天鹅座货运飞船对接空间站
4月19日天鹅座货运飞船被空间站机械臂捕获后，对接团结号节点舱(Unity module)的延时视频。（视频来自NASA video）
在流星的撞击下，月球表面出现了“喷泉”
来自美国航空航天局（NASA）和位于马里兰州劳雷尔的约翰•霍普金斯大学（Johns Hopkins University）应用物理实验室（Applied Physics Laboratory）的研究人员声称，撞击月球的流星群（meteoroid stream）给月球大气注入了暂时性的水蒸气。 这一发现将有助于科学家探索月球上水的历史。月球上的水为未来长期月球任务，以及人类深空探索提供了维持人类活动的资源。已有多种模型证明，流星体在撞击月球时会将月球中的水释放出来，形成水蒸气，但科学家一直没有观察到相应的现象。 现在，在月球大气及尘埃环境探测器（Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer，LADEE）收集到的数据中，研究团队发现了数十个月球上的水释放事件。LADEE是NASA的月球探测和技术示范任务，围绕月球运行，收集与月球稀薄大气结构和组成相关的详细信息，并确定在这个过程中，月球上的尘埃是否有被带入到大气中。 来自LADEE航天器的数据显示：月球表面会定期释放出水。 版权：NASA/戈达德（Goddard）/丹•加拉格尔（Dan Gallagher） [rml_read_more] 在流星雨期间，当微流星体穿透月球干燥表面，并撞击到下方的水合层时，水就从月球中释放并喷射出来。 版权：NASA/戈达德（Goddard）/丹•加拉格尔（Dan Gallagher） 这一艺术概念动画显示了穿过地球和月球的流星雨，使得LADEE（动画中未显示）能够探测到月球上水分子信号的峰值。 版权：NASA/戈达德（Goddard）/丹•加拉格尔（Dan Gallagher） 科学家发现，在流星雨期间，月球中正释放出水。当彗星碎片撞击月球时，这种小碎片会在月球土壤中产生一种冲击波。如果冲撞的碎片足够大，这种冲击波会破坏月球干燥的上层土壤，并释放出下方水合层（hydrated layer）中的水分子；在进入稀薄的月球大气层时，LADEE太空船探测到了这些水分子。这一发现给未来的月球探索提供了潜在的水资源，同时也让我们对月球的历史地质和演化过程的认识和理解上升了一个层次。 “对于绝大部分这样的‘撞击喷泉事件’，我们找到了相应的已知流星群，但这项研究真正令人瞠目结舌的部分是：我们同时还找到了此前从来没发现过的四个流星群存在的证据。”迈赫迪•本纳（Mehdi Benna）说道。本纳来自NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德航天中心（Goddard Space Flight Center），以及马里兰大学巴尔的摩分校（University of Maryland Baltimore County），同时也是本次研究的主要作者。该研究发表在《自然•地球科学》（Nature Geosciences）期刊上。 LADEE探测到的、最新确认的流星群，于2014年1月9日、4月2日、4月5日以及4月9日出现在月球上。 LADEE太空船（左）探测到的月球上喷涌的水蒸气（右）艺术概念图，由流星体撞击月球引发。 版权：NASA/戈达德/概念图像实验室（Conceptual Image Lab） 现有的数据表明，月球上存在水分子（H2O）以及羟基（-OH，与H2O的性质相似，比H2O更活泼）。但关于月球上水的起源，不论是水是否在月球上广泛分布还是水在月球上存在的数量，争议仍然无休无止。 “大部分时间里，月球大气中都不存在数量可观的H2O或是-OH，”理查德•埃尔菲奇说道，“但当月球运行到穿过其中一段流星群中时，引发的水蒸气喷涌就足以让我们探测到了；然后，相应的流星群撞击事件结束之时，也即H2O或-OH隐退之时。”埃尔菲奇来自NASA位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）。 月球科学家常常用术语“水”（water）来指代H2O和-OH。未来的月球探索任务可能会解决月球上究竟有多少H2O和多少-OH的存在。 