的磷化氢数量很多，另地球上仅有极少数的生物体才能产生磷化氢，且极少能在金星的极端环境存活，综上，不太可能是来自地球的生物污染。 问题八，为了确认是否有生命的存在，还需要做什么进一步的研究呢？ 答：最好的办法是直接检测，未来最终需要派遣探测器重新造访金星，对其大气层进行检测，或者在大气层中采样并带回地球进行分析。 问题九，水星或火星上有类似的生命迹象吗？ 答：水星上没有大气层，水星朝着太阳的一面非常热，背对太阳的一面又非常寒冷，所以几乎不可能有生命的存在。 而火星不同，至少从火星的历史上说，火星上是有生命存在的可能，因为我们知道火星上曾经有一段时间温暖且潮湿，眼下也在火星上进行着生命迹象的寻找。 问题十，木星上有生命吗？ 答：木星是一个巨大的气态行星，它的主要成分是氢气，而不是二氧化碳，所以在木星大气中几乎不可能有生命的存在。然而在木星的卫星上，如木卫二，木卫三，在它们的冰层下面有着液态海洋，那里生命存在的可能性很大。 参见： https://ras.ac.uk/news-and-press/news/venus-phosphine-detection-factsheet

图片来源：Pixabay 美国航空航天局（NASA）和埃隆·马斯克（Elon Musk）都有着出征火星的梦，远距离航行的载人航天飞行任务也终将如期而至。但有一点你可能不会想到，那就是现代火箭的前进速度并没有过去那么快了。 速度更快的航天飞船在很多方面上都占据优势，而核动力火箭（nuclear powered rocket）就是给飞船加速的一种方法。与传统燃烧燃料的火箭或是现代太阳能电推进火箭相比，核动力火箭具有许多优势，但在过去的40年中，美国只有8次航天发射用到了核反应堆。 在2019年，规范核航天飞行的相关法规发生了变化，下一代火箭的工作也已经重新开始了。 为什么要追求速度？ 太空旅行的第一步涉及的就是用火箭将飞船发射进入轨道，人们在想到火箭发射时会在脑海中刻画出大型燃烧燃料的发动机，也就是发射火箭，由于地球重力的限制作用，在可预见的未来发射火箭都不太可能消失。 一旦飞船到达太空，事情就会变得有趣起来。为了逃脱地球的引力前往深空中的目的地，飞船需要额外的加速度，这个时候核系统就能发挥作用了。如果宇航员想要探索比月球或者火星更远的地方，他们将需要以非常非常快的速度前进。宇宙如此浩瀚，一切都遥不可及。 火箭速度更快对于长距离太空旅行来说更有利的原因有两个：一是安全性，二是时间性。 前往火星旅行的宇航员将会被暴露在非常高的辐射水平中，这可能导致严重的长期健康问题，例如癌症和不育症。辐射防护能起到一定的保护作用，但是它非常沉重，并且任务越长，需要的防护就越多。减少辐射暴露更好的方法则是更快地到达目的地。 宇航员的人身安全还只是其中一个好处。随着各大太空机构进一步深入太空，从无人飞行任务中尽可能快地获取数据变得非常重要。旅行者2号（Voyager-2）花了漫长的12年时间才到达海王星，飞掠过海王星时拍下了一些令人难以想象的照片。如果旅行者2号具有更快的推进系统，那么天文学家其实可以更早地获得这些照片和其中包含的信息。 高速的优势显而易见，但为什么核系统更快些呢？ 土星5号运载火箭高约363英尺（110米），主要的组成部分是一个燃料箱。 图片来源：迈克·捷策（Mike Jetzer）/heroicrelics.org, CC BY-NC-ND 当下的系统 一旦飞船逃脱了地球的引力，在比较任何推进系统时都有三个重要方面需要考虑： · 推力（Thrust）：系统能以多快的速度对飞船进行加速 · 质量效率（Mass efficiency）：对于给定的燃料质量，系统可以产生多少推力 · 能量密度（Energy density）：给定质量的燃料可以产生多少能量 如今，最常用的推进系统是化学推进系统（chemical propulsionsystem），即常规燃烧燃料的火箭推进系统，以及太阳能电推进系统（solar-powered electric propulsion system）。 化学推进系统能提供很大的推力，但化学火箭的质量效率并不是特别高，火箭燃料的能量密度也不高。将宇航员送上月球的土星5号运载火箭（Saturn V）在升空时产生了3500万牛顿的力，运载了95万加仑（约36万升）的燃料。