天文八卦学

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最新文章

天文学者陈学雷：沉痛悼念并追忆南仁东老师
文/ 陈学雷按：陈学雷老师是中国科学院国家天文台研究员，主要从事暗能量、暗物质等领域的研究。本专栏经陈学雷老师授权发表他悼念南仁东老师的文章。前天（2017年9月15日…查看全文
刘博洋
6 days ago
584 赞69 条评论
生的伟大，死的光荣——致敬卡西尼号土星探测器
出品：科普中国制作：中国科学院国家天文台刘博洋监制：中国科学院计算机网络信息中心2017年9月15日，北京时间周五晚19时55分46秒，随着一颗耀眼的火流星缓缓划过土星蓝色…查看全文
刘博洋
7 days ago
1422 赞100 条评论
想给地球“杀菌”？炸颗超新星试试
文/ @简明杰，原题《如何给地球“杀菌”？水熊虫的世界》截止到现在（2017.7.24），我们已经确认了3499个地外行星，发现了2609个行星系统。在这些地外行星中，有将近80%是…查看全文
刘博洋
a month ago
165 赞27 条评论
一场关于火星的思想实验——《红火星》书评
按：在金·斯坦利·罗宾逊的鸿篇巨著《火星三部曲》中译本出版之际，本文应重庆出版社Alphabooks之约写作，其公众号发布的为编审版，以下为原稿。我们真的到了。曾经，它是…查看全文
刘博洋
a month ago
61 赞8 条评论
中国的12米大口径大望远镜之争，争的是什么？
我自己的按：应果壳科学人约稿写了一篇长文。在发布的时候被编辑分成两篇分别推送，以下是其中第一篇，主要是历史背景的梳理，对现实反思的一些个人观点在第二篇，以后发。…查看全文
刘博洋
a month ago
514 赞126 条评论
易逸度：地球就是孕育生命的优等生
编者按本专栏决心打破以往只由刘某个人书写的惯例，以更开放的姿态欢迎天文专业圈、爱好者圈人士的赐稿，以期从更多元的角度审视我们所热爱的宇宙。本文是刘某对朋友们作此…查看全文
刘博洋
2 months ago
143 赞26 条评论
快讯：HXMT望远镜刚刚于酒泉成功发射！！
这一天，中国天文人已经等了很多、很多、很多年。1993年，中科院高能所高能天体物理实验室研制的“非位置灵敏硬X射线探测器”就搭乘高空探测气球，采用李惕碚院士和同事提…查看全文
刘博洋
3 months ago
355 赞45 条评论
这个澳洲大爷，把全家都献给了引力波，还准备拉中国入伙
几天前，第三次引力波事件的发现提醒我们，引力波事件研究的常态化时代差不多已经到来了。这个充满无限科幻味道的领域里，美国暂时一枝独秀，两架升级版 LIGO 密切注意着宇…查看全文
刘博洋
3 months ago
217 赞40 条评论
震jia惊de！中国即将接管前世界最大射电望远镜？
美国曾经拥有世界上最大的单口径射电望远镜，阿雷西博望远镜（Arecibo）。这架坐落于美国加勒比海海外属地波多黎各岛的巨大装置，从十年前开始不断受到经费削减的威胁。我…查看全文
刘博洋
6 months ago
249 赞78 条评论
星孩的由来：人与宇宙的交相观照
影史经典、启发无数后世科幻作品的电影、1968年上映的《2001：太空漫游》的结尾是一幅令人难以琢磨的景象：一个笼罩着光晕的巨大婴孩悬浮在太空中，伴着交响诗《查拉图斯特…查看全文
刘博洋
10 months ago
413 赞25 条评论
今天还真是百年来第二近的，“超级月亮”
今天（2016年11月14日）票圈被超级月亮刷屏了。我一向是不关心超级月亮的，因为肉眼基本看不出来什么区别……不过在舍友的逼问下，我还是算了一下……结论是：今天是 1950-…查看全文
刘博洋
10 months ago
296 赞42 条评论
太空国家，不是喊喊就能建：关于空间法学的严肃讨论
昨天有这么条新闻《首个“太空国家”成立可注册成为该国公民》，说一支国际性科学家团队宣布将成立首个太空国家，命名为Asgardia，旨在保护地球免受小行星的毁灭性撞击，…查看全文
刘博洋
a year ago
203 赞52 条评论
《宇宙》的十处风景
《宇宙》是我翻译的一本天文图集，确切的讲是我翻译出版的第一本实体书。翻译是去年完工的，等了一年多，今天，它终于上架了。本书的作者叫尼古拉斯·奇塔姆（Nicolas Chee…查看全文
刘博洋
a year ago
355 赞51 条评论
朱诺号木星探测器：进击吧，屠龙勇士！
出品：科普中国制作：中国科学院国家天文台刘博洋监制：中国科学院计算机网络信息中心北京时间2016年7月5日11时18分——美国东部时间7月4日、亦即美国“独立日”当天23时1…查看全文
刘博洋
a year ago
1246 赞117 条评论
在月球跟妹子聊QQ这事，主要是妹子不好找
出品：科普中国制作：中国科学院国家天文台刘博洋监制：中国科学院计算机网络信息中心（本文为问题《独立日：卷土重来》中QQ地月视频通话真的可以实现吗？需要克服哪些科…查看全文
刘博洋
a year ago
496 赞69 条评论
冥王星：冰下海尚存？
多年前看过一篇科幻小说《冰下海》（其实还有个姊妹篇《冰上海》），讲一个寒冷星球的海洋如何孕育出被俗称为水母的高级智慧生命。其时只觉得”冰下海“是个科幻设定而已，…查看全文
刘博洋
a year ago
288 赞18 条评论
“波多黎各，波多黎各，世界最大射电望远镜，倒闭了”——让我们阻止这成为事实
就在贵州的500米口径射电望远镜FAST即将睁开巨眼前几个月，另一只观天巨眼似乎要被迫合上了。已经雄踞世界最大单口径射电望远镜宝座50多年的美国Arecibo望远镜正经历它最艰…查看全文
刘博洋
a year ago
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射电天文学家顺手搞出来的这货，你每天都离不开
承蒙@傅渥成兄关爱，在值乎上有了首答。傅兄的问题是：建造大型的天文望远镜跟我们普通人的生活有怎样的关系？有没有什么广泛应用的技术其实是来源于天文学的？这个问题可…查看全文
刘博洋
a year ago
279 赞53 条评论
BATC巡天——影响一代中国天文人
在河北兴隆的中国科学院国家天文台兴隆观测基地靠北边的这个山梁上，有一架并不起眼的小望远镜：60/90施密特望远镜。这架不到1米的小望远镜不说放眼国际，就算只跟兴隆站内…查看全文
刘博洋
a year ago
27 赞16 条评论
15岁少年发现玛雅古城？靠谱么？
大约几天前开始，一则吊炸天的新闻开始在互联网上疯传，云加拿大魁北克一15岁高中生，通过比较星座和玛雅古城的对应关系，发现了一座此前未被发现的古城。例如Teen Discove…查看全文
刘博洋
a year ago
553 赞62 条评论

{"database":{"Post":{"20889127":{"title":"15岁少年发现玛雅古城？靠谱么？","author":"spto","content":"大约几天前开始，一则吊炸天的新闻开始在互联网上疯传，云加拿大魁北克一15岁高中生，通过比较星座和玛雅古城的对应关系，发现了一座此前未被发现的古城。例如<a href=\"http://gizmodo.com/teen-discovers-lost-maya-city-using-ancient-star-maps-1775735999\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Teen Discovers Lost Maya City Using Ancient Star Maps [Updated]\">Teen Discovers Lost Maya City Using Ancient Star Maps [Updated]</a>这篇报道。<p>具体点说，这位少年在117个已知玛雅古城分布图中，发现了对应于22个星座的构型。他在试图把第23个星座往上凑的时候，没成功，但是居然在这第23个星座的某一颗星对应的地方的卫星照片上发现了一个方形的人造物，也就是声称用星座构型“成功预测”了一个古城的存在。</p><img src=\"faa719df0604105764d3cac7dd88522f.jpg\" data-rawwidth=\"800\" data-rawheight=\"450\"><p>这个如果是真的，对揭示玛雅人的世界观将会是非常有意思的证据。</p><p>不过news is cheap, show me the paper……</p><p>我搜了一圈，似乎目前该成果还没有正式出现在期刊上。新闻里声称即将发表，但不清楚是刚投了还是已经接收了。</p><p>于是我们看看他此前的初步工作。</p><p>2014年，这孩子13岁的时候，就已经参加IEEE地球科学与遥感大会（IGARSS），并张贴了poster展示自己的成果。当时他poster的名字叫“Born From the Sky”。这娃子站在自己poster前的样子：</p><p><img src=\"5a659f225365c044738c497fcf698604.png\" data-rawwidth=\"1197\" data-rawheight=\"1101\">数一下，图例栏里确实是出现了22个星座。结合其他同场景照片，我能看出所罗列的部分星座：白羊、仙王、牧夫、狮子、天龙、蝎虎、英仙……等一下，这好像大都是希腊星座？还有1687年才被波兰人提出的蝎虎座？</p><br><p>当然希腊星座也不全是希腊人自己搞出来的。其中不少发源于近东文明，据说其存在的已知最早证据是在公元前3000年左右。而智人进入北美是在约12000年前，也就是说很可能早在我们后来所熟知的星座被定义之前很久，进入北美的那帮人就已经开始独立发展其文明了。</p><p>当然星空中的构型即使被不同地方的人叫做不一样的名称，但不同地方的人捕获类似构型组合的可能性还是有的，毕竟大家看到的东西是一样的。不过看看离近东和欧洲近得多的中国发展出的星座体系跟西方星座体系在整理和想象星座中的巨大差异，说玛雅人能识别出这么多跟西方星座类似的构型，感觉是有点天方夜谭了。尤其是像天龙座这种曲里拐弯、不经仔细指点根本连不到一块的奇葩星座，居然也会被玛雅人知道？如果人类对星座的识别早在一万多年前就已经定型，而且人类全球迁徙和文明发展过程中保持上万年不变，我想这也是惊人的发现了——《普罗米修斯》？</p><p><img src=\"fc2e0dd2d8bf349a403592be488a32e0.jpg\" data-rawwidth=\"533\" data-rawheight=\"328\">这孩子确实没有止步于玛雅。看题图，他还指认出阿兹特克、印加、古印度文明都有把星座构型对应到地面的做法——这个，着实胃口有点大，很符合中小学生研究课题的特点。<br></p><p>要说这种天地对应的研究，倒也不光是这个加拿大同学在做。陕西榆林一考古人员贺清海，也提出榆林及周边地区的上千个秦代星台，对应秦代的300多个星官。贺著有《秦帝国全天星台遗址与源流考》，然我似乎没有找到除了贺以外任何人对此的支持或反对意见，不清楚这是不是一个靠谱的研究。退一万步说，“星台”是单纯的天文或宗教目的的建筑；而“古城”是承载了人民聚居生活的建筑群。若完全无视经济规律，强行以基于星空的信仰建构城市格局，那也太夸张了一点。玛雅文明并未形成统一政权，各地政权割据并立，在生产力低下的情况下，如何产生这样的社会动员能力，这几乎是无法解决的困难。</p><p>所以加拿大的威廉同学找到的是什么呢？</p><p>遥感影像专家表示，可能只是一块废弃的玉米地……</p><p><img src=\"643fa08c086bf0c98f9a67be01d51f2c.jpg\" data-rawwidth=\"800\" data-rawheight=\"565\">这是另一块稍晚近些废弃的玉米地。人类退出后，野生植物重新占据了农田空间，形成方形的人为影响痕迹。</p><p>当然，这孩子搞的大新闻到底靠不靠谱，最终还是可以用实地考察一票肯定或一票否决。不过想来，还是否决的机会比较大。德州的一个人类学家David Stuart表示，这研究整个就是一团糟——反正遍地是城市，漫天是星星，你就可劲凑呗。</p><p>当然对孩子嘛，我们还是鼓励帮助为主，可是别给人捧杀了就好。</p><p>====20160513更新====</p><p>这孩子今年5月7日更新了Facebook头像：</p><img src=\"3ef57fb1432161dfe1a6cdab07e7290c.jpg\" data-rawwidth=\"968\" data-rawheight=\"647\"><p>想必背景就是他即将发表的文章做成的poster了。看上去比两年前那个还是靠谱多了，不过图片不够清楚，看不清小字（看清了我也不认识法文啊……），不知道写了啥。</p><br><p>==============</p><p>习惯微博的同学，可以关注我的微博：<a href=\"https://link.zhihu.com/?target=http%3A//weibo.com/1144755982\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"天文八卦学家刘博洋\">天文八卦学家刘博洋</a>， 习惯用微信来阅读的同学，可以关注同名微信公众号“天文八卦学”。</p><img src=\"d7b5cbc183459f64224a5bf704950dd5.jpg\">","updated":"2016-05-12T07:52:49.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":62,"likeCount":553,"state":"published","isLiked":false,"slug":"20889127","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-05-12T15:52:49+08:00","links":{"comments":"/api/posts/20889127/comments"},"url":"/p/20889127","titleImage":"https://pic1.zhimg.com/8f49e4f48c2bc1e71632ed8cb86b1e14_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/20889127","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":62,"likesCount":553},"21302433":{"title":"BATC巡天——影响一代中国天文人","author":"spto","content":"在河北兴隆的中国科学院国家天文台兴隆观测基地靠北边的这个山梁上，有一架并不起眼的小望远镜：60/90施密特望远镜。