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NASA 韦伯太空望远镜将看到宇宙大爆炸之后形成的第一批星系,但是要做到这一点,它的仪器首先需要变冷——变得非常冷。4 月 7日 ,由 NASA 和 ESA 联合开发的韦伯中红外仪器(MIRI)达到了最终工作温度——低于 7 开尔文(-266 摄氏度)。与韦伯的其他三种仪器一起,MIRI 最初在韦伯网球场大小的遮阳罩的阴影中降温,降至约 90 开尔文(-183 摄氏度)。但是降到 7 开尔文以下需要电动低温冷却器。该团队实现了一个特别具有挑战性的里程碑,该里程碑被称为“夹点”,即仪器从 15 开尔文(-258摄氏度)降至 6.4 开尔文(-267摄氏度)。NASA 位于南加州的喷气推进实验室的 MIRI 项目经理 Analyn Schneider 表示:“MIRI 冷却器团队在开发夹点程序方面投入了大量努力。”“要进入关键活动,该团队既兴奋又紧张。最后是教科书般的程序执行,制冷器的表现甚至比预期的还要好。”低温是必要的,因为韦伯的所有四种仪器都能检测到红外光——波长略长于人眼所能看到的范围。遥远的星系、隐藏在尘埃茧中的恒星以及太阳系之外的行星都会发出红外光。但其他温暖的物体也是如此,包括韦伯自己的电子和光学硬件。冷却四个仪器的探测器和周围的硬件可以抑制这些红外辐射。MIRI 能检测到的红外波长比其他三种仪器都更长,这意味着它需要更冷。
美国总统拜登公布了下一财年的预算申请,NASA 成为大赢家。政府要求国会在 2023 年为该部门提供 259 亿美元资金,比 2022 财年获得的 240 亿美元增加了近 20 亿美元。对 NASA 的预算申请包括为阿尔忒弥斯计划增拨资金,目标是在这个十年晚些时候进行一系列人类登月。Human Landing System 的预算将从本财年的 12 亿美元增加到 15 亿美元,这让该计划可开使用第二家供应商。月球太空服的预算将从 1 亿美元增加到 2.76 亿美元。NASA 还将获得 4800 万美元启动在月球及外部区域开展人类探索活动。预算申请中所有的新增拨款都是 NASA 每年花费的数十亿经费的补充,这些经费都用于开发 SLS(太空发射系统)火箭和 Orion 宇宙飞船。阿尔忒弥斯计划的总预算将从 2022 财年的 68 亿美元增加到下一财年(从 2022 年 10 月 1 日开始)的 75 亿美元。这意味着 NASA 首次可获得完成阿尔忒弥斯计划登月的主要项目所需的全部预算。NASA 副局长 Bob Cabana 表示:“该预算让我们踏上了正确的道路。”除了阿尔忒弥斯计划之外,预算申请还将为 NASA 的科学计划提供资金,数量之高前所未有,这在很大程度上是由于“欧罗巴快船”任务超支。该任务将增加 7.03 亿美元,达到大约 50 亿美元,该任务将数十次飞掠过木星卫星欧罗巴。为了消化成本超支,其他几项任务将被推迟,包括探测近地小行星的 NEO Surveyor 任务。
NASA 宇航员 Mark Vande Hei 创造了美国宇航员在轨飞行 355 天的记录,周三与俄罗斯宇航员 Anton Shkaplerov 和 Pyotr Dubrov 一同搭乘联盟号飞船返回了被战争撕裂的世界。尽管美国和俄罗斯因为乌克兰战争而关系紧张,宇航员返回仍然遵循了惯例,NASA 的团队计划带着宇航员立即返回休斯顿。Vande Hei 和 Dubrov 是在去年 4 月 9 日搭乘联盟号飞船前往空间站,Shkaplerov 去年 10 月护送一个俄罗斯太空电影拍摄组后加入空间站。Shkaplerov 表示地面上的人有矛盾,但在轨道上他们是一个团队,空间站是友谊和合作以及未来太空探索的象征。