尽管大部分燃料用于使火箭进入轨道，但局限性显而易见：去任何地方都需要大量沉重的燃料。 电推进系统则是利用太阳能电池板产生的电能来产生推力，最常见的方法是使用电场对离子进行加速，例如在霍尔推力器（Hall thruster）中。电推进系统通常用于给卫星供电，其质量效率比化学推进系统高出5倍以上，但是相对而言电推进系统产生的推力却要小得多，大约只有3牛顿，换种更容易理解的说法，也就是只能在大约两个半小时内让汽车从0加速到97千米/小时。电推进系统的能量来源，也就是太阳，本质上是取之无禁用之不竭的，但实际上航天器距离太阳越远，太阳能的作用就越微小。 核动力火箭之所以拥有前途，原因之一就在于它们提供的能量密度之大令人难以置信。核反应堆中使用的是铀（U）燃料，产生的能量密度比典型的化学火箭推进剂肼（N2H4）要高400万倍。与携带成千上万升的化学燃料相比，将少量铀燃料送入太空要容易得多。 除了能量密度，核动力系统的推力和质量效率又如何呢？ 第一枚核热火箭建于1967年，在上图的背景中可以看到。前景是容纳反应堆的保护壳。 图片来源：NASA /维基百科 核动力系统的两种选择 工程师为太空旅行设计了两种主要类型的核动力系统。 第一种叫做核热推进（nuclear thermal propulsion），这种系统推力强大且效率适中。核热推进使用的是小型核裂变反应堆，类似于在核潜艇中发现的核裂变反应堆，常采用氢气作为工质（working substance）兼冷却剂，工质流经反应堆后被加热，再经收缩扩张喷管高速喷出，进而提供推力。NASA的工程师估计，相比化学动力驱动，由核热推进技术驱动的火星飞行任务在时长上要短20％-25％。 核热推进系统的质量效率是化学推进系统的两倍以上，这意味着，在使用相同质量的推进剂，核热推进产生的推力是化学推进的两倍多，可提供的推力能达到10万牛顿，也就是足以让汽车在大约四分之一秒的时间内从0加速到97千米/小时的速度。 第二种核动力火箭系统名为核电推进（nuclear electricpropulsion），目前还没有建成的核电系统，工作原理是利用大功率核裂变反应堆发电，将核能转换为电能，为霍尔推进器这样的电推进器提供动力。核电推进将具有非常高的质量效率，大约是核热推进系统的3倍。由于核反应堆可以产生极高的能量，因此可以同时为多个独立的电推进器供电以产生很大的推力。 核电推进系统不受太阳能的限制、具有很高的质量效率，并且可以提供相对较大的推力，因此是执行远程任务的最佳选择。尽管核电火箭拥有如此优越的长处，但在投入使用之前仍有许多技术问题亟待解决。 未来将人类带上火星的核热飞船的的艺术概念图。 图片来源：约翰·弗雷萨尼托工作室（John Frassanito＆Associates）/维基百科 为什么目前还没有核动力火箭呢？ 核热推进系统的研究自1960年代以来就开始了，但到现在为止仍没有应用在太空飞行中。 1970年代，美国首次实施了一系列法规，基本上要求所有的核太空项目都要经过多个政府机构的逐案审查和批准，并且还要获得总统的明确批准。除此之外，核火箭系统研究的资金也非常短缺，这种大环境阻碍了用于太空探索核反应堆的进一步发展。 当特朗普政府在2019年8月发布总统备忘录（presidential memorandum）之时，这一切都发生了改变。在坚持保证核动力发射尽可能安全的前提下，政府的新指示允许使用少量核材料的核任务跳过多机构的批准程序，例如，只需像NASA这样的赞助机构证明任务符合安全建议即可；当然，更大型的核任务还是需要走完此前规定的一系列程序。 随着法规又有了这项新的修订，NASA在2019年的财政预算中获得了1亿美元用于发展核热推进系统。美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）也在开发太空核热推进系统，旨在让美国国家安全行动能够触及地球轨道之外。 在停滞了60年之后，核动力火箭或将于十年之内飞向太空。这项激动人心的进展无疑将开启太空探索的新纪元：人类将亲身前往火星，科学实验则将在我们的整个太阳系内外进行新的探索与发现。 参考来源： https://theconversation.com/to-safely-explore-the-solar-system-and-beyond-spaceships-need-to-go-faster-nuclear-powered-rockets-may-be-the-answer-137967