这架不到1米的小望远镜不说放眼国际，就算只跟兴隆站内一众专业光学望远镜相比，也几乎是最小的一个。而就是这个施密特望远镜，却经由BATC巡天计划，影响了几乎一代中国天文人。<p><img src=\"05604e43605bb1e2de7dce5af71c09d9.jpg\" data-rawwidth=\"364\" data-rawheight=\"527\" width=\"364\">BATC计划，全称“北京-亚利桑那-台北-康涅狄格巡天计划”，1992年由陈建生等中国天文学家联合国际同行共同发起。该项目使用的60/90施密特望远镜，拥有比较大的视场，适合较大天区的巡天。BATC计划在工程与科学上最有意思的设计，就是它使用了一套特别订制的中带滤光片系统，用从300到1000纳米的15个中带滤光片，把光谱分割成了十几个不同的颜色，并且巧妙地避开了一些较亮的天光发射线，使得它能够进行较深的曝光，而且也能高效率的对大批量的恒星与星系光谱进行相对精细的多色测光——其光谱分辨率虽然不及直接用光谱仪，不过比三色、五色的宽带滤光片好不少。而其大视场巡天能力让其“定性半定量”的光谱测量可以有很高的效率。在没有LAMOST这种光谱妖孽的时代，这是一个很聪明的设计了。</p><img src=\"bddafcc224654946427049a1b0723292.jpg\" data-rawwidth=\"1127\" data-rawheight=\"429\" width=\"1127\" data-original=\"https://pic3.zhimg.com/bddafcc224654946427049a1b0723292_r.jpg\"><p>（望远镜内壁的滤光片“千手观音”）</p><p>BATC是一台高科学产出的设备——至少以其体量而言。自1990年来，共有约200篇论文使用BATC数据发表，在其产出高峰时，每年有近20篇文章产出。它的研究领域涉及星团、星系、超新星、小行星等多个方面。BATC长期的观测也为监测兴隆站二十多年来台站观测条件的变化提供了宝贵数据。</p><p>不过BATC最值得纪念的，可能不是它的科学成果，而是它的教育意义。它作为90年代我国为数不多的专业天文望远镜之一，是当时中国、尤其北京不少年轻天文科研人员最早接受天文科研启蒙训练的地方。2013年，“BATC20周年学术研讨会”举办，让我们看看里面有多少熟悉的面孔：</p><img src=\"caf2c38265c6a5b14e83fb3d85f2c1b9.jpg\" data-rawwidth=\"1024\" data-rawheight=\"502\" width=\"1024\" data-original=\"https://pic2.zhimg.com/caf2c38265c6a5b14e83fb3d85f2c1b9_r.jpg\"><p>好吧，我知道你们只认识朱进馆长（前排红衣）。</p><p>不过从<a href=\"https://link.zhihu.com/?target=http%3A//batc.bao.ac.cn/menbers/others.htm\" class=\"internal\">参加过BATC工作的中国大陆部分人员名单</a>中，我们可以看到现在中国天文界有多少人曾经受益于BATC。随便举几例我熟悉的：吴宏、薛随建、邓李才、樊晓晖、刘晓为、林伟鹏、赵冰、严俊、孔旭、武振宇、范舟……这些中国天文科学的中坚都曾经参与BATC的工作，一架不足一米的小设备影响了这么多的人，真是叹为观止。</p>","updated":"2016-06-04T13:53:28.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":16,"likeCount":27,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21302433","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-06-04T21:53:28+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21302433/comments"},"url":"/p/21302433","titleImage":"https://pic2.zhimg.com/4bb16fd3291524350e8d0747fcdcfe21_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21302433","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":16,"likesCount":27},"21319729":{"title":"射电天文学家顺手搞出来的这货，你每天都离不开","author":"spto","content":"承蒙<a href=\"https://www.zhihu.com/people/772bfccd2f751a67f85509b33b9ecd88\" data-hash=\"772bfccd2f751a67f85509b33b9ecd88\" class=\"member_mention\" data-editable=\"true\" data-title=\"@傅渥成\" data-tip=\"p$b$772bfccd2f751a67f85509b33b9ecd88\">@傅渥成</a>兄关爱，在<b>值乎</b>上有了首答。傅兄的问题是：<blockquote><b>建造大型的天文望远镜跟我们普通人的生活有怎样的关系？有没有什么广泛应用的技术其实是来源于天文学的？</b></blockquote><p>这个问题可以回答的方向其实很多。尤其是现代望远镜往往要求很高的测控精度、表面处理精度、计时精度，而天文大数据时代对IT技术的挑战也前所未有（例如SKA望远镜的数据流量将是全球互联网流量的数倍），在以天文科学为目标获取这些方面的工程能力之后，可以容易的给社会民生反哺出大众所关心的“实用价值”。</p><p>不过这不是我刚才给傅兄答的。我答的是关于ATCA望远镜的一个小故事。</p><p>ATCA望远镜是位于澳大利亚东部的一个由6面子镜组成的干涉阵（题图），是世界上灵敏度最高的射电望远镜之一。</p><p>我在上个月还苦逼兮兮的用ATCA望远镜观测了三周，每天&gt;12个小时，撸了几个T的数据下来，现在每天都还在处理……啊要说的不是这个。</p><img src=\"8183a85a5106e6cb985b7c160fc129ef.jpg\" data-rawwidth=\"620\" data-rawheight=\"353\"><p>超人气科学偶像霍金同志最为常人所熟知的是他的“霍金辐射”理论，说黑洞可能把自己的质量逐渐“蒸发”掉，越小蒸的越快。</p><p>有几个澳洲射电天文学家在上世纪80年代曾经试图使用ATCA望远镜寻找“霍金辐射”。为了能有效地寻找到数据中的“霍金辐射”特征信号，他们给ATCA望远镜开发出了一块能进行快速傅里叶变换（FFT）的芯片。不过遗憾的是，他们折腾半天，没能找到期待中的信号。</p><img src=\"560c71128409cec160e50196496efbf4.jpg\" data-rawwidth=\"360\" data-rawheight=\"220\"><p>80年代末，正是互联网时代曙光微露之时，作为科研人员，他们是最早接触互联网和计算机的一拨人。在观测“霍金辐射”失利后，他们很快就发现了这块FFT芯片真正的大有用武之处：当时正在发展的无线网络连接技术有个瓶颈，就是信号在室内反射叠加对信号自身造成干扰（所谓“多径干扰”，见上图），作为FFT专家，他们聪明的想到，用FFT不就可以实现多信道并行从而解决这个问题了么？他们预感到这是一个炒鸡大的市场，于是开了几年小差，搞出一个WLAN专利。这个技术后来成了我们每个人都日日夜夜心心念念在用的<strong><u>WiFi</u></strong>的技术基础，成为每台移动设备的必备。</p><p>这几个射电天文学家所属的机构澳大利亚CSIRO也利用这个专利赚的盆满钵满——他们起诉了几乎所有于此有关系的IT巨头，索取了高达4亿美元的专利费用。相信包括ATCA望远镜在内的澳洲很多科研人员和设施都极大的受益于此——可以说也包括我在内。</p><p>该技术的第一发明人John O'Sullivan后来说，“我们知道这东西很有前途，没想到这么有前途！”（\"We thought it really would be big, but now I look back and I’m just blown away at just how big it has become.\"）</p><img src=\"c5374d06d26e78fc129f4030a942e9cd.jpg\" data-rawwidth=\"800\" data-rawheight=\"532\"><p>发明WiFi是O'Sullivan在90年代初做的伟大工作。现在他致力于澳大利亚平方公里阵列望远镜（SKA）的准备工作。具体来说，是为SKA建造一个测试性的阵列“澳大利亚SKA探路者望远镜”（ASKAP）——笔者本人目前非常期待得到该望远镜的数据。这样的前辈真可以说是福泽后人！</p><p>==============</p><p>本文摘要的一分钟朗读版请戳<b>-&gt;<a href=\"https://www.zhihu.com/zhi/messages/723591887285415936\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"刘博洋在值乎回答傅渥成的问题\">刘博洋在值乎回答傅渥成的问题</a></b></p><br><p>……哪怕是为了这个？</p><img src=\"9e96f19cd3865b26cd1f5444bb0259d0.jpg\" data-rawwidth=\"686\" data-rawheight=\"150\">","updated":"2016-06-07T15:13:30.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":53,"likeCount":279,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21319729","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-06-07T23:13:30+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21319729/comments"},"url":"/p/21319729","titleImage":"https://pic2.zhimg.com/e329f6478b16d78f80d952b962e85e3d_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21319729","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":53,"likesCount":279},"21340835":{"title":"“波多黎各，波多黎各，世界最大射电望远镜，倒闭了”——让我们阻止这成为事实","author":"spto","content":"<p>就在贵州的500米口径射电望远镜FAST即将睁开巨眼前几个月，另一只观天巨眼似乎要被迫合上了。</p><p>已经雄踞世界最大单口径射电望远镜宝座50多年的美国Arecibo望远镜正经历它最艰困的时刻：美国国家自然科学基金（NSF）提议对它进行一次环评，目的是评估一旦其运行状态有变，对环境可能造成的影响——“运行状态有变”正是“关门大吉”的意思。</p><p>也就是说，NSF已经决心启动关闭Arecibo望远镜的程序了。</p><br><p><strong>历史</strong></p><p>Arecibo望远镜是在FAST望远镜建成之前，世界上唯一采用利用卡斯特盆地地貌修建的超大型射电望远镜，口径达305米，位于美国海外属地波多黎各岛，在建成后即始终保持世界上最大的单口径射电望远镜的桂冠。它始建于上世纪60年代初期，初始科学目标为研究大气电离层性质，从而帮助理解弹道导弹弹头再入大气层时的信号特征，因此在其初始设计中，望远镜馈源被设计成固定的；其设计者，康奈尔大学的威廉·高登在听取科学界建议后认为应将射电天文学目标纳入其设计考量，推动该望远镜采用了可动的馈源支架，从而能够对不同方向的天体进行观测。</p><p>该望远镜的主反射面为固定的球形镜面，不能理想的将电磁波汇聚为一点，故一开始其采用的是线形馈源。在1997年，该望远镜升级采用了格里高利式馈源仓，通过次级、三级镜的校正，实现了对所收集电磁波的点聚焦，使望远镜具备了更宽的带宽和更强的适用性。除此之外，在长达50余年的运行过程中，Arecibo还对反射面板、接收机等多个组件进行过升级更新。</p><img src=\"07414a021d628e38e5935f444ec6cd48.jpg\" data-rawwidth=\"990\" data-rawheight=\"743\"><p>1997年加装的格里高利式馈源仓</p><p>Arecibo望远镜长期作为世界上灵敏度最好的射电望远镜，取得了丰硕的科学成果：</p><p>Hulse &amp; Taylor 1974年使用Arecibo望远镜发现了第一例<strong>双脉冲星</strong>，利用它第一次<strong>间接验证了引力波</strong>的存在，并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。