NASA 宣布,詹姆斯韦伯太空望远镜 3 月 11 日完成镜面校准,韦伯望远镜光学性能预计将达到或超过设立的科学目标。韦伯的光路没有严重问题,也没有可测量的污染或堵塞。它能够成功收集来自遥远天体的光线,并将其传输到仪器上。韦伯望远镜去年 12 月 25 日发射,由NASA、欧洲航天局和加拿大航天局共同研发,将帮助解决太阳系的谜团,观察其他恒星周围的遥远世界,探索宇宙的神秘结构和起源,以及我们在其中的位置。它是第一台在太空中使用分段主镜设计的望远镜。望远镜由 18 面可展开的镀金六边形镜片组成,涂了 48.25 克黄金。主镜直径 6.5 米,发射时它必须折叠起来,然后在太空中展开,再调整每一面镜片。在镜面校准阶段,每面镜片部分都被调整为仅使用望远镜的近红外相机(NIRCam)就能生成同一恒星的统一图像。在接下来的六周内,团队将进行剩余校准步骤,进一步调整近红外光谱仪、中红外仪器、近红外成像和无缝摄谱仪。此后开始韦伯望远镜的最后校准步骤,团队将对镜面部分调整任何剩余的细微定位误差。
是什么引发了流感病毒的爆发?使用 NASA Aqua 卫星的大气红外探测器(AIRS),一项对美国 48 个毗邻州流感的新研究发现,答案与当地天气密切相关——特别是低湿度——情况因州而异。美国各地的平均湿度差异很大,但即使在最潮湿的州,随着冬季的临近,湿度也开始下降。NASA 位于南加州的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)和南加州大学的研究人员将 2003 年至 2015 年期间对大气下层中水蒸气的 AIRS 测量值和每周流感病例的估计值进行了对比。研究人员发现,每个州都有一个特定的低湿度水平,预示着流感爆发迫在眉睫。每年突破了这个阈值之后,流感病例就会在接下来平均两到三周内大幅增加。
NASA 的詹姆斯韦伯太空望远镜完成了镜片校准。望远镜的主镜由 18 块六角形的镜片构成,过去几周在完成遮光罩和主镜的展开之后,NASA 开始专注于镜像校准。它在本月早些时候公布了首幅照片。照片是同一颗恒星在 18 块镜片上的反射光,构成了 18 个点。拍摄对象是 HD 84406,位于大熊星座,亮度稳定,是一个完美的早期观测对象。在校准完毕之后 18 个点聚焦成为一个点。接下来 NASA 的任务是让聚焦的点更清晰,更紧密的聚在一起,这需要更精细的微调。
NASA 和 NOAA 等美国联邦机构发布报告称,受气候变化影响,到 2050 年,美国周边海平面或平均上升 25 至 30 厘米。由于陆地加速沉降,美国大西洋沿岸海平面上升幅度可能高于太平洋沿岸;路易斯安那州和得克萨斯州部分地区周边的海平面甚至可能上升 45 厘米。海平面上升会造成更多潮灾。报告认为,今后 30 年间美国中等程度海岸洪水的数量将是现在的 10 倍甚至更多。鉴于美国大约 40% 人口住在沿岸地区,未来海岸洪水将造成巨大的人员和经济损失。
韦伯太空望远镜第一阶段的主镜调整接近完成,它公布了近红外相机拍摄的首幅照片。望远镜的主镜由 18 块六角形的镜片构成,尚未调整完毕,照片是同一颗恒星在 18 块镜片上的反射光,构成了 18 个点。拍摄对象是 HD 84406,位于大熊星座,亮度稳定,是一个完美的早期观测对象。而在韦伯完成镜片调整之后,它会因为亮度太亮而无法观测。NASA 表示对镜片的调整相当顺利。
NASA 宣布詹姆斯韦伯太空望远镜抵达了地球和太阳之间的第二拉格朗日点(L2)。NASA 局长 Bill Nelson 对地面工程师团队表示祝贺。韦伯望是红外线望远镜,于 12 月 25 日发射,过去一个月,在飞往 L2 点途中它先后完成了遮光罩主镜的展开。主镜由 18 块六角形的镜片构成,每块镜片背部都装有 7 个马达,能在 10 纳米的精度内调整镜片的形状和方向。接下来三个月里地面工程师将把这些镜片调整到纳米级精度。韦伯望远镜预计将在今年夏天开始观察。