红色火星 Credit：NASA 火星是太阳系内，距离太阳从近到远的第四颗行星。 Credit：NASA 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，一个22.2公里，一个12.6公里。 Credit：NASA 地球的直径12742公里（7926英里），火星的直径6779公里（4220英里），月球的直径3474.2公里（2159英里）。 Credit：NASA 如果你在地球上称重100磅，那么你在火星上的重量只有38磅，想要减肥吗？去火星吧！ Credit：NASA 地球平均距离太阳的1.5亿公里（1AU），火星平均距离太阳2.29亿公里（1.5AU）。 Credit：NASA 地球环绕太阳一周365天，火星环绕太阳一周687天，一个火星年的长度约是一个地球年的两倍。 Credit：NASA 地球的体积是火星体积的6倍多。 Credit：NASA 火星的平均温度为零下63摄氏度，地球平均温度为14摄氏度。 火星最高温度为30摄氏度，地球最高温度为58摄氏度。 火星最低温度为零下140摄氏度，地球最低温度为零下88摄氏度。 Credit：NASA 火星的核心和地球类似，但火星的确切结构尚不清楚。 Credit：NASA 火星的重量大约是地球的十分之一。 Credit：NASA 在火星上，你的重力比地球上小62.5%，所以你会跳的更远。 Credit：NASA 火星的大气层非常稀薄，96%是二氧化碳，氮气小于2%，氩气小于2%，其他成分小于1%。地球的大气成分78%是氮气，21%是氧气，其他成分占1%。 Credit：NASA 行星火星：单击（或触摸）并拖动以与该行星火星3D模型进行交互。 参考： https://mars.nasa.gov/all-about-mars/facts/

我们银河系的星系盘并不是平展的，而是在边缘的一侧向上翘，在另一侧向下弯。ESA的银河系测绘探测器盖亚给我们带来了一组数据，或许能解释银盘翘曲的原因。图片右下角两个较小的星系分别是大麦哲伦星云（Large Magellanic Cloud）和小麦哲伦星云（Small Magellanic Cloud），它们是银河系的两个卫星星系。 图片来源：斯蒂芬•佩恩•瓦德纳尔（Stefan Payne-Wardenaar），麦哲伦星云来自罗伯特•根德勒（Robert Gendler）/欧洲南方天文台（European Southern Observatory，ESO） 多年以来，天文学家一直想弄明白我们的银河系（Milky Way）为什么是翘曲状的。来自欧洲空间局（European Space Agency，ESA）的巡天观测卫星盖亚（Gaia）的数据表明，这种扭曲可能源于另一个较小星系的碰撞，并且这一碰撞正在进行，碰撞产生的冲击通过银盘（galactic disc）传播到银河系边缘，就像往水中扔进石块会荡起涟漪一样。 银盘中承载了银河系数千亿颗恒星中的大多数，自1950年代后期以来，天文学家就已经知道银河系的星系盘并非是平展的，而是一侧向上弯曲，另一侧向下弯曲。天文学家一直在争论造成这种扭曲的原因，他们提出了各种理论，包括星际磁场或是暗物质晕（dark matter halo）的影响，暗物质晕是一种大量不可见物质的聚集，科学家猜测星系周围萦绕了大量的暗物质。如果暗物质晕的形状是不规则的，它产生的引力就可能会使银盘弯曲。 比预期更快的速度 [rml_read_more] 来自ESA的巡天观测卫星盖亚的数据显示，银河系扭曲的银盘在摇摆着进动，类似于旋转陀螺的运动。翘曲部分绕银河系中心的移动速度比以前预期的要快，大约每6～7亿年就会完成一次“公转”。不过这个速度仍然比银盘中恒星绕星中心运行的速度要慢，比如说我们的恒星太阳（在视频中显示为一个小黄点）在2.2亿年内就能完成一个旋转周期。扭曲位置进动的速度让天文学家认为，它一定是由某种强大的能量引起的，例如银河系与较小星系正在进行的碰撞。 