</p><p>Backer 1982年以之发现<strong>毫秒脉冲星</strong>、Wolszczan 1993年以之发现围绕脉冲星运行的<strong>系外行星系统</strong>；</p><p>80年代，Giovanelli &amp; Haynes等人使用Arecibo对双鱼-英仙超星系团进行了氢原子21厘米谱线巡天，并利用其红移信息测绘了丝网状的宇宙大尺度结构，后其领导的ALFALFA团队更进一步对7000平方度的大天区进行了21厘米巡天，发现大量HI星系，为研究<strong>近邻宇宙的物质分布</strong>提供了独一无二的重要数据集；</p><p>1982年，Arecibo台属科学家Baan发现OH巨脉泽，这为研究<strong>星系并合</strong>这一重要现象提供了工具。</p><br><p><strong>困境</strong></p><p>但它遭受经费困境之苦，已经不是一天两天、一年两年。</p><p>2006年，NSF的一份报告就已经提出，为了保障新建成设备的运营费用，考虑削减Arecibo的经费。在此之前，Arecibo每年获得的经费总额为1200万美金，其中1000万元来自NSF的天文学部，200万美金来自大气科学部。虽经Arecibo管理方康奈尔大学所属的国家天文和电离层中心（NAIC）呈书抗辩，2007年，Arecibo的经费总额还是削减至1050万美元，2008-2010年进一步削减至800万美元。</p><p>2011年，NSF更是褫夺了康奈尔大学对Arecibo望远镜的管理权——1960年代，正是康奈尔大学威廉·高登教授大力推动下，Arecibo望远镜得以在几年间顺利建成。然而Arecibo之父高登2010年以92岁高龄去世后仅一年，Arecibo与康奈尔大学的关系便被斩断，取而代之的是以斯坦福研究院（SRI）为首、包含了大学空间研究联合会（USRA）、波多黎各城市大学（UMET）的新团队。</p><img src=\"3310b9b9b386476ded14f7826c16b516.jpg\" data-rawwidth=\"500\" data-rawheight=\"497\"><p>年轻时的威廉·高登和正在建设的Arecibo</p><p>他们获得的年均预算约为840万美元。其中NSF通过天文学部下发的经费从每年620万美元逐年递减至400万美元，而通过大气与地空科学部（AGS）下发的经费逐年从230万美元上升至400万美元，显示近几年来，NSF已经在逐步调降Arecibo用于天文观测的比例。</p><br><p><strong>终局？</strong></p><p>2015年10月，NSF天文学部、大气学部两部主任联合发出公开信，征求在NSF不断减少对Arecibo经费供给情况下，对该望远镜未来运行模式的意见。他们指出，NSF对该望远镜的未来预期并不局限于传统的单一组织负责运行模式，而是对多方合作，甚至公私并举的模式也保持开放态度；NSF也不排斥出让Arecibo的命名权和所有权——似乎他们也想采用俄罗斯土豪出钱买GBT、Parkes望远镜时间这种方式，为Arecibo“续命”。</p><img src=\"61a6c2ad4b9e65e00a91c4720968f6e1.jpg\" data-rawwidth=\"1700\" data-rawheight=\"1000\"><p>帮GBT、Parkes续命的俄罗斯土豪尤里</p><p>但等来的，却是今年Arecibo经费进一步遭到削减的噩耗。今年，NSF天文学部表示Arecibo“砍经费越快越好”；而通过NSF大气学部下发的经费也从410万美元骤减至100万美元。</p><p>再然后，就是5月23日传出的NSF“环评”动议了。</p><p>这里面不能说没有FAST的“功劳”——也许美国人眼见“最大望远镜”桂冠不保，想着干脆直接不跟你玩了，把经费投到更新的设备上，继续让中国难以望其项背。不过一些美国天文学家表示，即使FAST建成，Arecibo也有其优势：FAST不具有主动发射信号的雷达功能，而Arecibo具有的该能力能够对小行星表面进行高分辨率成像；另外Arecibo也正在与GBT望远镜合作开展脉冲星计时阵列探测引力波的项目，仍然在科学前沿发挥重要作用，并非因为老就无用了。</p><p>当然有人不甘：有人在美国人常用的联署网站“WeThePeople”上发动联署，要求政府继续为Arecibo提供经费支持。虽然我们知道即使过了联署门槛，往往也只是等来白宫几句搪塞，不过——为什么不试试？</p><p>为了让FAST不要太寂寞，让Arecibo这个传奇望远镜继续活跃在科研前线——<strong>请戳</strong><strong>Arecibo望远镜续命的联署地址，参加联署：</strong><b><a href=\"https://petitions.whitehouse.gov/petition/arecibo-observatory-pr-danger-being-closed-or-severely-impaired-take-action-keep-it-well-funded-0\" data-editable=\"true\" data-title=\"whitehouse.gov 的页面\">https://petitions.whitehouse.gov/petition/arecibo-observatory-pr-danger-being-closed-or-severely-impaired-take-action-keep-it-well-funded-0</a></b></p><br><p><b>注意：</b>之前美国有司给Arecibo砍经费的理由之一是“美国国内用户太少”，所以在<strong>联署时所填写的邮箱地址请勿使用中国邮箱服务的域名后缀。</strong></p><p>替Arecibo谢谢您！</p><p>============================</p><p>习惯微博的同学，可以关注我的微博：<a href=\"https://link.zhihu.com/?target=http%3A//weibo.com/1144755982\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"天文八卦学家刘博洋\">天文八卦学家刘博洋</a>， 习惯用微信来阅读的同学，可以关注同名微信公众号“天文八卦学”。</p><img data-rawheight=\"430\" data-rawwidth=\"430\" src=\"d7b5cbc183459f64224a5bf704950dd5.jpg\">","updated":"2016-06-12T13:12:01.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":144,"likeCount":557,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21340835","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-06-12T21:12:01+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21340835/comments"},"url":"/p/21340835","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/8b1a2be231b6ff178974e3f1b2e75313_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21340835","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":144,"likesCount":557},"21395142":{"title":"冥王星：冰下海尚存？","author":"spto","content":"多年前看过一篇科幻小说《冰下海》（其实还有个姊妹篇《冰上海》），讲一个寒冷星球的海洋如何孕育出被俗称为水母的高级智慧生命。其时只觉得”冰下海“是个科幻设定而已，未料现如今，原来遍地都是冰下海。<p>连太阳系苦寒边陲冥王星，也竟名列其中。</p><p>话说去年新视野号飞临冥王星，发回大量冥王星地表的高清写真。让人们倍感震惊的，是原以为已经沉寂多年的冥王星，竟然仍有活跃的地质构造活动。</p><img src=\"38b9b8566034707b66f1fc3d4234f20f.png\" data-rawwidth=\"1041\" data-rawheight=\"742\"><p>（冥王星上的年轻山脉）<br></p><p>其实如果不注意保养，冥王星的脸面应该早就被陨石打成了筛子才对。我们看到广袤的斯普特尼克平原、挺拔的冰山，一定是有什么不得了的事情正在发生，才让冥王星如此“生机勃勃”（地质学意义上的）。</p><p>布朗大学的行星科学家Noah P. Hammond等人分析了冥王星的地貌，认为其地表的构造活动是扩张性的而非收缩性的——前者可以由存活至今的海洋持续缓慢的部分冻结来解释，而后者则可能出现在整个海洋完全冻结，在几百公里厚的冰壳挤压下，冰相变为冰II，造成全球性收缩时。</p><img src=\"950ae7808daa7a3e8eabf3905026bc85.jpg\" data-rawwidth=\"1373\" data-rawheight=\"886\"><p>（冥王星地表，斯普特尼克平原边缘）</p><p>当然，冥王星离太阳那么远，冰下海洋即使存在，也不是靠晒太阳活下来的。主要成分是硅的冥王星金属核的持续散热，为冰下海洋提供了保持液态的热源。所以散热快慢就成了冰下海洋能否存活的关键——如果凉的太快，就把冥王星本就不多的热量过早挥霍一空，就只能眼巴巴看着水变成冰，冰变成冰II，整个地表冻的抽抽巴巴。<br></p><img src=\"9585305b392677db20c56174de61662d.jpg\" data-rawwidth=\"1272\" data-rawheight=\"673\"><p>（论文截图：左图是硅核散热较慢、冰下海洋仍然存在，但持续萎缩的情形；右图是硅核散热较快，冰下海洋已经全部冻结，冰II大量产生的情形。横轴是时间，单位为百万年。）</p><p>不过他们也表示，冰得够厚（达到260公里以上）才能形成冰II、造成地表收缩；如果冰太薄，也可以里面水全都冻住了但外面还是没有看到全球收缩的地貌特征。只是他们认为冥王星的冰起码300公里厚，如果没有冰II，一定是冰下海没冻结实而已。</p><p>老生常谈，随着冥王星可能有冰下海这个发现的得出，太阳系里不缺（液态）水这事更加确凿了。当然除了地球是大喇喇的地表海洋、火星偶尔湿一湿，其他的都只能以冰下海的形式存在了。</p><p><img src=\"7da3da09fbe3f539cf1cdf8d3a4bdc14.png\" data-rawwidth=\"1600\" data-rawheight=\"1398\">（有可能有液态海洋的太阳系星球）</p><p>不难想见有些念旧的天文学家听说冥王星可能有海洋，一脸不服气的说“墙裂要求恢复冥王星作为行星的合法席次——人家有大气、有复杂的地貌、有复杂的内部结构，看起来就是一颗正经的行星啊”。然而另一派马上起来打脸：轨道没清空，有啥也没用。</p><p>以上。</p><p>============================</p><p>习惯微博的同学，可以关注我的微博：<a href=\"https://link.zhihu.com/?target=http%3A//weibo.com/1144755982\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"天文八卦学家刘博洋\">天文八卦学家刘博洋</a>， 习惯用微信来阅读的同学，可以关注同名微信公众号“天文八卦学”。</p>","updated":"2016-06-21T21:53:01.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":18,"likeCount":288,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21395142","isTitleImageFullScreen":true,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-06-22T05:53:01+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21395142/comments"},"url":"/p/21395142","titleImage":"https://pic2.zhimg.com/c8c0971c943739e945b9f42a17d8071d_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21395142","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":18,"likesCount":288},"21425891":{"title":"在月球跟妹子聊QQ这事，主要是妹子不好找","author":"spto","content":"<p><b>出品：科普中国<br></b><b>制作：中国科学院国家天文台 刘博洋<br></b><b>监制：中国科学院计算机网络信息中心</b></p>（本文为问题<a href=\"https://www.zhihu.com/question/47776877/answer/107864451\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"《独立日：卷土重来》中QQ地月视频通话真的可以实现吗？