NASA 宣布韦伯望远镜成功展开了 6.5 米口径的镀金主镜。本周二 NASA 完成了望远镜遮光罩的展开,主镜展开后望远镜完成了部署,可以开始正式运行前的测试。望远镜的主镜是以左右两面方式折叠装在阿丽亚娜 5 号运载火箭的整流罩内。第一面于 1 月 7 日展开,第二面于 1 月 8 日展开。美国东部时间 1 月 8 日下午 1:17 NASA 宣布望远镜的所有主要部署工作完成。主镜由 18 块六角形的镜片构成,每块镜片背部都装有 7 个马达,能够在 10 纳米的精度内调整镜片的形状和方向。地面团队接下来的工作就是调整这些镜片,预计这一工作需要几个月时间完成。韦伯望远镜是红外线望远镜,它将飞行到日地之间的第二拉格朗日点。
NASA 周二宣布韦伯太空望远镜的遮光罩完整展开。韦伯望远镜是红外线望远镜,它的观测组件的温度必须保持在 50 K(-223.2 °C;-369.7 °F)以下,否则观测目标的信号会淹没在来自望远镜本身、太阳、地球与月球的红外辐射中。因此它配备了一个由五层聚酰亚胺薄膜组成的遮光罩屏蔽噪声,这些薄膜的厚度级别与人类的头发相当,表面涂覆材料为金属铝。在发射前,遮光罩被折叠十二次以存放在阿丽亚娜 5 号运载火箭的整流罩内。望远镜在 12 月 25 日发射,三天后的 28 日韦伯团队开始远程展开遮光罩,1 月 4 日完成。接下来是展开折叠在整流罩内的镜片,如果一切顺利,主镜将在周末展开到位,为正式运行前的测试做好准备。
NASA 宣布国际空间站运营时间延长到 2030 年。NASA 在公告中强调它将继续与欧洲、日本、加拿大和俄罗斯的宇航机构合作,在剩余的十年继续从事突破性研究。NASA 原计划是在 2025 年停止支持国际空间站,转而使用私营企业提供的商业空间站,但商业空间站可能要到本年代末才可能做好准备,延长运营时间到 2030 年将能更顺利的过渡到商业空间站。NASA 表示国际空间站建立 20 多年来完成了来自世界各地 4200 多名研究员的 3000 多项研究调查。
一位宗教学者透露,二十多位神学家参加了一项由 NASA 部分资助的项目,项目旨在研究人类对其他星球上存在智慧生命的消息会有何反应。该宗教学者也被招募参加该项目。剑桥大学牧师 Andrew Davison 博士最近在接受英国《泰晤士报》采访时透露,他和其他 23 位神学家在 2016 年至 2017 年期间参加了 NASA 在普林斯顿大学神学研究中心(CTI)资助的一个项目。Davison表示他和同事研究了世界上每种主要的宗教在知道外星人存在后会有的反应。他的工作侧重于天体生物学和基督教神学之间的联系。据《泰晤士报》报道,CTI 主任 Will Storrar 表示,NASA 希望看到“书籍和期刊上发表严肃的学术研究”,以解决“在另一个星球上发现微生物生命的深刻奇迹和奥秘以及意义”。NASA 的一位发言人向 Changing America 证实,NASA 的天体生物学项目在 2015 年通过拨款为 CTI 提供了部分资金,该项目的机构资助部分于 2017 年结束。NASA 没有直接参与研究人员的选择。