视频来源：斯蒂芬•佩恩•瓦德纳尔 盖亚对我们银河系中超过十亿颗恒星进行了史无前例的调查，因此，它可能会成为解决银盘翘曲谜团的关键。现在，一组研究团队分析了盖亚传回的第二批数据，并证实了先前的某些猜测，即这种翘曲不是一成不变的，而是会随着时间的推移改变方向。天文学家称这种现象为进动（precession），类似于陀螺在旋转时的自转轴摆动。 而且，翘曲位置的进动速度比预期的要快得多，比星际磁场或暗物质晕影响所应造成的速度还要快。这表明银盘的翘曲一定是由某些其他原因引起的，某些更为强力的原因，例如与另一个星系的碰撞。 “我们将数据与模型进行比较，由此来测量翘曲部分的运行速度。根据计算而得的速度，翘曲部分围绕银心运行一圈的时间大约为6～7亿年。”研究的主要作者、来自意大利都灵天文台（Turin Astrophysical Observatory）的埃洛伊莎•波焦（Eloisa Poggio）说，“这比我们根据其他模型（例如那些非球形暗物质晕的相关模型）预测的要快得多。”该研究发表在《自然•天文学》（Nature Astronomy）杂志上。 盖亚的恒星观测能力 ESA的盖亚任务于2018年4月25日发布了它的第二批数据，其中包括银河系中近17亿颗恒星的高精度测量结果。科学家一直在致力于创建和验证已有的数据，他们告诉了我们这一批数据发布的重要意义。盖亚具有空前测量大量恒星位置和速度的能力，它让我们对银河系演化的理解达到了全新的水平。 视频中出镜的科学家：意大利国家天体物理研究院（Istituto Nazionale di Astrofisica，INAF）帕多瓦天文台（Astronomical Observatory of Padua）的安东内拉•瓦伦纳里（Antonella Vallenari）、莱顿大学（Leiden University）的安东尼•布朗（Anthony Brown）、欧洲空间局的蒂莫•普鲁斯蒂（Timo Prusti）、宇宙科学天文台-地球人文环境气候天文观测弗朗什-孔泰-勃艮第（OSU THETA Franche-Comté-Bourgogne）宇宙-时频-界面-纳米结构-大气和环境-分子研究所（Institut UTINAM）的安妮•罗宾（Annie Robin）、日内瓦大学（University of Geneva）的劳伦特•埃耶（Laurent Eyer）、巴黎天文台（Observatory of Paris）天体力学与星历计算研究所（IMCCE）的费德里卡•斯波托（Federica Spoto）。 视频来源：ESA 但是，翘曲部分的速度又比恒星自身绕银河系中心运行的速度要慢，例如，太阳绕银心运行的周期大约为2.2亿年。 全因盖亚任务具有空前的技术支持，能够对银河系中超过十亿颗恒星的位置进行三维制图，并估计这些恒星与我们的距离，我们才有可能得到银盘翘曲的这些新见解。这个像飞碟一样的卫星望远镜还可以测量单颗恒星在天空中移动的速度，让天文学家能在数百万年的时间里对银河系的历史按下“快进”或“后退”播放键。 论文的共同作者、意大利都灵天文台的天文学家罗纳德•德里梅尔（Ronald Drimmel）说：“这就像你有一辆车，试图在很短的时间内测量这辆车的速度和行驶方向，然后根据这些数值对汽车过去和未来的运动轨迹进行建模；如果对很多辆车进行这类测量，我们就可以对交通车流进行建模。同样，通过测量数百万颗恒星在天空中的表观运动，我们就可以对诸如翘曲部分运动这样的大规模过程进行建模。” 会是人马座吗？ 人马座矮星系是银河系的一个小卫星星系，由于银河的引力拖曳，人马座的尾部留下了一条细长的恒星流，位于银河系中心的下方，在全天空恒星密度分布图中指向向下。这张恒星密度分布图的数据源自ESA盖亚任务2014年7月至2016年5月的观测。科学家分析了盖亚第二次发布的数据后发现，我们的银河系仍在承受近距离星系碰撞的影响，这种碰撞让数百万颗恒星像池塘上的涟漪一样起伏运动。银河系与其他星系间的亲密邂逅很可能发生在过去300-900百万年的某个时候，罪魁祸首可能就是人马座矮星系。 图片来源：ESA /盖亚/DPAC 目前为止，天文学家还没清楚究竟是哪个星系让我们的银河系荡起了涟漪，也不知道它是从什么时候开始撞上银河系的。