LADEE由NASA位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心建造和管理，利用戈达德航天中心建造的中性质谱仪（Neutral Mass Spectrometer）来探测月球水蒸气。LADEE太空船围绕月球运行的时间起于2013年10月，止于2014年4月，在此期间收集了月球大气结构和组成相关的详细信息，实际上相比于“月球大气”，更准确的说法是“月球外层”（exosphere）——笼罩在月球周围的一层稀薄气体。 为了将水从月球的水合层中释放出来，撞击月球的流星体至少必须砸进月球表面以下3英寸（8厘米）的深度。在月球干燥的表层土壤之下，有一个很薄的过渡层，再往下就是水合层，在水合层中，水分子可能会附着于一些土壤和被称作风化层（regolith）的岩石上。 基于对“月球外层”中的水分子测量，研究人员计算出了水合层的含水量：浓度约为200 – 500 ppm（part per million，用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度，也称百万分比浓度），即质量百分比约为0.02% – 0，05%；比地球上最为干燥的土壤含水量还要低得多。这一测量结果与早期的研究结果一致。月球大气的含水量如此之低：如果想要收集16盎司（约473毫升）的水，需要对超过一吨的月球风化层土壤进行处理。 由于月球表面的物质结构非常松软，所以即使是很小一块、直径仅半英寸（5厘米）的流星体，也能穿透月球表层土壤，释放出少量的水蒸气喷流。流星体的每一次撞击，都会引起一个小冲击波在月球表面小范围传播，释放出周围土壤中的水。 当流星群撞击月球表面，流星体如雨般降落之时，从水合层中释放出的水就会进入“月球外层”，并分散开来直至布满这层稀薄的月球大气。其中大约三分之二的水蒸气会逃逸进入太空，而剩下的三分之一则会回落到月球表面。 这张信息图显示了月球水循环，依据的是LADEE太空船上中性质谱仪的最新观测结果。在月球表面，干燥的表层土壤之下是水合层，来自流星体的撞击会释放出其中的水分子。被释放进入月球稀薄大气的水分子，一部分逃逸进入太空，另一部分则重新沉积到月球表面的其他地方。这些水分子的一部分来源于太阳风（solar wind）和月球表面的化学反应，另一部分来源于撞击的流星体本身。然而，为了平衡流星撞击损失的水分子，月球水合层需要从更深层的古老蓄水层中补充水分。 版权：NASA戈达德/迈赫迪•本纳/杰伊•弗里德兰德（Jay Friedlander） 在月球两极附近陨石坑冷暗区域周围的“冷阱”（cold trap）中，沉积着少量的冰，而上述的发现有助于解释这些冰的存在。月球上已知的大部分水都位于冷阱之中，由于冷阱的温度极低，水蒸气和其他挥发性物质运动到这一区域时，会在很长一段时间（可能长达数十亿年）内保持稳定。流星体的撞击能将水分子送入或带离冷阱。 研究团队排除了一种可能，那就是所有探测到的水都来自流星体本身。 “我们知道一定有一部分水是来自月球的，因为释放出的水量大于撞击月球流星体上的水量总和。”论文的第二作者达娜•赫莉（Dana Hurley）说道，赫莉来自约翰•霍普金斯大学应用物理实验室。 分析表明，流星体撞击释放水的速度，大于太阳风冲击月球表面反应生成水的速度。 “损失的水分子可能拥有着古老的历史，要么可以追溯到月球形成之初，要么在月球历史的早期就已经沉积下来了。”本纳说道。 NASA正与商业和国际合作伙伴一同计划着月球探索的回归项目，以扩大人类在太空中的布局，并找寻新的科学知识和机遇。 参考： [1]https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/ladee-lunar-water/ [2]https://www.nature.com/articles/s41561-019-0345-3
哈勃29岁生日贺图：南蟹状星云