NASA 表示,由于圣诞节当天的发射顺利,詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)应该能在轨道上停留超过十年。 望远镜搭乘 Arianespace 公司的 Ariane 5火箭升空。尽管中途进行了两次短暂的修正,发射使用的推进剂比最初预期的要少。NASA在周三发布的一份新闻稿中表示,这将使这台耗资 100 亿美元的太空望远镜“在轨道上科学运行的时间大大超过 10 年的科学寿命。”第一次中途修正相对较小,在发射后燃烧了 65 分钟, 望远镜的速度提高了大约每小时 45 英里。12 月 27 日的另一次较小的修正将速度增加了 6.3 英里/小时。这次额外的推进还使得韦伯太空望远镜的太阳能电池阵列在与 Ariane 5 分离后约一分半钟展开,仅在发射后的 29 分钟。该阵列被编码为在望远镜达到一定高度或者发射 33 分钟后自动部署,两个条件以先达到的一个为准。
太阳系最早期还没有行星,只有一个由气体和尘埃组成的扩散盘围绕太阳旋转。在几百万年之内,翻腾的原始物质云在自身引力作用下坍塌,形成数百个或者数千个婴儿行星。部分星子(planetesimals)在旋转的太阳星云中聚集了更多的尘埃气体,直径增长到数百公里。一旦达到如此大小,内部放射性元素衰变产生的热量会被困住,温度升高到足以融化内部。熔体中密度较大的成分——铁和其他金属——沉降到中心,留下较轻的硅酸盐浮到表面。较轻的材料最终冷却形成围绕重金属核心的硅酸盐岩地幔。通过这种方式,大量的铁和镍合金困在星子的深处,永远无法被直接观察到。

此时太阳系虽然很大但仍然比较拥挤。在随后大约 2000 万年内,星子彼此相遇并相撞。部分星子合在一起成长为更大的原行星,最终形成了我们今天熟悉的行星。在每一次原行星碰撞中,金属内核都会受到撞击并与硅酸盐地幔物质重新混合,然后在被吸积热熔化后再度分离。一些碰撞产生的能量足以完全摧毁一颗原行星,留下碎片,这些碎片形成了现存于火星和木星轨道之间的小行星带。

有原行星可能摆脱了这两种命运。天文学家假设,一系列“打了就跑”的撞击导致天体失去了大部分地幔,只留下了少量的硅酸盐岩石和大量的金属。这些材料结合在一起,形成了一种罕见的世界。如果这个理论是正确的,最大的例子就是名为 16 Psyche 的小行星——以希腊灵魂女神 Psyche 的名字命名,16 表示它是小行星带中第 16 个被发现的成员(1852年)。

Psyche 也是 NASA 探访该小行星的任务名字,Psyche 任务将测试天文学家关于行星核心形成和组成的理论,同时探索景观与迄今为止太空探测器访问过的所有景观都不同的世界。Psych e任务计划于 2022 年 8 月启动,飞船将在三年多后到达目的地。它在那里会发现什么?天文学家认为,我们可能会看到因冻结金属收缩而形成的巨大表面断层、闪烁的绿色水晶地幔矿物悬崖、冻结的硫磺熔岩流,以及数千年来因高速撞击广阔散布在地表的金属碎片。
世界最先进最昂贵的太空望远镜韦伯(James Webb)望远镜于美国东部时间 12 月 25 日上午 7 点 20 分在法属圭亚那使用 ESA 的 Ariane 5 火箭发射升空。NASAESA 正进行直播。韦伯望远镜的最早发射日期定在 2007 年,预算为 5 亿美元,如今它的花费超过了一百亿美元,是国际空间站之后最昂贵的太空设施项目。望远镜将飞往日地之间的第二拉格朗日点,其主要使命是调查大爆炸理论的残余红外线证据(宇宙微波背景辐射),即观测今天可见宇宙的初期状态。它拥有一个总直径 6.5 米被分割成 18 面镜片的主镜。