其中一个可能性是人马座（Sagittarius），这是一个绕银河系运行的矮星系（dwarf galaxy），天文学家认为人马座曾在过去多次冲撞银河系的银盘。未来，人马座可能会逐渐被银河系吸收，实际上这一过程正在进行中。 “有了盖亚，我们第一次获得了关于大量恒星的数据，它们的运动得到了极为精确的测量，我们能因此尝试了解银河系的大规模运动，并对它的形成历史进行建模，”ESA的盖亚副项目科学家乔斯•德•布赖恩（Jos de Bruijne）说，“这是独一无二的，这是一场盖亚引发的革命。” 虽然银河系的这种翘曲和进动在宏观上极为显著，但科学家也对我们表示，银盘翘曲对地球上的生命并没有明显影响。 离我们足够遥远 银河系的结构及其翘曲的银盘，银河系数千亿颗恒星中的大多数都分布在银盘上。ESA巡天观测卫星盖亚最近提供的数据表明，银盘的翘曲正在进动，其运动本质类似于摆动的陀螺。天文学家认为，翘曲部分的旋转速度非常之快，这一定是由一个能量相当强大的事件引起的，也许是正在与另一个较小星系碰撞所致。 图片来源：斯蒂芬•佩恩•瓦德纳尔；嵌入的小图来自美国航空航天局（NASA）/加州理工喷气推进实验室（JPL-Caltech）；布局设计来自ESA 埃洛伊莎说：“太阳离银河系中心的距离约为26 000光年，而银河系中心位置的翘曲幅度很小，我们的测量主要是针对银盘的外部，距银河系中心超过52 000光年。” 在此之前，盖亚发现了在近期以及遥远的过去，银河系曾与其他星系之间发生过碰撞，在碰撞事件发生数十亿年之后，仍然可以在大型恒星群体的运动模式中观察到这种现象留下的痕迹。 与此同时，盖亚正处于执行任务的第六年，它一直在对天空进行扫描，整个欧洲的天文机构都忙于处理和分析不断传回地球的数据。世界各地的天文学家都期待着盖亚接下来的两批新数据，分别计划于2020年下半年和2021年下半年发布，希望能解决我们银河系的更多谜团。 参考来源： [1] http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Milky_Way_s_warp_caused_by_galactic_collision_Gaia_suggests [2] https://www.nature.com/articles/s41550-020-1017-3

你是否想成为一名宇航员（#BeAnAstronaut），但却不知从何做起？以下将为你提供一些有助于开启宇航员追梦之旅的方法！自1月10日，阿尔忒弥斯（Artemis）计划的第一批宇航员毕业后，美国国家航空航天局（NASA）宣布将于3月2日至31日接受第二批宇航员的申请。即便你尚未具备成为一名宇航员的资格，也有很多方法可以通过NASA的科学、技术、工程和数学（STEM）项目办公室（OSTEM）参与到NASA的任务中来。现在，让我们一起来看看成为宇航员的十种方法吧： 宇航员凯特•鲁宾斯（Kate Rubins）在她七年级时参加太空夏令营后，开启了成为宇航员的追梦之旅。 版权：NASA /Joel Kowsk 1. 申请NASA实习 成为一名实习生是进入NASA的最佳途径。若干宇航员都是从实习生开始做起的！最近成为宇航员的杰西卡•沃特金斯（Jessica Watkins）在她还是一名本科生和研究生时被选为NASA实习生。沃特金斯表示：“这些经历真的帮助我成为了一名科学家和探险家。”她把自己获得的亲身实践机会部分程度上归功于她的实习经历。若你对申请NASA实习感兴趣，可以访问intern.nasa.gov了解更多相关信息。 2. 参加Artemis学生挑战赛 你知道Artemis学生挑战赛直接贡献于NASA的任务吗？学生火箭发射大赛、人类探索漫游车挑战赛、宇航服学生用户界面技术大赛（S.U.I.T.S.）、月球机器人采矿竞赛（Lunabotics）、微中性浮力实验设计团队挑战赛（Micro-g NExT）、美国本土首次发射竞赛和大创意挑战赛的任务和教育水平要求（中学到大学）各不相同，均包含了Artemis项目中的许多元素。Artemis学生挑战赛可以使你更具创造力，将你在课堂上所学到的知识应用到实际的太空探索挑战之中。 3.订阅NASA快讯 随时了解NASA内部的进展情况！