需要克服哪些科技难题？\">《独立日：卷土重来》中QQ地月视频通话真的可以实现吗？需要克服哪些科技难题？</a>下的答案。）<p>前天中午看着英国退欧的消息，当时就脑子一热溜去看《独立日2》首映去了……噫，怎么说呢，中国元素多的我尴尬症都要犯了，不知道周围那些老外心里怎么想。。。（鹅厂这个“Thank you for using QQ”还算好的，那个让我脸盲的中国女演员抵达月球基地的时候一群人围上去要签名的镜头，鸡皮疙瘩掉了一地好吗……那个牛奶的违和堪与《变形金刚3》里有的一比，都是我家乡企业，我也不说啥了……）</p><p>好了正经答题。<br><br>在地月之间视频通话？当然可以。不严格的说，半个世纪前我们就做到了。<br><br><img src=\"52207c6e504b1b8ec3171d77204ba971.jpg\" data-rawwidth=\"1633\" data-rawheight=\"1196\"><br>这是1969年7月20日，阿波罗11号带着阿姆斯特朗和奥尔德林两人首次登上月球时的电视直播画面——没错，是直播，不是录播。<br><br>阿波罗任务本身就有人说是“开着洗衣机横渡了太平洋”，在1960年代完成这样的壮举，确实有很多技术问题需要解决：电视直播作为美宣部（又名NASA【误】）造大新闻的重点，当然要万无一失。<br><br>要解决的问题最根本就是，怎么让信号在非常有限的数据传输能力下靠谱的传回来、靠谱的接收到。<br><br><img src=\"18b53f19c0f74975d8d7f6f053c7a550.jpg\" data-rawwidth=\"997\" data-rawheight=\"830\"><br><br>一方面，NASA从摄像设备入手，尽可能减小产生的数据量：当时美国的电视标准是采用525线隔行扫描、每秒30帧的格式，而NASA给阿波罗任务专门定制了320线逐行扫描、每秒10帧的慢速扫描摄像机，这种特别定制的摄像机让电视信号回传所需的带宽降为标准格式的十分之一。<br><br><img src=\"4a469140f0614879a91e43fc34c16b28.jpg\" data-rawwidth=\"1634\" data-rawheight=\"676\"><br>由西屋电气制造的这款摄像机品质其实还是相当不错的。上面左图就是这款摄像机拍摄的原始画面，可以看到宇航员面罩上清晰的映出飞船和人影。不过由于和标准电视画面格式不同，在实时转换的过程中，原始图像的画质被毁了不少（上面右图）。<br><br>另一方面，由通信领域的基本定理“香农·哈特利定理”我们知道，信道传输信息的速率与带宽及信噪比有直接关系。而提升信噪比最简单粗暴的办法就是——用更大口径的天线。<br><br><img src=\"5db099bfaee3e2e4fe2a61aa064026df.jpg\" data-rawwidth=\"1373\" data-rawheight=\"791\"><br><br>阿波罗8号时，NASA用于任务的地面接收站由美国加州Goldstone、澳大利亚堪培拉和西班牙马德里的三架26米天线组成，使用这三个两两经度差约为120°的天线，可以实现不间断的通信。<br><br>1961年，澳大利亚建成Parkes 64m望远镜，成为当时世界上最大的射电望远镜之一、南半球最大的射电望远镜。该望远镜的成功建造引来了美国人的效仿：1966年，NASA就在美国深空网（DSN）的核心Goldstone建成了同样口径为64米的射电望远镜。该望远镜甫一建成，就成为美国火星探测的主力，被称作“火星天线”。<br><br><img src=\"9445bef995f84adbf69dd23c0adbca5f.jpg\" data-rawwidth=\"796\" data-rawheight=\"462\"><br>（左为Goldstone 64米“火星天线”，右为水手四号发回的火星影像）<br><br>到了1969年肯尼迪划定的十年大限，NASA终于准备好进行真正的首次载人登月任务，阿波罗11号。为了支持阿波罗11号任务的电视直播，NASA同时动用了Goldstone和澳大利亚Parkes两台64米望远镜。这两面大口径望远镜的加入，将接收下行信号的灵敏度提升了约6到10倍——64米口径望远镜的接收面积为26米望远镜的6倍。<br><br>每每为澳洲射电天文学界所称道的，是Parkes望远镜的优异性能。虽然两台64米望远镜先后被用于直播信号接收，但在NASA发现Parkes的效果比Goldstone好很多后，剩余直播全程都是采用Parkes接收的信号——这期间Parkes所在地不巧刮起强风，望远镜始终在超出机械结构设计能力的状态下坚持工作，不辱使命。<br><br>比较有意思的是，当时阿姆斯特朗跟奥尔德林俩人到达月球后，按计划应该先休息7个小时再出舱，因为只有那时月球才能进入Parkes望远镜可观测的地平高度以上；然而阿姆斯特朗实在太激动，登月心切，提前开始张罗着要出舱，差点让Parkes赶不上直播——只是出舱的宇航服太难穿上了，才让阿姆斯特朗折腾半天之后，最终还是基本准时的出舱。<br><br>这段轶事还被拍成了电影《锅》（The Dish，此处电影中译名为笔者杜撰）：<br><img src=\"cbe1e8a8622fcae2913284b431a2cb34.jpg\" data-rawwidth=\"960\" data-rawheight=\"1440\">（为什么是绵羊不是袋鼠？）<br><br>不过几十年之后人们仔细检查当时的数据，发现这个画质不好的“锅”可能不能全让Goldstone“火星天线”来背。原来是Goldstone接收到慢速扫描视频信号后，在转换成正常电视信号格式时，黑色色阶的值设置错误，导致暗部细节全部没能显示。这是当时Goldstone和Parkes的图像对比（分别为左、右）：<br><br><img src=\"b4f8d1fe6f8f0c6840448d4babb8d170.jpg\" data-rawwidth=\"1651\" data-rawheight=\"649\"><br>由于Parkes 64m望远镜的高灵敏度保障了电视直播的有效进行，阿波罗11号的着陆舱仅凭自带的一个较小的S波段可动天线（下图所示“Steerable S-band Antenna”）就保证了信号传输的顺利进行——他们本可以在地上再另外撑起一个临时天线的。因为Parkes足够给力，他们不必多此一举，为紧张的月表工作节约了时间。<br><br><img src=\"53317e0fd8fdbd7ab34b920251e08cb0.jpg\" data-rawwidth=\"1281\" data-rawheight=\"864\"><img src=\"bbdaef262c6fdffb69817ce72b3ca7e8.jpg\" data-rawwidth=\"1380\" data-rawheight=\"845\"><br>后来，阿波罗12号把携带出舱的摄像机从黑白的变成了彩色的，为了保证更大流量信号的顺利传输，使用了这个S波段的临时天线来增强信号（飞船右侧的倒伞形）。<br><br>当然比起《独立日2》电影里这段QQ视频聊天，阿波罗任务的电视直播还算不上真正的“视频聊天”——毕竟只有单方向的视频传输，从地球到登月飞船就只有语音了。<br><br><img src=\"ad6d5fdc9e339778c3dfbb635151ebb9.png\" data-rawwidth=\"600\" data-rawheight=\"387\">（剧照，网图）<br><br>这画质，少说也得有720p吧？720p的码率一般在5Mbps左右，可能是阿波罗11号电视信号的10倍（我估的，可能不准）。当然，在摩尔定律狂飙突进几十年后的今天，如果只需要提升十倍数据传输能力，现在的人类当然做的到。（感谢读者的专业补充：如果使用HEVC编码的话，720p码率可以压缩到1Mbps甚至600kbps，那样的话即使是阿波罗时代的数据传输能力也差不多能实现了。）<br><br>比如2010年发射的嫦娥2号绕月探测器，其搭载的X频段通信载荷能够达到12Mbps的数据下行速率——别说720p了，1440p也快够了。而即使走的远一点，到其他行星去，现代深空通信保障能力也足够让我们惊讶：在土星工作的卡西尼号飞船，每天传回4GB的数据，相当于一部小电影（误）；远在冥王星的新视野号，每天也能传回约20MB的数据，让我们得以探索<a href=\"https://zhuanlan.zhihu.com/p/21395142\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"冥王星上冰下海\">冥王星上冰下海</a>的踪迹。<br><br>咱们的嫦娥任务产生的信号的地面接收用到的是我国几面较大的射电望远镜/测控站天线，包括：云南昆明40米望远镜、北京密云50米望远镜、上海天马65米望远镜、新疆喀什35米深空测控站、黑龙江佳木斯64米深空测控站，中国现在还在寻求在阿根廷、澳大利亚等地建立海外陆基测控站。当然，坑已经基本填好，马上就要在今年9月开光的贵州500米口径球面射电望远镜FAST如果参与深空支持，还将以其灵敏度优势极大的提升深空数据传输速率。<br><br><img src=\"86d621be2bb3810d01d9b5917576d3ae.jpg\" data-rawwidth=\"897\" data-rawheight=\"645\"><br>多面天线的组合使用不仅能增大总接收面积、提升信噪比，还能有效提升整个系统的稳健性。相比于相同接收面积的单个镜面，多个小口径天线其每一个的主波束更宽，有利于对冲望远镜指向可能出现的微小误差。相距几千公里的这些射电望远镜组成的阵列更是可以进行甚长基线干涉，准确测定航天器的位置。<br><br>总之造这么多钢铁巨兽，不仅仅是为了让我们能在月球上QQ视频——不过也许有一天，这些努力终究会让我们真的可以在月球基地聊个痛吧！<br><br>以上。<br><br></p><p>============================</p><img src=\"9ec53cc288e70f2366dc3ce726f5147c.png\" data-rawwidth=\"226\" data-rawheight=\"141\"><p>“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。</p><p>本文由科普中国移动端出品，转载请注明出处。</p>","updated":"2016-06-25T23:33:03.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":69,"likeCount":496,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21425891","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-06-26T07:33:03+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21425891/comments"},"url":"/p/21425891","titleImage":"https://pic1.zhimg.com/1d5b842a7052fd86b5d4d1ecc3ea06e8_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21425891","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":69,"likesCount":496},"21479158":{"title":"朱诺号木星探测器：进击吧，屠龙勇士！","author":"spto","content":"<p><b>出品：科普中国<br>制作：中国科学院国家天文台 刘博洋<br>监制：中国科学院计算机网络信息中心</b><br></p>北京时间2016年7月5日11时18分——美国东部时间7月4日、亦即美国“独立日”当天23时18分——朱诺号（Juno）木星探测器将打开其装配的Leros 1b主推进器，持续推进35分钟，完成木星轨道接入（JOI）机动。这是朱诺号升空1796天以来，最紧要攸关的一刻。<p>这是一个一次性的机遇：如果成功，朱诺号将被木星的引力捕获，进入俘获轨道，经过一系列的变轨，最终于今年11月进入开展预定探测任务的科学轨道；如果失败，它将永远失去进入木星轨道的机会，只能在绕日轨道寂寞终老。</p><p><img src=\"2bf0e781c4696b6ccf05872c76582104.jpg\" data-rawwidth=\"1041\" data-rawheight=\"927\">（JOI之后，从木星北极俯冲而下的朱诺号，艺术家想象图。Image Credit: NASA/JPL-Caltech）</p><p>这些年来我们已经见闻了太多太阳系探测任务的壮举——1997年发射的土星探测器卡西尼号，抵达土星已经12年有余，至今仍在发回土星家族的高清大图；2003年发射的机遇号火星车，原定任务时长3个月，而它至今仍然火星表面巡弋；2006年发射的新视野号探测器，在去年飞掠冥王星之后，已经踏上了前往柯伊伯带更多小天体的漫长征程。</p><p>我们似乎已经习惯于看到探测器们无畏的挑战极限，一次又一次的超期服役，为我们带来更多惊喜。然而在朱诺号面前，这样的讨论可能显得有些残酷。</p><p>JOI的到来，既标志着朱诺号即将进入激动人心的正式科学探测阶段，也标志着它剩余595天寿命倒数计时的开始。朱诺号，从一开始就注定是一个早逝的悲剧英雄。</p><p>因为它面前的，是伟岸雄浑的木星。</p><p><img src=\"cff9abcbd7ee7335f5a177ed9098711f.jpg\" data-rawwidth=\"1843\" data-rawheight=\"761\">（新视野号拍摄的木星）</p><p>以罗马神话中众神之王朱庇特(Jupiter)命名的木星，不是一颗平庸的行星。