对于世界最先进的太空望远镜,以及为之付出数十年努力的数千人来说,发令枪即将打响。经历超过四分之一世纪的规划、设计、建造和等待——以及对这台人类有史以来装配过的最复杂的太空望远镜的充分测试,庞大的韦伯(James Webb)太空望远镜计划于美国东部时间 12 月 25 日上午 7 点 20 分发射。这次发射会成为对科学的年终礼物还是对 2021 年的灾难性收尾取决于两件事:火箭在升空和接下来几周内是否顺利。为了让韦伯太空望远镜任务取得成功,它必须在进入太空的第一个月内完成一系列精心编排的复杂动作。一个小小的失误都可能危及整个任务。望远镜必须在人手无法触及的地方完成极其困难的舞蹈,急速飞向太空中一百万英里之外的一个点。NASA 副局长 Pam Melroy 在 12 月 21 日与记者的电话会议上表示:“这是一项高风险、高回报的计划。”“未来漫长的几周里还有很多困难,望远镜才能完美部署。”但风险是值得的。当韦伯睁开它 21 英寸宽的金色“眼睛”,它将改变我们对宇宙和自身的看法。这台望远镜的任务是讲述宇宙的故事,从宇宙光芒四射、撞击式诞生后的几个节拍开始直到现在的整个宇宙历史。人类现在制造出了足够强大的机器来回顾时间和空间的起源。望远镜的“眼睛”敏感到足以看到月球轨道上的大黄蜂,它将凝望原始黑暗——恒星、星系和行星都来自这里,穿透阻挡其他大望远镜视线的黑暗。
一枚 Space Launch System (SLS)重型火箭价格要多高才算太贵?要高到什么程度才会取消?据估计 SLS 单次发射成本为 15.5 亿美元。美国的航天飞机计划在其 30 年历史中总共花费了 2090 亿美元,是 NASA 自阿波罗登月计划之后最昂贵的项目,但 NASA 的 SLS 项目让航天飞机项目看起来小巫见大巫。两年前美国管理和预算办公室(OMB)的调查估计,每一次 NASA 发射新 SLS 火箭,纳税人将赌上“超过 20 亿美元”。事实证明 OMB 还是乐观了。

上周 NASA 向其 SLS 项目的主分包商诺斯罗普格鲁曼授予了一份价值 32 亿美元的合同,为用于 Artemis 登月计划的五枚 SLS 火箭制造火箭推进器。NASA 解释称,这些推进器对 Artemis 计划至关重要,为“每次 SLS 发射提供超过 75% 的推动力”,但它们确实代价不菲。每个火箭推进器将让纳税人花费——也就是诺斯罗普格鲁曼赚取超过2.9亿美元。只需花费购买一枚诺斯罗普格鲁曼推进器(每次发射完成之后就会被丢弃)的钱,NASA 就可以购买两枚完整的 SpaceX 火箭。用诺斯罗普帮助单次 SLS 发射费用,NASA 就可以完成四次猎鹰重型火箭发射任务。
NASA 宣布在历史上首次,它的 Parker 探测器触摸了太阳,穿过了太阳最外层的日冕。这一壮举具有里程碑意义,是太阳科学研究的一次飞跃,将提供无法从远距离获取的数据。Parker 太阳探测器于 2018 年发射,旨在近距离探索太阳。太阳没有类似地球的坚硬表面,但它有一个大气层,由太阳物质构成,在引力和磁力作用下被太阳束缚。Alfvén 临界面是太阳大气层和太阳风的分界线。但直到现在研究人员不确定 Alfvén 临界面的位置,此前的估计是它距离太阳表面 10 到 20 个太阳半径。Parker 探测器在多次近距离飞越太阳过程中处于 20 个太阳半径范围内。2021 年 4 月 28 日,在第八次飞越太阳过程中,Parker 探测器深入到距离太阳表面 18.8 个太阳半径,遭遇了特定的磁力和粒子条件,标志着它跨过了 Alfvén 临界面进入了太阳大气层。
NASA 宣布哈勃望远镜上的所有四个科学仪器都恢复正常工作。哈勃是在 10 月底因同步消息丢失问题而进入安全模式,之后尝试恢复但未发现新的同步消息问题。NASA 表示将修改科学仪器的软件,未来再次遭遇同步消息丢失问题之后仍然能继续工作。修改的软件将在 12 月中旬首先安装到 Cosmic Origins Spectrograph,未来几个月更新其它三个仪器。哈勃已经运行了超过 31 年,NASA 本月晚些时候准备发射詹姆斯韦伯望远镜,两个太空望远镜将在未来十年共同工作,扩大人类对宇宙的认知。