NASA EXPRESS是NASA的每周新闻简报，介绍了关于NASA和STEM项目的最新进展及机会。NASA EXPRESS为学生在教室之外探索多样化的STEM机会提供了丰富的资源。今天就订阅起来！ 4.参加自然科技夏令营或太空营 你是一名年轻的探险家吗？你可以通过参加在斯坦尼斯航天中心（Stennis Space Cente）的NASA自然科技夏令营（ASTRO CAMP®）和在美国太空与火箭中心（The U.S. Space & Rocket Center）的太空营提高技能。NASA宇航员凯特•鲁宾斯（Kate Rubins）于2016年被送上国际空间站，但在此之前，她通过攒下自己做家务获得的零花钱在她七年级时参加了太空营。鲁宾斯在孩童时期就梦想着成为一名宇航员，当参加完太空营后，她明白了为实现自己的宇航员梦想必须尽可能多地学习数学和科学课程。美国太空与火箭中心还提供关于航空、机器人和网络技术的夏令营。 5. 学习成为宇航员所必需的知识 关于如何成为一名宇航员存在许多错误观点和误解。使自己充分了解关于成为宇航员的事实和相关要求，并为这种脱离地球的体验做好准备。 2019年，800余名学生前往阿拉巴马州的亨茨维尔参加NASA学生火箭发射大赛为期一周的活动。 学生火箭发射大赛是NASA阿尔忒弥斯学生挑战赛的活动之一。 版权：NASA /Fred Deaton 6. 多种职业路径可以将你带入太空：找到一个你所热爱的 保持开放的心态！你不必非得成为一名工程师，也不必选择成为一名宇航员所需的特定职业路径。NASA的宇航员来自各行各业 – 教师、医生、生物学家、地质学家、军人等等！最近的Artemis宇航员培训班更是反映了这种多样性。最重要的是，确保你热爱自己的工作。 7.经常运动 身体健康是宇航员训练和日常太空生活的重要组成部分。在国际空间站上，宇航员每天锻炼两小时，以保持他们的骨骼在微重力环境下保持强壮。保持健康的生活方式和锻炼方案，或者尝试一项新的运动！戳阅这里了解关于宇航员如何保持良好体形的更多信息。 8.参加科学和工程展览会 在课余花点时间展示你的努力和聪明才智。参加科学和工程展览会是一个很好的方式，这不仅可以展示你的工作成果，还可以从你周围的人那里汲取灵感。第十届“美国科学与工程节”（USA Science & Engineering Festival）将于2020年4月24日至26日在华盛顿特区举行，主题是“STEM愿景”，将通过数千实践活动、表演和机会，把各个年龄段的学生聚集在一起。 9.申请研究生院和专业学校或飞行员培训项目 为你的未来做好计划。如果你想成为一名宇航员，获得高水平学位是必备条件。宇航员必须完成STEM领域的硕士学位，正在攻读博士学位，或者持有医学或骨科医学领域的博士学位。申请研究生院，进一步接受教育，为太空生活做好准备。也可以通过另一种方法获得宇航员资格，即完成一个经认证的试飞员学校项目。 10.参加STEM课程和社团 尚未达到大学或研究生水平？参与STEM相关的课程和活动以及迈出走向宇航员职业的第一步愈早愈好。选择与你的目标相契合的科学、数学和编程课程，并加入与STEM相关的社团和课外活动。若你的学校或社区不提供你所感兴趣的社团，那就自己创立一个吧！ 随着NASA继续推进阿尔忒弥斯计划和宇航员招募工作，你们将是其关键组成部分。作为STEM工作人员，有朝一日你们可以将人类送往遥远的世界。通过OSTEM的各类资源，欢迎你们加入NASA迈向月球…甚至更远世界的旅程。 关于NASA STEM的更多信息，请关注NASA的推特：@NASASTEM on Twitter 以及 NASA STEM for Students on Facebook。 来源： https://www.nasa.gov/feature/10-ways-students-can-prepare-to-beanastronaut