为庆祝NASA哈勃太空望远镜发射29周年，天文学家们捕捉到了色彩斑斓的南蟹状星云（Southern Crab Nebula）。 这个星云（正式名称为Hen 2-104）位于南半球的半人马座（constellation of Centaurus），距地球数千光年。它看起来有两个嵌套的沙漏形结构，由双星系统中的一对旋转的恒星“雕刻”而成。这对组合有一颗老化的红巨星（red giant）和一颗“已凉”的白矮星（white dwarf）。红巨星外层正在脱落，有一些会被白矮星的引力吸过来。 结果是，两颗恒星都嵌在它们之间气体构成的盘（disk）中。这层物质带限制了气体的流出，使其只能在盘上方或下方加速离开，便形成了沙漏状的星云。 由气体和尘埃构成的气泡在边缘看起来最亮，给人一种“蟹腿”的错觉。这些“腿”可能是流出物质撞击周围星际气体和尘埃的地方，也可能是红巨星早些时候脱落的物质。 [rml_read_more] 上图描绘了由南蟹状星云的沙漏结构，由中心的双星喷射出一对巨大的双极气泡形成。气体分散得太稀薄，无法拍摄沙漏的整个形状。相反，气泡在边缘看起来最亮，给人一种“蟹腿”结构的错觉。两颗恒星很可能镶嵌在一个“物质盘”中，盘状结构限制并引导系统中的气体流出。盘状结构同时也发出了双射流，当它们猛烈撞击星际物质时，便在远离系统的地方形成结状（knots）。 Credits: NASA, ESA, and A. Feild (STScI) 这种“流出（outflow）”可能只持续几千年，只是系统寿命的一小部分。这意味着，外部结构可能只有几千年的历史，但内部的沙漏结构一定是最近的流出事件。这颗红巨星最终会塌缩（collapse）成白矮星。之后，这对白矮星将照亮一层气体，叫做行星状星云（planetary nebula）。 这个系统最初被发现是在上世纪60年代末，人们认为它是一颗普通的恒星。1989年，天文学家们利用智利欧洲南方天文台（European Southern Observatory）的拉西拉天文台（La Silla Observatory）拍摄到了由对称气泡形成的星云，大致呈蟹状。 哈勃在1999年拍摄了这个星云，揭示了它复杂的嵌套结构。这些最新的图像是在2019年3月拍摄的，使用了哈勃最新、最清晰的探测器第三代广域照相机（Wide Field Camera 3）上的各种滤色镜（color filter）。这是一张合成图，包含星云中各种颜色的发光气体：红色是硫、绿色是氢、橙色是氮、蓝色是氧。 上图说明了哈勃太空望远镜的光谱观测如何用于研究南方蟹状星云的化学组成。被这对恒星的辐射激发后，这些元素（氢、硫、氧、和氮）分别发出不同颜色的光。 Credits: NASA, ESA, and J. DePasquale (STScI) 哈勃于1990年4月24日在发现号航天飞机（space shuttle Discovery）上发射。不受地球大气层扭曲作用（distorting effects）的影响，哈勃望远镜以近紫外（near-ultraviolet）、可见（visible）、和近红外（near-infrared）光观察宇宙。在过去的29年中，太空望远镜的突破性发现几乎彻底改变了天文学（astronomy）和天体物理学（astrophysics）的所有领域。哈勃有许多具有里程碑意义的成就，其中包括制作不断演化的宇宙的深空视图，在附近的恒星周围找到行星形成的圆盘，化学探测绕行其他恒星的行星大气层，识别出邻星系中心的第一个超大质量黑洞，以及提供宇宙加速膨胀的证据（可能由太空结构中某些未知能量来源驱动）。 哈勃太空望远镜是NASA和ESA（欧洲航天局）的国际合作项目。NASA的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜。太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃的科学运营。STScI由华盛顿特区的大学天文研究协会（AURA）为NASA运营。 有关南蟹星云和哈勃望远镜的图像，视频和更多信息，请访问： http://hubblesite.org/news_release/news/2019-15 https://www.nasa.gov/hubble https://www.spacetelescope.org/news/heic1907
终于找到了宇宙中的第一种分子