它的质量比太阳系中所有其他行星之和更大。它甚至不屑于做行星之王：如果不是在几十亿年前太阳系形成这场气体争夺战中憾负，它甚至可能成为太阳之外，这个系统中第二颗能够点燃氢聚变的恒星。</p><p>即使错失成为恒星的机会，木星也足以让人恐惧：它外核的液态金属氢电流赋予了它强大的磁场（磁矩为地球的2万倍），仿佛在太阳风的洪流中撑起了一把巨伞。这把叫做“木星磁层”的彗状巨伞其形之巨，足以装下数个太阳，其长尾甚至远及4个天文单位（6亿公里）外的土星轨道——这使得木星磁层成为太阳系中，除太阳风在星际介质中淘出的气泡“日球层”之外，最大的连续结构。如果我们能在地球上目视木星磁层，我们会发现它比日月盘面还要大5倍以上。</p><p><img src=\"2518f4ed51dfb938902fa6670fde4080.jpg\" data-rawwidth=\"650\" data-rawheight=\"412\">（木星磁层结构及视尺度示意图，Neil Tyson et al., 'One Universe', Joseph Henry Press）</p><p>不，木星磁层并不是太阳风洪流中一湾宁静的避风港。</p><p>木卫一（Io），这颗距离木星最近的伽利略卫星，在木星巨大的潮汐力蹂躏下，宛如一颗被揉烂的橘子：它持续的火山活动每年向木星周围注入数千万吨二氧化硫，这些气体随即便被电离成为硫离子、氧离子、电子组成的等离子体，并在木星磁场的禁锢下随木星一同转动，形成温度可达百万度、拱卫木星的等离子体环，向外延展达数十个木星半径（200余万公里）。</p><p><img src=\"7f7a5358b3edfa3d66b383b39aaab2f0.jpg\" data-rawwidth=\"999\" data-rawheight=\"959\">（上左：卡西尼号拍摄的木星与木卫一；上右：新视野号拍摄的正在喷发的木卫一；下左：木卫一产生等离子体环及对木星磁场影响示意图；下右：木卫一产生的等离子体环中硫离子分布观测结果。）<br></p><p>在距离木星较近处，等离子体波与等离子体环中电子的相互作用将电子加速到接近光速，产生强烈的同步辐射——这里被叫做“辐射带”。2002年根据卡西尼号飞掠观测结果发表的一篇《自然》文章表示，辐射带中的电子温度最高可达千亿度（20MeV）。不知好歹的人类探测器一旦接触辐射带中的高能粒子，就会造成电子器件的物理伤害，直至完全失灵。</p><p>然而6月24日，朱诺号已经突入木星磁层顶激波面，犹如独骑挑战恶龙的勇士，越来越迫近木星，和它周围烈焰熊熊的城堡。</p><p><img src=\"5191127c546a9677f8552f03829cd634.jpg\" data-rawwidth=\"2232\" data-rawheight=\"1024\">（朱诺号进入木星磁层前后，环境电子密度骤降。但随着朱诺号接近木星，示踪电子密度的等离子体振荡频率还将提升2-3个数量级。）</p><p>朱诺号当然有备而来。</p><p>它的心脏，是RAD750抗辐射处理器。它能承受100万倍于足以致人死地的辐射剂量，在木星周围的狂暴环境中，预计15年才会出现一次“蓝屏”。</p><p>它的铠甲，是1厘米厚的金属钛壳，总重180千克。绝大部分科学仪器都在钛壳的保护下，使其遭受的辐射强度减弱800倍，至电子器件可承受水平以下。</p><p>它的姿态保持，没有采用成熟的反作用飞轮方案，而是采用略显复古的自旋稳定方案，以节省反作用飞轮所占用的发射质量，为更厚实的钛壳、更多的科学仪器和更充沛的推进剂让出空间。</p><p><img src=\"d0468a55e435941424a111ef9fbb5577.jpg\" data-rawwidth=\"982\" data-rawheight=\"800\">（朱诺号的钛壳）</p><p>朱诺号的利刃，也将直刺“恶龙”身上唯一一块“鳞片”掉落露出的软肋。</p><p>天文学家使用美国新墨西哥州的甚大射电望远镜阵（VLA）对木星周围的同步辐射进行了观测。他们发现，半径约7万公里的木星云顶之上，到环形辐射带之间尚有数千公里的罅隙，如果能从木星两极俯冲而下，准确的穿过这个缝隙，就可以既规避了强辐射对电子器件的伤害，又实现几乎紧贴木星表面飞过，从而获取最高分辨率的木星探测结果。</p><p><img src=\"b616c9be23cf44fbe0f875a385fdb8e6.jpg\" data-rawwidth=\"525\" data-rawheight=\"342\">（VLA 2、3、6cm三个波段合成的伪彩色木星图像，可见环绕木星的辐射带，及木星与辐射带之间的狭缝。）</p><p>这就是木星脱落的那块“龙鳞”，朱诺号必须射中。</p><p>与朱诺号数亿公里的旅途相比，这是数十万分之一的针孔；而且朱诺号在木星的强大引力势井中，将成为人类史上速度最快的航天器，速度超过70 km/s。不用说，要在高速下准确穿越这个针孔，需要极精准的计算、极准确的机动。</p><p>朱诺号发射重量为3625千克，其中燃料与氧化剂总重量为2032千克，占总重一半还多。但这些燃料只能为探测器带来总计2000m/s的速度改变，用一点少一点，需要特别精打细算。</p><p><img src=\"36447e63f86dc8dce5760f101d882a39.jpg\" data-rawwidth=\"1200\" data-rawheight=\"800\">（左：Atlas V 551火箭；右：朱诺号，可见球形的燃料仓和底部的主发动机。）</p><p>让朱诺号飞向木星的主要动能来源当然不是这区区一点自带的推进剂。2011年8月2日，携带朱诺号升空的，是Atlas V 551型火箭。作为曾经把新视野号探测器送往冥王星的同款火箭，它给朱诺号注入31.1 km²/s²的发射能量，将其送入约2年周期的绕日轨道。这条轨道的远日点在火星轨道之外：在那里，朱诺号实施了两次深空机动，使探测器重新瞄准地球飞了回来。这两次深空机动消耗了朱诺号730 m/s的速度改变预算。</p><p><img src=\"5175a2f6dbb622618025d718720c4180.jpg\" data-rawwidth=\"1504\" data-rawheight=\"1170\">（朱诺号返回地球进行引力弹射时对地球和月球拍摄的系列画面）</p><p>2013年10月9日，朱诺号与地球相距仅559公里擦身而过，在地球的引力弹射作用下，朱诺号获得了7.3 km/s的速度增量，这才具备了飞往木星的能力。在飞经地球前后，朱诺号抓紧开机测试了它所携带的科学仪器，为前进木星做好准备。</p><p>之后朱诺号小憩了791天，直到2016年1月5日，迫近木星前半年，复苏了。为了实施7月5日的木星轨道接入，朱诺号需要提前2个月开始注入燃料、加热管线，提前7天打开用于防范流星体的引擎保护罩，并将电池充满以备不测。</p><p><img src=\"e91e914dae735c573b71bbdea29a1899.png\" data-rawwidth=\"1168\" data-rawheight=\"660\">（6月28日，朱诺号在620万公里处拍摄的木星和伽利略卫星）</p><p>然后就是逆龙鳞、穿针眼的木星轨道接入（JOI）了——这将消耗朱诺号542 m/s的速度改变预算。朱诺号计划从木星北极高速俯冲而下，在木星表面（1 bar水准面）上空4200公里处掠过，如果飞低了，搞不好直接撞上木星，卒；如果飞高了，就需要动用已经所剩无几的燃料进行调整，后续的科学任务恐将受到影响。</p><p>在JOI点火前半小时，朱诺号调整姿态，将主引擎对准预定的点火方向。为此朱诺号不得不把对地通讯的主力高增益天线移开对地方向。在JOI期间，朱诺号只能用低增益天线发送少量事先约定的“暗号”，告知地球它的任务进展状态；美国戈尔德斯顿和澳大利亚堪培拉的两架深空通讯天线同时密切注视着它。此时，木星和地球之间的因有限光速而导致的通讯延迟是48.3分钟，也就是说无论JOI成功与否，我们能做的，只是等待。</p><p>JOI成功之后，朱诺号将进入周期53.5天的木星俘获轨道。如此绕行两周之后，2016年10月19日，朱诺号将实施其最后一次主要变轨，用350 m/s的速度改变预算，来实现进入周期约为14天的科学轨道。</p><img src=\"b8923ef6b4a3ccfde129403a65d9b763.jpg\" data-rawwidth=\"840\" data-rawheight=\"600\"><p>（上：木星轨道接入、俘获轨道、科学轨道等阶段；下：科学轨道的进动）</p><p>在那里，朱诺号将连戳木星的“无麟软肋”36次：它计划用前3圈实现轨道的精细调节，然后用8圈实现对木星表面每隔48°经度的8个窄条的观测；再用8圈将观测区域间隔缩小到24°；再用16圈将其缩小到12°。在每一圈科学轨道的约两周时间之内，朱诺号只有最接近木星的6-8个小时才能有效的开展科学观测；但这32圈科学轨道编织的“鸟笼”，足以把整个木星表面纳入囊中。最后一圈，朱诺号将查遗补漏，听候地球指令选择感兴趣的区域实施最后的观测。</p><p><img src=\"4d0a83ceb35efd7e2d5d3d2555c37aa8.jpg\" data-rawwidth=\"801\" data-rawheight=\"800\">（科学轨道中，近木点前后实际开展科学观测的轨道区间示意图。绿色和蓝色分别表示前16圈和后16圈。Image: NASA/JPL/Caltech）</p><p>而木星这只巨龙又岂能善罢甘休。由于木星的高速自转，它的形状严重偏离正球体，而是呈一扁球形。这种不对称的质量分布将持续的作用于朱诺号的轨道，迫使其轨道平面不断进动、轨道周期不断缩短、近木点高度不断增加——是的，木星在一步步把朱诺号推向辐射带的烈焰。到第36轨，朱诺号近木点高度已经从4147公里增加到7950公里，每轨所受辐射剂量也随之增加了数倍：前16条科学轨道受到的总辐射剂量仅为后16条的1/4。</p><p><img src=\"47d16a86425785e33e9c2c09c87b5555.jpg\" data-rawwidth=\"1100\" data-rawheight=\"735\">（蓝线表示朱诺号承受的总辐射剂量随绕木轨道数的增加而增加的预期）</p><p>尽管有钛壳护体，也许不是所有的科学载荷都能捱得过辐射带的炙烤。在最坏情况下，木星红外极光测绘仪（JIRAM）可能在第8轨之后就报销，微波辐射计（MWR）也可能只能活到第11轨。朱诺号携带的唯一一台可见光相机JunoCam的画质也将越来越糙，直到被坏点和噪声填满。</p><p>甚至朱诺号强健的心脏也终将不敌木星辐射带的伟力。如果完成预定观测任务之后任由朱诺号在木星周围飞行，它终有一天会心衰而亡，成为飘荡在木星周围一具安静的尸体。这是NASA行星保护守则不能允许的：朱诺号携带有剧毒的燃料，一旦失控并偶然坠毁在木星的卫星上，将会污染它们可能孕育生命的冰下海洋。因此朱诺号唯一的结局只能是功成身死，受控烧毁在木星浓密的大气层中。</p><p>那将是2018年2月20日，飞船时间11:39。<br></p><p><img src=\"ef9e4433f15693d8eedfdb3f803b8055.jpg\" data-rawwidth=\"1280\" data-rawheight=\"713\">（电影《欧罗巴报告》剧照。木卫二欧罗巴拥有冰下海洋，甚至可能孕育生命。）</p><p>屠龙勇士的悲壮只是它自己的，巨龙本身甚至不会注意到它的存在。唯幸人类将从它的殉难中收获良多：</p><p>朱诺号将使用微波辐射计（MWR）研究木星云顶之下的隐藏结构。此前提及的VLA对木星观测采用2、3、6厘米三个波段，能探测到木星云顶之下几十公里的结构；而MWR使用最长50 cm的波长进行观测，将能穿透550 km的云层，看到木星大气深处的情状。MWR还能测量木星大气中水和氨气的丰度，为木星演化理论提供依据。</p><p>朱诺号将在飞越木星表面时，持续接收地球发来的信号并立即回复，让地球能通过记录往来信号的多普勒频移，推测朱诺号受到木星引力拉扯导致的速度异常，从而计算出木星内部的质量分布。由于美国深空网只有第25号天线能够实施此项操作所需的Ka波段通讯，该项操作又必须实时测量，一旦观测日当天受天气影响无法观测，就会造成无法弥补的数据损失。</p><img src=\"18d016255bd96357d41dc08d9576d5f1.jpg\" data-rawwidth=\"2160\" data-rawheight=\"1207\"><p>（朱诺号利用多普勒频移测量木星重力场示意图。）</p><p>朱诺号的太阳能电池板末端安装的磁力计形如一把巨大的尖刀，它将对木星外部和内部磁场进行高精度的测量。由于朱诺号覆盖木星全球的轨道设计，朱诺号磁力计也将有机会测量木星三维磁场分布，从而获取除地球以外最精细的行星磁场观测结果。</p><p><img src=\"32dc842e1977c8226ba4dd8b09804fda.jpg\" data-rawwidth=\"2111\" data-rawheight=\"1285\">（朱诺号的磁力计）</p><p>朱诺号在遭受辐射带高能粒子杀伤的同时，将会准确的记录下高能粒子的种类和能谱分布；在飞越两极的同时，朱诺号还将仔细研究木星的极光过程。</p><p><img src=\"41a58e028cd25d2ed447a646b3b507fe.png\" data-rawwidth=\"2000\" data-rawheight=\"1109\">（哈勃望远镜拍摄的木星极光紫外影像。Io spot等木星极光中的若干亮斑是木星磁场受到木星卫星直接影响的证据。）</p><p>为达成朱诺号的科学目标，本身并不需要可见光观测仪器。但长途跋涉飞往木星而不拍点好看的图回来，简直是一种犯罪。因此朱诺号还是携带了一款科普用途的小相机JunoCam。它能够以RGB三色记录全彩色影像，还将顺便观测甲烷的890纳米吸收谱带。不过，还请稍安勿躁，JOI的时候所有科学仪器都将保持静默，JunoCam也不会记录图像。JOI之后JunoCam第一次记录影像，将会是2016年8月27日。