美国航空航天局（NASA）新视野号任务的数据，为我们提供了小行星（planetesimal）和行星（行星组成结构）形成方式的新见解。 阿罗科斯（Arrokoth），别称“天涯海角”（Ultima Thule）。 图片来源：Quapan/Flickr, CC BY-SA 在2019年1月1日，新视野号任务拍摄了2014 MU69的图像，这是一个距离太阳66亿公里的小天体，也是有史以来人类航天器访问过的最遥远天体。根据形状，这一天体常被描绘成“雪人”、“保龄球”或是“花生”。在上面的图片里，我们看到的是太阳系中最古老、最原始的天体之一。 虽然只用了几分钟的时间，新视野号就以3500公里的最近距离飞越了这颗神秘的天体，但是在这短短的几分钟时间里新视野号物尽其用，记录了大量宝贵的信息。由于新视野号与地球相距甚远，且数据传输速度相对缓慢，这几分钟记录的数据花费了好几个月才顺利从航天器下载下来。 而现在，新视野号的任务团队在《科学》（Science）上发表了一系列研究论文，并于2月13日在西雅图举行的美国科学促进会（American Association for the Advancement of Science，AAAS）年会的媒体发布会上作了报告，向我们展现了虽然记录时间只有短短的几分钟，但经过精心地策划和协调后，我们可以了解到的信息与新知有多丰富。这些论文对它进行了详尽的描述，它的形状没有发生改变，仍然是“雪人”或“花生”的样子，但现在我们知道了为什么它会是这样的形状。相关的解释将帮助我们更多地了解那些太阳系中从始至终变化甚微的天体。 美国西南研究所（Southwest Research Institute）新视野号任务的首席研究员艾伦•斯特恩（Alan Stern）表示：“它是人类航天器探索过的最遥远、最早期、最原始的天体，因此我们知道它会带给我们一个独特的故事，它将教会我们小行星是如何形成的，我们相信这一结果标志着在理解小行星和行星的整体形成方面有了重大进步。” 这一天体位于柯伊伯带（Kuiper Belt），“柯伊伯带天体”形成了一条密集的中空圆盘状小天体带，延伸到海王星的轨道之外。它是太阳系形成过程中的低温、岩石态的残留碎片；这枚问题天体的颜色颇深，略带红色，它的双瓣状外观类似于67P /丘留莫夫-格拉西缅科（67P / Churyumov-Gerasimenko）彗星，这是欧洲空间局（ESA）极为成功的罗塞塔号（Rosetta）任务的探索目标。 “阿罗科斯”——来自天空的灵感 在深入了解这个36公里长的天体可以带给我们的信息之前，我们应该先弄清楚如何正确地称呼它。它叫什么？它的正式名称仍然是2014 MU69，但是，与其他的重要天文学物体一样，它被赋予了一个更朗朗上口的名字。新视野号完成飞越的好几个月后，2014 MU69被称为“ Ultima Thule”，意为“天涯海角”（遥远的土地），而2014 MU69无疑曾是（现在也是）真正意义上的“天涯海角”。 但是这个别称颇具争议，因为它与纳粹主义相关联，根据极右翼极端主义，“图勒”（Thule）曾被作为“雅利安人”（Aryan race）原始起源地的名称。新视野号团队也表示希望能有一个更为具体的名称。2019年11月，国际天文学联合会（International Astronomical Union，一个监督天文学物体命名的组织）同意将2014 MU69正式命名为“ 阿罗科斯”（Arrokoth）。 为什么是阿罗科斯？浩渺的星空给一代又一代的文人和音乐创作者带来了无限灵感，它为神话与传说提供了背景，是天文爱好者们无价而又免费的全景观测图。天空广阔无垠，无边无际，正因如此，当新视野号任务团队在寻找“天涯海角”的正式名称时，他们向天空寻求了灵感。 阿罗科斯是一个美洲原住民术语，意为“天空”，正如斯特恩解释说：“‘Arrokoth’这个名字反映了仰望天空所获得的灵感，以及对于地球周围恒星和行星世界的遐想。” 温柔的合并 回到阿罗科斯的外形上，它是一种双瓣连接物，也就是说它拥有两瓣连在一起的结构。在新视野号刚完成飞越的时候我们就已经知道这一点了，但现在，研究人员又收到了分辨率更高的图像，从中我们可以看到阿罗科斯的表面非常平滑，少有坑穴。 阿罗科斯的表面颜色均匀、成分均一，表明这个柯伊伯带天体是由太阳星云（solar nebula）中一小块均匀的物质云所形成的，而不是来自太阳星云中更为离散部分的混沌物质。并且，前者支持了一种理论，那就是阿罗科斯形成于太阳星云内的云层局部塌陷之中。不同于小行星在等级式吸积中的高速碰撞，在粒子云塌陷中，粒子会缓慢融合并逐渐变大。 