插图展现了行星状星云NGC 7027和氦化氢分子。在这个行星状星云中，SOFIA探测到氦化氢，它是氦（红）和氢（蓝）的结合，是早期宇宙中形成的第一种分子。这是第一次在现代宇宙中发现氦化氢。 Credits: NASA/SOFIA/L. Proudfit/D.Rutter 经过数十年的探索，人们首次在太空中探测到第一种在宇宙中形成的分子。科学家利用世界上最大的机载天文台（airborne observatory），NASA的同温层红外线天文台（Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy，SOFIA），在我们自己的星系中发现了它的信号。 宇宙很年轻时，只有几种原子存在。科学家认为，大爆炸（the big bang）后大约10万年，氦和氢结合起来，首次制造出一种叫氦化氢（Helium hydride）的分子。现代宇宙中应该存在氦化氢，但直到现在才被发现。 [rml_read_more] SOFIA在行星状星云（昔日像太阳一样的恒星的“残骸”）NGC 7027中发现了现代氦化氢。NGC 7027距天鹅座（constellation Cygnus）3000光年，具有允许这种神秘分子形成的条件。这一发现证明了氦化氢实际上可以存在于太空中，同时也证实了我们对早期宇宙化学的基本理解的关键部分，以及它如何在数十亿年后演变成今天这般复杂的化学结构。研究结果发表在本周的《自然》杂志上。 “这种分子潜伏在那儿，我们需要正确的仪器在适当的位置进行观测，SOFIA就完美地做到了，”SOFIA科学中心（位于加州硅谷）主任Harold Yorke说道。 今天，宇宙充满了大而复杂的结构，例如行星、恒星和星系。但是130多亿年前（大爆炸之后），早期的宇宙很热，只有几种原子，主要是氦和氢。当原子结合形成分子时，宇宙才能够冷却并开始形成其他结构。科学家推断，氦化氢是第一个原始分子。 冷却开始后，氢原子便可以与氦化氢相互作用，从而产生分子氢——主要负责形成第一波恒星的分子。恒星继续制造更多元素，构成我们今天化学结构丰富的宇宙。但问题是，科学家们无法在太空中找到氦化氢。直到现在，化学诞生的第一步终于得到证实。 “数十年来，星际空间中缺乏氦化氢存在的证据一直是天文学中的困境，”马克斯普朗克射电天文研究所（Max Planck Institute for Radio Astronomy，位于德国波恩）的Rolf Guesten说，他是该论文的第一作者。 氦化氢是一种“很难搞”的分子。氦本身是一种惰性气体，因此不太可能与任何其他种类的原子结合。但是在1925年，科学家们通过诱导氦气与氢离子共享其中一个电子，能够在实验室中创造出这种分子。 后来，在20世纪70年代后期，研究NGC 7027的科学家认为这种环境可能恰好形成氦化氢。来自“老去恒星”的紫外线辐射和热量刚好提供了条件。但他们的观测结果并无定论。随后的研究暗示该分子的存在，但一直检测不到。所使用的太空望远镜没有特定的技术，未能从星云中其他分子的混合物中提取出氦化氢的信号。 2016年，科学家们向SOFIA寻求帮助。SOFIA的飞行高度达到14公里，在地球大气层上方进行观测。但不同于太空望远镜的优势在于，它在每次飞行后会返回。 “我们能够更换仪器并安装最新技术，”SOFIA副项目科学家Naseem Rangwala表示，“这种灵活性使我们能够改进观测并回应科学家最迫切的问题。” 最近SOFIA上升级的一种仪器称为German Receiver at Terahertz Frequencies （或GREAT），上面增加了以前望远镜没有的氦化氢的特定频道。该仪器像无线电接收器一样运作：科学家们调整正在搜索的分子的频率，类似于用调频收音机找电台。当SOFIA进入夜空时，科学家们正在实时读取仪器中的数据。终于，氦化氢的信号清晰地出现了。 “第一次在数据中看到氦化氢是非常令人兴奋的，”Guesten说，“这为长期的搜索带来了一个欢乐的结局，并消除了我们对早期宇宙中基础化学的理解的疑虑。 机载天文台SOFIA的科学家发现了宇宙中形成的第一种分子。他们在天鹅座附近的行星状星云中发现了氦和氢的化合物，称为氦化氢。这一发现证实了我们对早期宇宙化学的基本理解的关键部分，以及它如何在数十亿年后演变成今天这般复杂的化学结构。 Credits: NASA/Ames Research Center SOFIA，即同温层红外线天文台，是一架波音747SP喷气客机，经过改装后可以携带直径67米的望远镜。这是NASA和德国航空太空中心（DLR）的联合项目。NASA的艾姆斯研究中心（Ames Research Center，位于加利福尼亚州硅谷）与大学空间研究协会（Universities Space Research Association，总部位于马里兰州哥伦比亚）以及斯图加特大学的德国SOFIA研究所（DSI）合作管理SOFIA项目、科学、和任务运营。该航天器由NASA的阿姆斯特朗飞行研究中心（Armstrong Flight Research Center，位于加利福尼亚州帕姆代尔）维护和运营。 参考： https://www.nasa.gov/feature/the-universe-s-first-type-of-molecule-is-found-at-last/