到2016年11月之后，JunoCam就将在每个近木点前后常态化拍摄并发回影像，这些影像将自动发布在美国西南研究所（SWRI）的<a href=\"https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/processing\" data-editable=\"true\" data-title=\"朱诺号任务页面\">朱诺号任务页面</a>上。</p><p>届时，公众还将可以通过线上投票，为JunoCam选定未来的拍摄目标——实际上现在你已经可以开始参与JunoCam观测目标选择的线上讨论：<a href=\"https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/discussion\" class=\"\" data-title=\"JunoCam Discussion\" data-editable=\"true\">JunoCam Discussion</a></p><p><img src=\"363d0ad9ef01745b42dda0a6091ec83b.jpg\" data-rawwidth=\"1443\" data-rawheight=\"708\">（JunoCam拍摄目标线上讨论页面截图）</p><p>以上大约就是你需要了解的几乎全部关于朱诺号的背景知识了。如果说还有什么提醒的话，恐怕就是：北京时间2016年7月5日上午10:30，<a href=\"http://www.nasa.gov/multimedia/nasatv/index.html#public\" data-editable=\"true\" data-title=\"朱诺号JOI直播\">朱诺号JOI直播</a>开始，不要错过！</p><br><p><img src=\"9ec53cc288e70f2366dc3ce726f5147c.png\" data-rawwidth=\"226\" data-rawheight=\"141\">“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。<br>本文由科普中国移动端出品，转载请注明出处。</p>","updated":"2016-07-04T18:01:35.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":117,"likeCount":1246,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21479158","isTitleImageFullScreen":true,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-07-05T02:01:35+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21479158/comments"},"url":"/p/21479158","titleImage":"https://pic3.zhimg.com/58b0723f4b75fe7712b4fe370c803eda_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21479158","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":117,"likesCount":1246},"21820482":{"title":"《宇宙》的十处风景","author":"spto","content":"《宇宙》是我翻译的一本天文图集，确切的讲是我翻译出版的第一本实体书。<p>翻译是去年完工的，等了一年多，今天，它终于上架了。</p><p>本书的作者叫尼古拉斯·奇塔姆（Nicolas Cheetham）——如果你搜这个名字的话，不要搞混，有两个Nicolas Cheetham：一个是1910-2002的英国外交家，另一个是这位科普作家。</p><p>这本书如其副标题所示，是以“从地球到宇宙边缘”为线索写作的：从地球出发，依次访问太阳系的各个行星和它们的卫星，穿过银河系中由气体和尘埃混杂而成的星云们，俯瞰纠缠舞蹈的星系们，直到大尺度结构充斥视野。</p><p>全书200多张图片，巨细无靡的陈列着我们所知宇宙各个层级的景观，展现了作者作为“收藏癖”的个性：即使你是资深天文爱好者，相信书中也会有很多你没有听说过的有趣天体。</p><p>这里我随机挑十张我觉得比较有意思的图，请各位先睹为快。</p><p><img src=\"f58afedef7f0ec5c7596b0f0144806f9.jpg\" data-rawwidth=\"1390\" data-rawheight=\"1268\">土星环和半径仅198km的土卫一Mimas（啊土星环真是一个浪漫的地方&gt;  &lt;）</p><img src=\"f328a64c7c74e56dca994a4623f49d56.jpg\" data-rawwidth=\"1388\" data-rawheight=\"1262\">土卫二Enceladus<img src=\"7c9107d3bcd5eb01e90535967e5489eb.jpg\" data-rawwidth=\"1392\" data-rawheight=\"1236\"><p>海卫一Triton</p><img src=\"9dfd11e98cab5ed9ec1489ade5665d39.jpg\" data-rawwidth=\"1374\" data-rawheight=\"1265\"><p>形如钥匙孔的星云NGC 1999</p><p><img src=\"61bebc091e2ec0bfe3933a1a0b476604.jpg\" data-rawwidth=\"1369\" data-rawheight=\"1268\">象鼻星云</p><img src=\"416f0feb15e4f7fdfb2b04e4df441889.jpg\" data-rawwidth=\"1375\" data-rawheight=\"1268\">气泡星云<img src=\"9cf8982c5340705a283bc086dc741d37.jpg\" data-rawwidth=\"1377\" data-rawheight=\"1268\">三裂星云局部。感受一下黑色尘埃柱粗粝的摩擦，还有OIII禁线的蓝色枝丫，宛如指尖略过汗毛的触觉（什么鬼通感！）。<p><img src=\"c2551aa42797d9a8a0c02d0036f72d27.jpg\" data-rawwidth=\"1373\" data-rawheight=\"1269\">NGC 346——我在《<a href=\"https://zhuanlan.zhihu.com/p/20506900?refer=astrobaguaology\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"一颗脉冲星的流行之旅\">一颗脉冲星的流行之旅</a>》一文中提到过，它被后朋克代表乐队Joy Division的单曲合辑选用为封面图片。</p><p><img src=\"d6d45eccd1136155e7257ff96ccc7ec7.jpg\" data-rawwidth=\"1373\" data-rawheight=\"1269\">纺锤星系——一个几乎完全侧对我们的星系。哈勃的这张图片记录下了盘面两侧毛茸茸的尘埃，非常有质感。</p><p><img src=\"0bc245967ec73841f3a2610061c06e4c.jpg\" data-rawwidth=\"1364\" data-rawheight=\"1239\">一个星系团。下面盘星系的X形结构仿佛银河系的加强版。</p><br><p>这里每张图的一句话解说是我现写的——出版的译本比这里更加完整详尽的解释了每张图的天体名称、距离、类型，和它包含的天体物理故事。出于版权限制，这里不能奉上译文。</p><p>除以上蜻蜓点水的几张，全书还有100多张包罗万象的图片。如果说有什么缺憾的话，大概也就是自几年前英文出版到今日译本面世之间，天文学日新月异的新进展遗憾的没有纳入其中吧！</p><p>欲知内情如何，请戳：<a href=\"https://www.amazon.cn/%E5%9B%BE%E4%B9%A6/dp/B01J0RS0BY\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"《宇宙——从地球到宇宙边缘的旅行》\">《宇宙——从地球到宇宙边缘的旅行》</a>（听说实体书店也已经上架了~）</p><p>第一本译著，有什么错漏，还请各位多多批评指教。</p><p>（本专栏文章同步更新于我的微信公众号“天文八卦学”，astrobaguaology，欢迎关注）</p>","updated":"2016-08-01T12:42:14.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":51,"likeCount":355,"state":"published","isLiked":false,"slug":"21820482","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-08-01T20:42:14+08:00","links":{"comments":"/api/posts/21820482/comments"},"url":"/p/21820482","titleImage":"https://pic1.zhimg.com/0a6ddf3d4b2c05b8735954d3c297b910_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/21820482","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":51,"likesCount":355},"22964539":{"title":"太空国家，不是喊喊就能建：关于空间法学的严肃讨论","author":"spto","content":"昨天有这么条新闻《<a href=\"http://tech.huanqiu.com/discovery/2016-10/9545654.html\" data-editable=\"true\" data-title=\"首个“太空国家”成立 可注册成为该国公民\">首个“太空国家”成立 可注册成为该国公民</a>》，说<blockquote>一支国际性科学家团队宣布将成立首个太空国家，命名为Asgardia，旨在保护地球免受小行星的毁灭性撞击，该项目的第一步举措是在明年发射一颗人造卫星。而且，从现在起，人们可以在Asgardia项目网站上进行注册，前100,000名注册者将成为Asgardia的公民。<br></blockquote><p>于是有知友提问：<a href=\"https://www.zhihu.com/question/51584493\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"如果太空国家 Asgardia 被承认合法的话，太空版图该如何划分？在太空建国会不会成为一个新的趋势？ \">如果太空国家 Asgardia 被承认合法的话，太空版图该如何划分？在太空建国会不会成为一个新的趋势？ </a></p><p>刚好最近了解了一些空间法的源流，这一篇就从空间法学的角度详细解析一下，<b>太空国家到底能不能建</b>。</p><br><br>空间法（Space Law，台称“太空法”）作为国际法的分支，其发展是随着人类探索太空的步伐逐渐完善的。它最重要、最常被提起的基础法律文件，是由包括美英苏中（当时由“中华民国”当局代表）在内的160多国，在联合国框架下缔结，并于美国人即将登陆月球之前的1967年生效的《外层空间条约》（全称《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条约》，常简称《外空条约》或 Outer Space Treaty）。<br><br>该条约跟主权问题最搭界的一条原则叫做<b>“不占有原则”</b>（Non-appropriation Principle），是《外空条约》第二条表述的：<br><blockquote><b>各国不得通过主权要求</b>、使用或占领等方法，以及其他任何措施，把外层空间（包括月球和其他天体）据为己有。</blockquote><br>注意这里强调的是“主权”和“国家”，没提个人和非主权国家实体怎么样。<br><br>这个“漏洞”产生了一些后果。2002年，有人开了个皮包公司“月球大使馆”（<a href=\"//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.lunarembassy.com/\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Lunar Embassy\">Lunar Embassy</a>），宣称出售月球土地，每英亩16美元。他的理论依据就是个人和非主权国家实体不受《外空条约》不占有原则的限制。<br><img src=\"v2-46b1d118af67bcc60a3229ea954bdc81.jpg\" data-rawwidth=\"902\" data-rawheight=\"450\">（“月球大使馆”宣传画）<br><br>实际上还有一个比《外空条约》更不著名一些的条约，叫做《关于各国在月球和其他天体上活动的协定》（简称《月球协定》，Moon Agreement），1979年在联合国外层空间事务厅（<a href=\"//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.unoosa.org/\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"UNOOSA\">UNOOSA</a>）通过的。