图片来源：NASA / 约翰•霍普金斯大学应用物理实验室（Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory）/西南研究所/罗曼•特卡琴科（Roman Tkachenko） 其中最重要的一点是两个瓣状结构的连接方式，这两瓣之间的连接部分轮廓清晰，并且在现有的图片里看起来非常平滑，没有任何裂缝存在的迹象，这表明自行星形成时代结束以来，阿罗科斯的表面一直保持完好无损。这一点很重要，因为如果两个瓣状结构是由强烈的冲击撞连在一起的，或者是来自较大物体撞击留下的碎片，那么裂缝就必然会存在。 斯特恩说：“我们发现的所有证据都指向粒子云塌陷模型（particle-cloud collapse model），几乎排除了阿罗科斯是由等级式吸积（hierarchical accretion）形成的，也由此推断出其他小行星的形成方式。” 可能的解释是，两个瓣状结构一开始就被引力“绑”在了一起，在碰撞之前以较小的相对速度各自缓慢旋转；并且撞在一起时的速度也很缓慢，大约只有几米每秒；碰撞时还存在足够的气体作为缓冲，减慢两部分的旋转速度并帮助它们一起移动：这样一来才产生了如此“温柔”的撞击合并。 利用新视野号所有可用的、从多个角度拍摄的阿罗科斯图像，科学家对它的三维形状进行了成像，如上面的动画所示。阿罗科斯的形状让我们能进一步了解它的起源，每个瓣状结构都呈扁平形状，它们的极点和赤道都非常紧密地对齐，表明这两个瓣状结构是有序、轻柔地结合在一起的，并且来自同一个粒子云坍缩。 视频来源：NASA /约翰•霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所/詹姆斯•塔特尔•基恩（James Tuttle Keane） 尽管目前我们将这两个瓣状结构各自看作是单一的物体，而不是更小单元的累加，它们内部的颜色、倾斜度和平滑度仍不尽相同，相应的变化也能绘制成不同的地形特征。依据现有的信息，我们还不足以确定这些单元是否具有不同的矿物学性质，但是数据表明，即使颜色的变化非常微妙，它们也还是能被区分开来。 阿罗科斯的表面被甲醇冰和复杂的有机化合物沉积物所覆盖，这些有机物很可能是直接从太阳诞生的原始云（primordial cloud）中衍生出来的物质，混合在表面的辐射驱动反应产生的更为复杂的化合物中。尽管尚未在阿罗科斯上发现水和氨冰，但它们可能存在于尘埃和有机物的表层下方。另一方面，鉴于柯伊伯带极低的温度，阿罗科斯上不太可能有任何生命存在。 阿罗科斯的两个瓣状结构可能分别是由原始云中的尘埃聚集而成的，这让它成为了太阳系的“第一代居住者”，在过去45.67亿年的时间里，它一直过着无人搅扰的悠闲生活。 NASA行星科学部（Planetary Science Division）主任洛丽•格莱兹（Lori Glaze）说：“对于已经非常成功且具有历史意义的任务而言，这确实是一个令人振奋的发现， NASA的新视野号接二连三的发现令人震惊，因为它重塑了我们对太阳系中的行星体在整个宇宙中形成方式的认识和理解。” “天空”并不是新视野号任务的极限，即便阿罗科斯的相关数据还没有全部传回地球，新视野号仍在马不停蹄地奔向它的下一个目标，以每小时近31 300英里（50 400公里）的速度深入柯伊伯带。而下一个目标又会是怎样的形状呢？雪人？葫芦瓢？还是花生？ 参考来源： [1]https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-team-uncovers-a-critical-piece-of-the-planetary-formation-puzzle [2]https://theconversation.com/why-the-most-distant-object-ever-visited-looks-like-a-snowman-flyby-delivers-results-131797 [3]https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aay3999 [4]https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aay3705