NASA计划开展行星防御任务
近期，NASA计划将一艘小型飞行器直接发射到小行星上，他们已选定SpaceX作为合作伙伴，由后者发射其“双小行星重定向测试”（Double Asteroid Redirection Test， DART）探测器任务。按照计划，该探测器将于2021年6月发射。 这项开创性的任务旨在通过让探测器高速撞向小行星，从而使其偏离轨道。2021年，DART探测器将搭载猎鹰9号从加州范登堡空军基地发射升空，预计将于2022年10月抵达距离地球1100万公里的双星小行星Didymos。 NASA在4月12日公布，他们已选择SpaceX为即将到来的DART任务提供发射服务。这标志着马斯克在短短几天内又取得了一项成就。就在此前一天，SpaceX第二次成功发射猎鹰重型火箭，完成了这枚巨型火箭的首次商业任务。 [rml_read_more] DART任务的成功取决于所谓的“动力撞击器”，即长2.4米的航天器，它带有太阳能电力推进装置。DART任务的目标是近地双星小行星Didymos，其宽度约800米。 这对双星小行星中的一个天体是一颗卫星，其宽度只有150米。NASA称，这是“更加典型的小行星体积，可能对地球构成更常见的威胁”。 “DART探测器将借助机载摄像机和先进的自主导航软件，以约每秒6公里的速度撞向这颗小卫星，从而实现动力撞击，”NASA称，“这次碰撞将使小卫星在围绕主天体运行轨道上的速度改变百分之零点几，足以用地球上的望远镜测量。”截至目前，包括发射服务在内的成本预估为6900万美元。 如何阻止小行星撞向地球？ 如果现在有一颗小行星正面朝向地球飞来，以NASA目前的能力无法使其偏离轨道，但他们能尽可能地减轻撞击，并采取保护生命和财产的措施，包括疏散受灾地区和转移关键的基础设施。 了解小行星的运行轨迹、大小、形状、质量、物质组成等将有助于科学家确定可能撞击事件的严重程度。当然，减轻损害的关键是尽早发现潜在威胁。 NASA目前同时在开展一项通过探测器阻止小行星与地球相撞的任务，该探测器只有冰箱大小。计划于2024年对一颗体积较小且不具威胁性的小行星进行测试。这是用于行星防御的小行星偏转技术的首次演示。 双星小行星重定向测试（DART）将使用一种称为动力撞击器的技术，即撞击小行星以改变其轨道。这次撞击只能在很小的幅度改变小行星总速度，但如果在预测撞击之前做好充足准备，那么随着时间的推移，这一微小的推力将会使小行星显著偏离地球的轨道。
NASA将以可持续的方式再次前往月球
不同于50年前的阿波罗登月计划，NASA将与美国公司和国际合作伙伴一道，努力在未来十年内在月球上建立一个可供人类永久存在的基地。揭示新的科学发现，为私营企业建设月球经济，以及前往更遥远的火星打下基础(来自NASA Video)。
基因表达发生不可逆变化？NASA“双胞胎研究”揭开太空生活对人体的改变
美国航天航空局（NASA）开拓性的“双胞胎研究”（Twin Study）完成了综合性研究的最后阶段，相关的综合性研究论文已于4月12日发表在同行评议期刊《科学》（Science）上。 双胞胎研究者们 版权：NASA 这一具有里程碑意义的“双胞胎研究”聚集了全球范围内的十个研究团队，共同观察被置于太空飞行风险中时，人类在生理、分子和认知水平上可能发生的变化。通过对比身处太空中的宇航员斯科特•凯利（Scott Kelly，现已退役）和他同一时段身处地球的同卵双胞胎兄弟马克•凯利（Mark Kelly，同为已退役宇航员），这项研究得以圆满完成。 如今已经退休的双胞胎宇航员斯科特•凯利和马克•凯利，他们是NASA“双胞胎研究”的研究对象。斯科特（右）在太空中生活了一年的时间，与此同时马克（左）则作为对照组留在地球上。研究人员调查了太空旅行对人体造成的影响，相关论文现已发表在《科学》上。 