其第十一条第3款写道：<br><blockquote>月球的表面或表面下层或其任何部分或其中的自然资源均不应成为任何国家、<b>政府间或非政府国际组织</b>、国家组织或<b>非政府实体或任何自然人</b>的财产。</blockquote>注意这里的“月球”指的也不仅仅是月球，而是（第一条第1款）<br><blockquote>本协定内关于月球的条款<b>也适用于太阳系内地球以外的其他天体</b>，但如任何此类天体已有现已生效的特别法律规则，则不在此限。</blockquote>第十一条把非政府实体和自然人也包进来了，但显然“月球大使馆”是无视了这个条约——当然，这种无视也无可厚非，毕竟至今《月球协定》都只在澳大利亚、哈萨克斯坦、沙特阿拉伯、墨西哥、土耳其等16个国家获得批准、只有4个其他国家签署——澳大利亚可是连航天局都没有啊。在航天国家中，只有法国和印度签了，美俄中全都没有搭理。<br><img src=\"v2-e68083c8c5736e0f8335d7307d951e45.png\" data-rawwidth=\"640\" data-rawheight=\"329\"><br>（《月球协定》缔约国：绿色，签署国：黄色，非缔约国：红色。来自维基 <a href=\"//link.zhihu.com/?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Moon_Treaty\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Moon Treaty\">Moon Treaty</a>）<br><br>这种“不搭理”当然是嫌弃这个第十一条<b>“不应成为……的财产”</b>束缚了大流氓们的手脚。实际上这个条款的描述与更加被广泛认可的《外空条约》第一条在语义上似乎本来就是<b>矛盾</b>的，后者说：<br><blockquote>所有国家可在平等、不受任何歧视的基础上，根据国际法<b>自由探索和利用</b>外层空间（包括月球和其他天体），自由进入天体的一切区域。</blockquote>这里的“探索和利用”被自然的解释为包括“开采（exploitation）”（Frans von der Dunk 2015）。根据该条款，人们认为“不占有原则”虽然不允许主权国家甚至非国家实体对天体及天体表面区域的主权声索，但并不限制对太空资源的商业和科学使用（Sterns &amp; Tennen 2003）。<br><br><img src=\"v2-d08b87f27bd8039295ec8ab6f3e50b6f.jpg\" data-rawwidth=\"1800\" data-rawheight=\"1013\">（埃隆·马斯克是太空商业大潮的翘楚。图：彭博社）<br><br>美国在2015年第114届国会上通过了《美国商业太空发射竞争力法案》（U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act），并已获得奥巴马总统签署生效。该法案包含这样的条款，<br><blockquote>(Sec 402)<br>...... ......<br>A U.S. <b>citizen </b>engaged in commercial recovery of an asteroid resource or a space resource shall be entitled to any asteroid resource or space resource obtained, including to <b>possess, own, transport, use, and sell</b> it according to applicable law, including U.S. international obligations.</blockquote>亦即允许美国公民<b>占有、持有、运输、使用和售卖</b>小行星资源和其他太空资源——由于有该条款存在，该法案也常俗称《太空采矿法案》。正是因为“探索和利用”包括“开采”这样的诠释，让美国通过的这部国内法，有理由宣称其自身与《外空条约》的“不占有原则”并不矛盾：<br><blockquote>(Sec. 403) It is the sense of Congress that the United States <b>does not</b>, by enactment of this Act,<b> assert sovereignty</b> or sovereign or exclusive rights or jurisdiction over, or ownership of, any celestial body.</blockquote>也就是说，即使根据美国《太空采矿法案》，如果“月球大使馆”有能耐去开采月球上的矿产，那合理合法；而如果要借着使用月球上的土地、开采月球上的资源，就宣称对月表的一块区域拥有主权或所有权，那是万万不可以的。<br><br>说回“太空国家” Asgardia。从前文我们知道，Asgardia 是<b>不可能占有一颗其他星球或其他星球上的一块区域，对其宣称主权</b>来独立建国的。挑战大流氓共同确定的“不占有原则”，显然会遭到大流氓们的围剿。在核大国实现核垄断的国际政治现实中，没有任何个人、公司和非政府实体可以挑战联合国这个国际政治军事秩序安排。<br><br>所以 Asgardia 选用了另一个方案：我不占领任何一个天体，我自己发射一个巨型空间站好了吧，这你《外空条约》万万没想到吧！<br><br><img src=\"v2-fcdc02af3a7547ac1b48d1e40fe6154b.jpg\" data-rawwidth=\"900\" data-rawheight=\"500\">（Asgardia 宣传画）<br><br>我想这就看你怎么解释《外空条约》第二条所谓的“<b>外层空间（包括月球和其他天体）</b>”（Outer space, including the moon and other celestial bodies）这句话了。如果说外层空间只是这些天体的集合，那可能 Asgardia 成功的找到了一个漏洞；但<b>如果“外层空间”的语义首先是“空间”</b>，其次才“包括……天体”——这显然成立，所有那些跟登月、登陆其他天体无关的太空发射，也都在《外空条约》的规制之下——那 Asgardia 不仅不能占据任何一个天体用于立国，即使是占据一块本来啥也没有的<b>空间</b>，用于宣称主权、独立建国，<b>也是不可以的。</b><br><br>再从这些想成为 Asgardia 国民的人的角度说，一个本属地球上国家的公民，进入太空之后，就可以脱离国家权力的掌控吗？<br><br>我们可以看看此前的一个例子：国际空间站（ISS）。由美俄加日欧等多国共同建设的国家空间站，是现存唯一一个地球之外的人类社群居所。它上面的法律听哪国的？<b>如果一个宇航员把另一个宇航员谋杀了，该怎么办？</b>既然主权国家不能对地外空间声索主权，这地方岂不是没人能管了？<br><br><img src=\"v2-31c9c61350fe47a7fe780822753292d2.jpg\" data-rawwidth=\"1920\" data-rawheight=\"1080\">（国际空间站，拍摄者不明）<br><br>当然不是。主权国家不能对地外空间声索主权，并不代表不能对地外空间实施任何<b>管辖</b>（jurisdiction）。《外空条约》第六条规定主权国家对其太空活动应“连续加以监督”——无人探测器当然要受到其注册国的管辖，宇航员也要受到其所属国家法律的制约。基于此，为了细化《外空条约》的相关原则，UNOOSA 在70年代又通过了两项国际公约：《外空物体所造成损害之国际责任公约》（简称《<b>责任公约</b>》，The Liability Convention）和《关于登记射入外层空间物体的公约》（简称《<b>登记公约</b>》，The Registration Convention）。<br><br>其中《登记公约》规定，一个国家发射航天器时，不仅要自己有所记录，也要上报联合国；当有两个或以上国家共同发射时，它们需要商量由哪个国家作为代表，成为该航天器的“发射国”，并承担公约所规定的相关责任。它们还可以共同组成一个政府间组织（IGO），作为航天器的登记实体，但这样的话，它们就需要协商解决这种国际合作航天器上的管辖权问题。<br><br>对国际空间站来说，商量的结果是1998年签了个《国际空间站政府间协议》（The Intergovernmental Agreement on the ISS），来处理关于国际空间站的注册和管辖权的问题。这里有个一个很实际的问题：国际空间站不是一次性发射完成的，而是今天你国发一个舱，明天他国又发一个舱，经年累月，好多舱在轨道上组装起来的。发这些舱的时候，每个舱自然都有明确的各自发射国家；然而拼到一起之后呢？是作为一个整体，拥有一个统一的登记实体，还是仍然各管各家的一“米”三分地？<br><br>答案是后者。各个舱组合之后，仍然被各国分别管辖；而宇航员个人也仍然受到所属国家的管辖。如果出现了俄罗斯宇航员在美国的舱段里犯了事儿这种事情，则类比于俄罗斯公民在美国领土上犯事儿的处置方式——属地管辖先于属人管辖，这嫌犯回地球以后，归美利坚警察领走。（Carla Sharpe and Fabio Tronchetti 2015）<br><br>总之，这 法的精神，就是牢牢把握由主权国家组成的国际社会的规则，有能耐可以在太空折腾，但是谁也不许在太空圈地，以及谁家的孩子谁自己管好。<br><br>所以，在 Asgardia 人造星球强大到可以击败地球联合国联军、用暴力改写国际规则之前，组成其空间站的舱体及其内部空间，要受其登记国的管辖；其上的人员，要按照属地、属人的原则接受舱体登记国或来源国的管辖；而 Asgardia 绝不会被允许在太空划出一块自留地，宣称主权。综上，<b>Asgardia 建国无望</b>。<br><br><img src=\"v2-7a9e876bdf7a2a744d6354f8928df1b4.png\" data-rawwidth=\"788\" data-rawheight=\"265\">（“月球大使馆”已经坚持骗钱13载，Asgardia 能撑几载？）<br><br>这里我想再讨论两种情况：<br><br>1、如果 Asgardia 及其居民，想要在强大之前暂时委身于一国管辖之内，在强大后效仿美国独立，摆脱其宗主国的控制，独立建国，可否？<br>——我想答案显然是否定的。这句话其实有一处偷换概念：<b>管辖权不等于主权</b>。实际上太空法相关的原理和人类在几百年大航海实践中形成的海洋法相关原理非常相似，可能可以说太空法就是参考海洋法写的。所以马特·达蒙才能在《火星救援》中思忖“火星是公海”，从而他成为“史上第一个太空海盗”——尽管这个推理已经被更严谨的法律专家打脸了（<a href=\"//link.zhihu.com/?target=http%3A//zhihedongfang.com/article-14920/\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"火星上的法律问题，《火星救援》马特·达蒙琢磨对了吗？\">火星上的法律问题，《火星救援》马特·达蒙琢磨对了吗？</a>）。不过在前文叙述中，很明显，对航天器内部空间的主权和管辖权的解析上，太空法就是沿用了国际海洋法中对公海船舶管辖权的说法。也就是说， <b>Asgardia 的登记国对 Asgardia 所占据的空间只有管辖权，并无主权</b>， Asgardia 也无从试图通过分裂主权，创造新的主权实体。<br><br>2、曾有台独人士开脑洞，称“<a href=\"//link.zhihu.com/?target=http%3A//opinion.cw.com.tw/blog/profile/85/article/4757\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"台湾加入联合国，最快速而有效的方式是与图瓦卢合并\">台湾加入联合国，最快速而有效的方式是与图瓦卢合并</a>”，那 Asgardia 能不能也找个低纬度的小岛国，在其领土上建立航天基地，使该岛国成为符合条件的“发射国”、为Asgardia 进行登记，从而让 Asgardia 挂起太空版的“<b>方便船旗</b>”，并且通过金元交易，与小国达成媾议，获得事实上的无主权、准独立的自治实体状态呢？<br>——我觉得这倒是个没啥问题的办法。只是那样的话，Asgardia 也不过又是一个自以为独立，而国际社会不承认的“中华民国（台湾）”而已，有啥意义呢？台湾2300万人尚不能在大流氓面前求得名义独立，以一个十万人空间站的体量（<b>姑且假设他们能变一个十万人空间站出来</b>），又有什么可能冲破国际政治的现实呢？真出了什么事，拿了点钱帮你挂个名的小国，会真的帮你扛大国外交压力么？<br><br>不过归根结底，我想如果未来政治形势允许的话，法学上的解释辨析都是可以因应时势做出调整的，所以这事面子上是法学问题，里子还是政治问题啊。