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“人类为何至今仍未抵达木星?”

来源:维度科技网作者:范李更新时间:2021-11-23 16:11:04阅读:

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北京时间4月11日消息,据海外媒体宣传,50年前的4月2日,一台名叫hal的智能电脑在一艘开往木星的载人飞船上造成了巨大破坏。 这是作家亚瑟·克拉克写的科幻小说《2001太空漫游》中的情节。 同名电影成为宇宙时代初期的开山之作。

《2001太空漫游》上映时,美国正在努力加班把人类送到月球。 仅仅一年后的1969年7月20日,美国取得了这一成果。 木星还只是望远镜里的远景。 直到1973年,人类展开了对木星的太空飞行任务,先锋10号探测器成功地飞越了木星。 当然,这次任务没有人类参与。

随后,几个探测器相继飞越木星,其中两个在木星轨道周围停留了很长时间。 首先是美国航天局的伽利略任务,探测器在1995年到2003年间围绕木星旋转。 目前,木星探测的任务由美国航天局的朱诺号探测器负责,该探测器于年到达木星轨道。

但是人类呢? 为什么人类至今还没有到达木星?

首先是航天任务的资金和优先次序问题。 目前,美国宇航局的要点在于国际空空间站,也忙于开展人类重返月球任务和火星载人任务。 除此之外,还存在人类健康的重大问题。 木星的辐射环境对人类的生存非常不利。 朱诺号可以在很多保护下幸运地生存,但仍然不能长久。

nasa目前的放射线指南规定,宇航员累积受到的放射线量一生中患癌症的概率只增加3%。 根据此前nasa好奇心探测器提供的测量数据,在860天的火星任务(包括180天的旅行、500天的火星停留时间、180天的返程)中,宇航员可能会受到共计1.01希沃特的辐射,罹患癌症的概率增加5%。

但是木星的辐射环境可能比火星还要差。 年的一项研究表明,为了不产生大幅度的辐射,宇航员可能需要在木卫二的冰上工作。 这样的话,每年收到的辐射量可能只有0.3希沃特。 前面提到的火星任务年辐射量可能为0.43希沃特。 但是,无论是木卫二的表面,还是木星极强的辐射带,环境都要严峻得多。

人类受到高线量的辐射后,会出现呕吐、头晕、脱发等急性症状,重症者也有可能死亡。 但是,如果不发出放射线,或者在宇宙飞船上加上保护层,宇宙飞船的重量会大幅增加,宇宙飞船的发射会变得困难。 要制作合适的宇宙飞船防护层,可能需要使用更先进的技术。

朱诺号首席科学家、美国西南研究所的斯科特·波顿( scott bolton )指出,科学家从20世纪60年代末或70年代开始研究木星辐射带的危险性。 1968年的时候,大家都知道木星周围存在放射线和磁场,但谁也没想到那里的环境这么恶劣。

即使到了20世纪80年代,工程师在设计伽利略探测器时也低估了木星的辐射环境强度。

那里的环境非常恶劣。 nasa戈达德太空飞行中心的行星大气科学家艾米·西蒙( amy simon )在开展伽利略号任务时,发现探测器每次靠近木卫二和木星时都无法正常工作。 那个环境还没有准备好。 我们设计宇宙飞船和电子零件的理念也发生了改变。

辐射只是宇航员面临的众多挑战之一。 他们还必须考虑拥有足够的水,如何解决废弃物,如何应对与地球通信时的延迟问题等。 有些技术可能有用。 例如,将尿解决为饮用水的技术现在正在国际空之间进行测试。 通信延迟处理方案的测试也可能在近期进行。 迄今为止,在美国航天局的极端环境任务行动中,宇航员们已经尝试了有助于在水中处理这些问题的技术。

照片是“2001太空漫游”的宇宙飞船发现号的概念图。

非常优秀,有想象力

波顿从小就是克拉克的粉丝,还记得看《2001太空漫游》的经历。 太空在成为物理学家之前,波顿在高中时代是狂热的科幻小说爱好者,也是科幻小说读书俱乐部的成员。 克拉克是我喜欢的作家之一。 他措辞巧妙,非常出色,富有想象力。 他的作品中有很多对物理学的想法,我为此而深深喜欢。 波顿想起来了。

克拉克于2008年去世,享年90岁。 波顿在太空活动和nasa活动中见过几次面。 波顿难忘的邂逅之一是,克拉克2001年正式来到日本时,在《2001太空漫游》的小说上签了名,时间是2001年。

博尔顿先生把这次会面称为兴趣偶然。 因为谁也没想到波顿先生将来会成为木星探索项目的领导者。 克拉克签署的书里描绘了木星的任务。 但我记得波顿对克拉克表示深深的崇敬。 我告诉他,他影响了我的人生。

西蒙也记得小时候看这部电影的经历,当时电影上映几年了。 我一点也不理解。 她说。 但是,这部电影多而复杂的故事很有魅力,所以她之后看了好几遍,也读了同名的小说。

不断变化的认识

木星的环境非常多且复杂,直到今天,太空科学家都在努力研究其真相。 西蒙每年一次通过哈勃望远镜外行星大气遗产计划( opal )关注这颗行星。 这个计划每年收集太阳系外层行星的观测结果。 但是土星的观测今年才刚刚开始,负责土星观测的卡西尼号的任务去年就结束了。 )

只要你知道木星的系统,这个系统就会发生非常大的变化。 西蒙指出。 1992年至1994年间,舒必利·利维9号彗星与木星大气相撞后的变化就是一个有力的例证。 这让我们认识到,太阳系还在不断变化,绝非尘埃落定的系统。

西蒙根据木星的进一步观测,这个行星的大气也在变化。 暴风雨的大红斑缩小了,颜色也变了。 不久可能会完全消失。 云在移动,木星的带状斑也因此而不断变化。 西蒙补充说,科学家们正在努力研究木星的天气,但由于opal计划每年只观测木星一次,所以这几个不容易实现。 西蒙例如木星的公转周期为12个地球年,所以就像每月注意地球一次,根据这些数据进行天气预报一样。

博尔顿说,朱诺号探测器关注木星的时间很短,但有一些令人惊讶的发现。 例如,木星的大气深度似乎极其深。 科学家们对木星的极光和极地气旋也知道得越来越多。 木星的内部结构似乎也和科学家以前的预想不一样。

我以为木星可能有小岩质的核,也可能没有核。 波顿解释过,现在发现细胞核非常大,有些细胞核可能不是固体。

年以后,还将展开其他木星搜索任务。 这些任务以另一条线为重点。 木星被冰雪覆盖的卫星们。 直到1979年旅行者1号和2号飞过木星时,研究者们才意识到木卫二的冰层下可能有海洋。 现在,科学家们认为木卫三和木卫四也可能拥有海洋。 近年来,哈勃望远镜在木卫二身上也发现了可能由水构成的喷流。

欧空局的木星冰月探测器( juice )将于2022年发射,预计2029年到达木卫三、木卫四、木卫二。 此外,美国航空航天局正在加紧展开欧佩克( europa clipper )任务,预计发射时间将持续到2030年。

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