版权：德里克•斯托姆（Derek Storm），www.derekstorm.com [rml_read_more] “双胞胎研究”的结果揭示的一些数据颇有趣味、意料之外但又积极乐观，阐明了一名人类个体在极端太空环境中是如何适应的。在国际空间站中度过六个月之后，人类的身体会发生怎样的变化呢？NASA已经对此有了一些了解，然而，斯科特•凯利这一为期一年的任务仅仅只是更长时间太空探险的敲门砖，是为了像往返时间长达3年之久的登陆火星这样的任务所做的研究准备。 NASA将“双胞胎研究”认定为第一项比较同卵双胞胎宇航员分子水平概况的研究；同时，一种整合十个团队研究的方法也得到了建立。同卵双胞胎拥有相同的基因组成，因此双胞胎研究为科学家提供了一种有效的方式，来探索周围环境对我们健康的影响，同时排除来我们大多数人作为个体时自然发生的身体变化的影响。斯科特在这项研究中作为被测试的实验组，而马克则作为基线对照组，用于对比在地球上相应的测试结果。 多个团队对他们进行了对比研究，研究结果显示，在太空飞行任务结束后，Scott Kelly大部分白血细胞中的基因表达恢复到了基准水平，但仍有约7%的基因表达存在变化。 版权：NASA 十个研究团队得出的结果总结如下 这些数据可能会用于未来几十年的太空探索，因为NASA所追求的是确保宇航员的健康和安全，以便更好地克服太空探索带来的挑战。 图片左侧和中部：拥有相同基因组成的双胞胎受试者（分别身处地球和太空），在飞行前（preflight）、飞行中（inflight）以及飞行后（postflight）共接受了25个月的表征，表证范围覆盖了10个广义生物医学性质。 图片的右侧：所有的数据经过整合，作为未来太空任务的各种生物医学指标。（同心圆由内向外依次表示：细胞因子、蛋白质组、转录组、甲基化组。） 版权：DOI: 10.1126/science.aau8650 版权：NASA 端粒（Telomere）：每条DNA（也被称作脱氧核糖核酸；细胞染色体中的核酸，含有细胞编码的遗传指令）链的末端都拥有一种被称为端粒的特殊结构，它保护着我们的染色体，就像跳绳两端的塑料手柄保护着跳绳一样。随着我们年龄的增长，端粒的长度往往会越来越短；然而，生活方式、压力以及环境因素也会对端粒缩短发生的概率造成影响。在NASA的“双胞胎研究”中，最引人注目的一个发现就是，太空飞行期间以及着陆后的几天内，斯科特的端粒长度动态发生了改变。这一调查的结果可能有助于评估人类的一般健康状况，并识别出潜在的长期风险。 免疫组织（Immunome）：斯科特接种了三次流感疫苗，每隔一年接种一次；第一次接种是在地球上，第二次则在太空中（同时他也是第一名在太空中接种疫苗的宇航员），第三次接种的时候他又回到了地球。这项研究发现，斯科特的身体对疫苗的反应良好；这一发现意义重大，因为这让NASA更加相信，在长时间的太空任务期间，如果接种疫苗是必要的，人类的免疫系统也能在太空中作出适当的反应。 基因表达（Gene Expression）：在斯科特执行太空任务之前、期间和之后，所采集的样本揭示了他体内基因表达的一些变化。当然，一直身处地球上的马克也经历了正常范围内基因表达的变化，但他的基因表达变化与斯科特的有所不同。斯科特所经历的变化可能与他在太空中的长期滞留有关：其中大部分（约91.3%）的基因变化在他返回地球后恢复到了基线水平；然而，有一小部分变化过了6个月之后仍然存在。研究人员认为，有些观察到的DNA损伤是处于辐射环境下的结果。基因表达的数据为“双胞胎研究”中的其他发现也提供了证据和支持，包括人体对DNA损伤、端粒变化、骨骼形成以及免疫系统压力的反应。这一系列的发现有助于展现人体对极端太空环境的适应情况和适应能力，同时也能帮助研究人员更好地了解来自环境的压力因素对不同的基因活动会产生怎样的影响，从而更好地了解人类在太空中的生理过程。 认知（Cognition）：除了少数的例外情况，身处太空之时，斯科特的认知表现（例如心理警觉、空间方向感、情绪识别）相比身处地球的马克而言基本保持不变，这一点相当重要，因为这表明宇航员可以在持续时间更长的太空任务中保持较高水平的认知能力。然而，在斯科特返回并待在地球的6个月里，他的反应速度和准确度都出现了明显的降低，这一被观测到的认知能力变化，可能是由于斯科特需要对地球重力场重新进行适应和调整，也可能是由于他完成任务之后的日程安排过于繁重。 