人类首次行星防御实验成功
在距地球数百万千米外,一颗被命名为“迪莫弗斯”的卫星千百万年来都在与另一颗稍大的小行星相互环绕。2022年9月26日,美国航空航天局(NASA)用一枚航天器撞击了迪莫弗斯,永久地改变了它的轨道——同样的策略也可能在将来拯救整个人类文明。
这项实验是双小行星改道测试(DART)计划的一部分,其使用的航天器以6千米/ 秒的速度成功撞击了直径160米的迪莫弗斯。为了这次撞击,早在2021年年底,航天器就从地球出发了,发射时重约 610 千克。它搭载了约50千克重、用于航天器制动和姿态控制的肼类推进剂,以及约60千克用于操作离子推进技术验证机的氙。NASA 的目标是将迪莫弗斯稍稍撞向它所环绕的小行星,以缩短其轨道周期。若在未来探测到环绕地球的小行星,使用这一方法可消除其带来的威胁。
在撞击发生之前的几分钟,DART航天器搭载的卫星传回了迪莫弗斯的图像,人们可通过图像清楚地看到它是一个蛋形的岩石堆。在撞击之后的两周,科学家整理了观察的结果,确认该卫星大约12小时的轨道周期缩短了32分钟。这次碰撞实验为科学家提供了非常重要的数据,可帮助他们在之后建立小行星偏转任务的动量模型。
根据NASA 的研究,大约有2.5万个常见的近地小行星会对人类产生威胁。然而截至目前,天文学家只探测到其中的40%。DART 已经展现了避免此类危机的可能性,如果在预期撞击前5年或10年发现具有潜在威胁的小行星,运用这一方法能有效保护地球。
“夸父一号”首批太阳观测科学图像已公布“夸父一号”全称为“先进天基太阳天文台”(ASO-S),是中国科学院空间科学二期先导专项研制发射的又一颗空间科学卫星,于2022年10月9日成功发射。“夸父一号”的研究目标瞄准“一磁两暴”,即同时观测太阳磁场和太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑和日冕物质抛射,研究它们的形成、演化、相互作用和彼此关联,同时为空间天气预报提供支持。
“夸父一号”成功发射后,几台有效载荷按照既定计划开展了大量针对太阳的在轨测试和观测,获取了若干科学观测图像。其中,全日面矢量磁像仪(FMG)实现了我国首次在空间开展太阳磁場观测,获取的太阳局部纵向磁图的质量达到了国际先进水平,为聚焦“一磁两暴”科学目标,实现高时间分辨、高精度的太阳磁场观测奠定了良好基础。太阳硬X 射线成像仪(HXI)实现了我国首次太阳硬X 射线成像,提供了地球视角目前唯一的太阳硬X 射线图像,为实现对太阳耀斑展开非热辐射空间分布、时间结构、能谱特征观测奠定了坚实的基础。莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)的3个子载荷中,太阳日面成像仪(SDI)首次在卫星平台上获得了莱曼阿尔法波段全日面像,其中日珥的演化图像清晰完整;
太阳白光望远镜(WST)观测到太阳边缘上两个罕见的白光耀斑,莱曼阿尔法波段的观测能力得到验证。随着子载荷太阳日冕仪(SCI)开机对日冕物质抛射展开观测,莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)将在日冕物质抛射的日面形成和近日冕传播观测方面发挥不可替代的作用。
暗物质多信使探测研究取得进展
近日,中国科学院紫金山天文台研究团队与中山大学合作,重新分析了反质子宇宙线在太阳系内的传播过程和Fermi-LAT 银心观测数据,证实了在反质子和银心伽马射线中存在显著的超出现象,并发现如果用暗物质模型解释这些超出,所给出的模型参数正好可以同时解释费米实验室测得的W 玻色子超重现象。该项研究暗示这三种反常现象可能具有共同的来源,而且很可能与人们长久以来试图探寻的暗物质有关。
多个尺度的天文学观测证据表明,宇宙中存在大量的不发光物质,即暗物质,它们在宇宙的形成和演化过程中起着重要作用。但是人们仅探测到其引力效应,而对暗物质粒子的性质知之甚少。因此,搜寻暗物质粒子引力之外的相互作用形式是粒子物理最重要的研究课题之一,相关突破有望扩展已知的标准粒子模型,通往“新物理”。
“中国天眼”获得银河系气体高清图像
作为人类在浩瀚宇宙中的家园,银河系的结构和组成存在很多谜团。
银河内1500亿~4000亿颗恒星之间的广袤星际空间并非虚无,而是充满了稀薄的星际介质,这些星际介质中隐藏着有关恒星生死的奥秘,一直是天文学家不断探索的目标。
“中国天眼”是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜,因配备了高灵敏度的L 波段1 9波束制冷接收机,成为发现脉冲星、研究银河系星际介质的利器。韩金林研究团队于2 0 1 9年巧妙设计并启动了“银道面脉冲星快照巡天”项目,至今已发现5 0 0多颗脉冲星,且亮度比之前发现的脉冲星弱。他们在搜寻脉冲星的同时,同步记录了星际气体辐射的谱线数据,兼具高灵敏度、高频谱分辨率、高空间分辨率的特征,是探究银河系结构和星际生态循环的宝贵资源。近期,该团队完成了第一批数据的处理,发布了银河系星际空间原子气体、电离气体、磁场以及无线电辐射的最新研究结果,为天文学家提供了宝贵的数据资源。
可控核聚变实验取得新突破
核聚变是两个轻原子核相互碰撞形成重原子核,同时释放出巨大能量的过程。这种过程发生在热核武器以及太阳等恒星内部。
在能源领域,科学家想要获得的是高度可控的核聚变,它有着无可比拟的优势,比如清洁、低碳、低风险、低废弃物、可持续等。科学家们已经通过各种不同的方式实现了核聚变反应,但从来没有一个持续的聚变反应实现了“点火”——即聚变反应所产生的能量等于或大于输入能量的时刻。
2022年12月,可控核聚变迎来了一个里程碑式突破:一项实验通过将2.05兆焦耳的激光聚焦到一个胡椒粒大小的聚变燃料丸上,产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出,研究人员奋斗数十年所追求的目标终于实现了。虽然这一突破并不代表我们已经解决了能源需求,但不可否认的是,这是一次伟大的成功,它标志着我们向商业核聚变迈出了重要的一步。
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