生物化学（Biochemical）：对斯科特的各种体征进行研究后发现，他的体重在太空飞行过程中减轻了百分之七，这可能是由于执行任务时，他的运动量得到了增加、营养饮食也有所控制；然而，他的卡路里消耗却比研究人员预期的低了30%。在斯科特进入太空的头六个月里，他体内骨骼的损坏-再生周期比正常情况下更短，也就是骨骼重塑的速度更快；但当他在后六个月里运动量减少时，骨骼重塑的速度又放缓了。血液和尿液样本的化学性质表明，在地球上时，斯科特的叶酸（folic acid，即维生素B-9）水平较低，但在太空飞行期间他的叶酸水平有了明显上升，这可能是因为太空饮食系统给他提供了更佳的食物选择。叶酸在人体内具有诸多重要的功能，包括支持DNA的合成；实际上，斯科特的叶酸水平与端粒动力学之间存在一定的相关性。这些研究数据证实：不论是在太空还是在地球，营养摄入都在人体健康的各个方面发挥着重要的作用。 版权：NASA 微生物组（Microbiome）：高度多样化的微生物组（即肠道中的细菌）通常与人体健康密切相关。研究发现，相对于在地球上，斯科特的肠道菌群在太空飞行期间产生了相当大的变化，这可能缘于在他空间站上摄入的食物[主要是冻干（freeze-dried）或热稳定的预包装食物]，当然，其他特定的太空环境因素也可能对此有所影响。当斯科特回到地球时，他的微生物组又恢复到了飞行前的状态，观察到他的肠道菌群逐渐恢复到正常水平着实令人心生宽慰。这项研究的结果或许能让研究人员更好地了解如何去改善宇航员整体健康状况，例如进一步调整他们的饮食，给有益的肠道细菌提供更好的生长环境。 表观基因组学（Epigenomics）：这项研究考察了双胞胎宇航员身处的环境对体内DNA甲基化（DNA methylation）的影响，DNA甲基化是表观遗传（epigenetic）的现象之一，对人体内许多的生化反应都有重大影响。研究人员发现，斯科特的表观遗传现象在太空飞行期间发生了变化，但相对于身处地球上的马克来说，变化的程度相差不大。此外，斯科特体内大部分的表观遗传变化都发生在飞行任务的后六个月里，并且，在时间较短的任务中观察不到这些变化。斯科特的白细胞（white blood cell）状况表明，在某些基因上，或者说遗传物质所处的某些区域中，DNA甲基化在太空飞行期间发生了改变，而在他返回地球时又回到了基线水平；这些区域与在马克身上确认的区域不尽相同，这有助于研究人员找出对太空环境最为敏感的基因。这些结果为宇航员在长时间太空任务重的表观遗传测量开启了大门，或许还能判别太空飞行相关的身体变化是短暂的还是长期的，甚至能有助于确定出更好保护宇航员健康的预防措施。 代谢组学（Metabolomics）：代谢组学的研究探寻了两人动脉粥样硬化（atherosclerosis，由斑块积聚导致的动脉壁内部变窄）的迹象，这种病变可能由太空飞行期间的炎症和氧化应激（oxidative stress）所引起。利用劲动脉的超声波成像以及血液和尿液的采样，研究人员在斯科特执行太空任务期间和之后发现了炎症和颈动脉内壁增厚的迹象，而在马克体内则没有观察到这种变化；这一适应性变化是否可逆仍有待考察。这项研究的结果有助于研究人员更好地了解长时间太空飞行对心血管系统的影响。 蛋白质组学（Proteomics）：蛋白质组学研究团队研究了两人体内液体的转移变化、眼睛结构以及尿液中的蛋白质。人体内液体的转变会引起蛋白质通路的变化，研究人员借此来考察这种变化是否会导致宇航员的某些视力问题。他们发现，相比于留在地球上的马克，在太空中时，斯科特蛋白质AQP2的水平有所上升，AQP2调解着人体内水的重吸收（reabsorption，人体尿生成过程的第2个过程，即经由肾小球滤过的原尿在肾小管内被进一步吸收的过程），是判断水合状态或脱水状态的一个有效指标。这些结果有助于解决太空飞行中带来的视力问题之谜。 整合组学（Integrative Omics）：最后，纵向整合的多层组学分析团队检查了从其他九个研究团队收集来的所有生物医学和分子数据，用来总结出一条最全面的观点，以描述太空飞行对人体的影响。研究人员发现，斯科特身上产生了三种强烈的炎症迹象，而有趣的是，其中有些迹象的水平在马克的身上也有所上升。 研究成果一瞥 版权：NASA “双胞胎研究”证明了：在适应太空飞行环境引发的多种变化时，人体具有坚韧且回复性强的适应能力。研究人员发现，在研究结束时，斯科特的许多人体反应都恢复到了太空飞行前的水平，包括免疫反应、表观遗传、肠道细菌、体重指标以及血清代谢物（serum metabolite）；有些指标在返回地球之后才受到了影响，包括炎症和免疫反应的一些指标；还有一小部分生理因素在实验结束时仍未恢复太空飞行前的水平，包括一小部分基因表达、端粒动力学、DNA损伤、颈动脉增厚、眼部变化以及一些认知功能。 地球上同样存在许多与压力相关的健康风险，“双胞胎研究”的结果可以用于为与之相关的疾病开发新的治疗方法和预防措施。例如，端粒研究或许有助于延缓减轻衰老和疾病的影响；蛋白质组学可能对创伤性脑损伤（traumatic brain injury）的研究带来新思路；对宇航员的研究也能让我们深入了解身体变化与疾病风险之间的相关性：这些还只是太空飞行研究能有利于我们人类的一小部分。 版权：NASA NASA对执行太空任务的宇航员有着极其严格的培训过程，会为他们在太空中的生活方式和工作方案进行全面的规划，在他们返回地球时还会提供顶级的康复和恢复计划。正是由于NASA采取了这些措施，宇航员也顽强地完成了它们，所以即使在太空中度过了一年的时间之后，宇航员的身体仍保持着坚韧和强大的适应能力。具有里程碑意义的“双胞胎研究”，或许能为NASA接下来几年的人体研究计划（Human Research Program）提供指导，因为宇航员在航天飞行任务中的健康和安全一直是NASA的优先考虑因素，特别是在执行国际空间站、月球、火星甚至更广阔宇宙中的长期任务时。 NASA的人体研究计划（Human Research Program，HRP）致力于发展最佳的方法和技术，以支持安全有效的人类太空旅行。HRP使用地面研究设施、国际空间站和模拟环境，来降低宇航员健康和表现的风险。探索性生物医学计划因此得以开发和实施，计划的重点是：揭示人类健康、状况和可居住性的标准; 制定应对对策和风险缓解措施; 先进的可居住性技术和医疗支持技术。 HRP共提供了300多项研究资助来支持创新的、科学的人体研究，资助的对象是来自著名高校、医院以及NASA研究中心的200多名研究人员，地理范围覆盖了美国的30多个州。 参考： [1]https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-twins-study-results-published-in-science-journal [2]https://science.sciencemag.org/content/364/6436/eaau8650 [3]https://www.nasa.gov/twins-study/meet-the-researchers [4]https://www.nasa.gov/twins-study/fun-facts-and-shareables
SpaceX重型猎鹰完成首次商业发射，并实现完美回收
今天是载人空间飞行国际日，SpaceX首次回收了三枚火箭，包含两枚助推器，一枚芯级火箭。北京时间今早6时35分，SpaceX在肯尼迪航天中心LC-39A平台，使用猎鹰重型火箭成功发射了Arabsat-6A卫星，目前卫星已经进入了轨道，另外SpaceX在LZ-1和LZ-2着陆区回收了两枚助推器，并在“当然我依然爱你”的海上驳船回收了芯级火箭。 两枚助推器的落地，稳稳的。 来源：SpaceX 芯级火箭成功着陆在，当然我依然爱你的海上驳船。 来源：SpaceX [rml_read_more] 来源：SpaceX 回收到的第一片整流罩 来源：马斯克推特 回收到的第二片整流罩 来源：马斯克推特 马斯克推特称，SpaceX回收了两片整流罩，并将在今年晚些时候的Starlink任务中复用。这两片整流罩，是直接从水中捞起来的，但是没有损坏。 这也是SpaceX首次成功回收整流罩，马斯克在复用的道路上又进了一步，一点点的实现了自己的梦想。 猎鹰重型火箭的首次商业发射的完整版，来自SpaceX。 这是猎鹰重型火箭的首次商业发射，成功后NASA发来贺电，恭喜SpaceX猎鹰重型火箭的成功发射和回收，并将继续支持不断增长的商业航天经济。
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”
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