<br><br>部分重要的参考资料：<br><br>Frans Von Der Dunk &amp; Fabio Tronchetti 2015, <i>Handbook of Space Law</i><br>- Chap 2 : Frans von der Dunk, <i>International space law</i><br>- Chap 11: Carla Sharpe &amp; Fabio Tronchetti, <i>Legal aspects of public manned spaceflight and space station operations</i><br><br>太空法相关的重要国际公约（详见《<a href=\"//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.unoosa.org/pdf/publications/st_space_61C.pdf\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"联合国关于外层空间的条约和原则\">联合国关于外层空间的条约和原则</a>》）：<br>-《关于各国探索和利用包括月球和其他天体在内外层空间活动的原则条约》<br>-《关于各国在月球和其他天体上活动的协定》<br>-《外空物体所造成损害之国际责任公约》<br>-《关于登记射入外层空间物体的公约》<br><br><a href=\"//link.zhihu.com/?target=https%3A//www.congress.gov/bill/114th-congress/house-bill/2262\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"H.R.2262 - 114th Congress (2015-2016): U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act\">H.R.2262 - 114th Congress (2015-2016): U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act</a><br><br>Stems &amp; Tennen 2003, Adv. Space Res. Vol. 31, No. 11, pp. 2433-2440, <i>Privateering and profiteering on the moon and other celestial bodies: Debunking the myth of property rights in space</i><p>题图：漫威虚构国家 Asgard，图片作者不详</p><p><br>请求转载请私信询问。我的微信公众号“天文八卦学”（Astrobaguaology），欢迎关注：<br><img src=\"v2-138aaf71b82106d3997a1efba6667b86.jpg\" data-rawwidth=\"808\" data-rawheight=\"372\"></p>","updated":"2016-10-15T03:17:26.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":52,"likeCount":203,"state":"published","isLiked":false,"slug":"22964539","isTitleImageFullScreen":true,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-10-15T11:17:26+08:00","links":{"comments":"/api/posts/22964539/comments"},"url":"/p/22964539","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-053d41f0c4522f5ef55c9e19dd74d923_r.png","summary":"","href":"/api/posts/22964539","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":52,"likesCount":203},"23656475":{"title":"今天还真是百年来第二近的，“超级月亮”","author":"spto","content":"<p>今天（2016年11月14日）票圈被超级月亮刷屏了。我一向是不关心超级月亮的，因为肉眼基本看不出来什么区别……不过在舍友的逼问下，我还是算了一下……</p><p>结论是：今天是 1950-2050 这100年间，第二近的所谓“超级月亮”。比这次更近的一次，是2034年11月26日。</p><p>闲话少说，上图：</p><img src=\"v2-f97aa9f16cb7da176f6fe08d686845d5.png\" data-rawwidth=\"1254\" data-rawheight=\"988\"><p>我是用IDL天文包的moonpos和mphase两个程序，从1950年1月1日0时，到2050年1月1日0时，每隔0.2天取一个点，计算了每一点上月球的距离和相位。</p><p>然后很容易找到，这100年中，月球离地球最近的是2034年11月26日，最近距离约356454千米。上图画出的是每一个采样点上，月球距离比这个最近距离多出来的部分。</p><p>虽然这期间月球距离最大可达约406710千米，比最近距离多出5万多千米，但在这张图上我只画出了比最近距离多1000千米之内的——可以理解为一种广义定义下这一百年全部的超级月亮（下称“1000千米级超级月亮”，我认为1000千米是比较妥适的一个阈值，尽管可能还不是最佳的）。</p><p>每一条线都是一次月球冲到离地球特别近的地方，最下面的一个点是这一次超级月亮冲到离地球最近的时刻，这条线离0越近，说明这次超级月亮越近、越大。</p><p>以1000千米为阈值的这种定义下，这100年一共有200多次超级月亮——平均每年都有差不多2次。不过如果我们把阈值收窄到100千米，则100年中只剩下8次了，大概10年才有一次。按这个相对狭义的定义，上一次是1993年，下一次是2034年。</p><p>我们再来看另一个思路下作的图。如果我们把每一个点标记在横轴为月球相位（用照明面积比定义的）、纵轴为月球距离的图上，这100年来的采样点将产生这样一张图：</p><img src=\"v2-01db2f0837ac907d16f87b39522fe3e8.png\" data-rawwidth=\"1267\" data-rawheight=\"987\"><p>横轴0代表新月，1代表满月，纵轴是距离值跟最近距离相比的差值，单位为千米。</p><p>有趣的是，似乎只有在新月和满月处，月球近地点才可能达到距离极小值附近，也就是才会发生超级月亮现象……同时也只有在新月和满月处，月球远地点才可能达到距离极大值附近……emmmm interesting……</p><p>经学霸读者指点，这确实是因为满月、新月时日月地三者一线，太阳的潮汐力使得月球公转轨道的离心率可以达到更大的值而造成的。</p><p>于是我们知道，本文的图一中的所有“超级月亮”，都是超级新月或者超级满月，不可能出现超级上弦月、超级下弦月。把满月和新月分开着色，我们得到：</p><img src=\"v2-63a823374ae69341a0c109c4b9b06c1f.png\" data-rawwidth=\"1974\" data-rawheight=\"997\"><p>橙色线条是满月，蓝色线条是新月。</p><p>注意到，所有能突入到100千米级别的这8次超级月亮，全部是超级满月。可能地球和太阳在月球同一侧的时候，月球公转轨道离心率会更容易变得更大？</p><p>最后一个问题，到底多久会出现一次1000千米级的超级满月？我的计算结果如下：</p><img src=\"v2-abd268c8464bed922505dc2bb5ec1311.png\" data-rawwidth=\"1056\" data-rawheight=\"622\"><p>纵轴是到上一次该级别超级满月间隔的朔望月数（农历月数）。结论是：每隔14个朔望月，就会出现1~2次1000千米级超级满月（2次的话，是相邻的两个月）；选取的这100年里，一共有120次1000千米级超级满月。这就是为什么我们几乎每年都能看到“超级月亮”的新闻的原因——我们能发现，这些新闻对“超级月亮”到底有多罕见的表述，经常是不准确的。</p><p>（题图：Supermoon and Space Station，Image Credit &amp; Copyright: <a href=\"mailto:%20ekrissmith%20@at@%20gmail%20.dot.%20com\">Kris Smith</a>）</p><p>ps, 附一张我刚在西澳大学旁边天鹅河畔拍的超级月亮～</p><img src=\"v2-24841201e3332a4fe1b3c5e902a64f1b.jpg\" data-rawwidth=\"652\" data-rawheight=\"917\">","updated":"2016-11-14T08:52:22.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":42,"likeCount":296,"state":"published","isLiked":false,"slug":"23656475","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-11-14T16:52:22+08:00","links":{"comments":"/api/posts/23656475/comments"},"url":"/p/23656475","titleImage":"https://pic1.zhimg.com/v2-9bc2d4161000fdf275c93d49f2a1cbf4_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/23656475","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":42,"likesCount":296},"23843957":{"title":"星孩的由来：人与宇宙的交相观照","author":"spto","content":"影史经典、启发无数后世科幻作品的电影、1968年上映的《2001：太空漫游》的结尾是一幅令人难以琢磨的景象：一个笼罩着光晕的巨大婴孩悬浮在太空中，伴着交响诗《查拉图斯特拉如是说》的庄严旋律，静静的凝视着地球。<img src=\"v2-dae4b614b8dced723c7595bdc76b31f8.png\" data-rawwidth=\"1436\" data-rawheight=\"648\"><p>电影虽然很早就看过，不过我刚刚意识到这个星孩的形象是怎么来的。</p><p>《时代》周刊评选出了<a href=\"http://100photos.time.com/\" class=\"\" data-title=\"有史以来最有影响力的100张照片\" data-editable=\"true\">有史以来最有影响力的100张照片</a>，其中有一张，是1965年 <a href=\"http://www.lennartnilsson.com/\" data-editable=\"true\" data-title=\"Lennart Nilsson\">Lennart Nilsson</a> 刊登在《LIFE》杂志封面的《<a href=\"http://100photos.time.com/photos/lennart-nilsson-fetus\" data-editable=\"true\" data-title=\"18周的胎儿\">18周的胎儿</a>》：</p><img src=\"v2-23a912685f66ab367f9dfb35014bb8b4.png\" data-rawwidth=\"1234\" data-rawheight=\"1362\"><p>在看到这张图的瞬间，我立即意识到了它跟《2001太空奥德赛》的联系。它发布于1965年，《2001》电影上映于1968年；照片《18周》上光泽通透的胎儿包膜与星孩周围的球形光晕极其神似；二者同样宁静安详，连手蜷缩的样子都一样；星孩画面中孕育人类的地球恰似《18周》中胎儿身旁的胎盘，而《18周》背景的白色杂点更令人直接联想到星空。</p><p>让我更相信《2001》导演 Stanley Kubrick 可能看到过这张照片的事实是，《LIFE》杂志1965年刊登此图这一期的封面故事《<a href=\"https://books.google.com/books?id=UVMEAAAAMBAJ&amp;pg=PA54#v=twopage\" data-editable=\"true\" data-title=\"Drama of Life Before Birth\" class=\"\">Drama of Life Before Birth</a>》在当时确实引发了巨大的反响。</p><img src=\"v2-d4d7fcee55be2ec5a3b1b51cbd7cfda1.png\" data-rawwidth=\"861\" data-rawheight=\"1152\"><img src=\"v2-dbb6a26e24929ec8756bc7cfa4b6671a.png\" data-rawwidth=\"1695\" data-rawheight=\"1138\"><img src=\"v2-e20f123f60068fdbec0f37c304a54a7c.png\" data-rawwidth=\"1694\" data-rawheight=\"1137\"><p>人们见到这些异常鲜活的图片，要问的第一个问题恐怕就是，“这都是怎么拍的？”——这也是我的第一反应。对此，摄影师 Lennart Nilsson 称，《Drama of Life Before Birth》中出现的胎儿照片，绝大部分是由于“各种医学原因”而流产后的胎儿。因此，在这张照片发表后的几年，它引发了美国舆论对堕胎议题——“人的生命从何时起算”与女性身体自主权——的激烈争议。</p><p>这也是这张照片能入围《时代》杂志100张史上最有影响力照片的原因。</p><br><p>是《18周》这张照片启发了《2001太空漫游》片尾镜头这个猜测，前人亦早已有之。如 American Photo 杂志，2007年1-2月刊在回顾《Drama of Life Before Birth》一文时即指出，“It seems highly likely that” 《18周》一图启发了影片《2001》中“星孩”场景。</p><br><img src=\"v2-0d3b47282356bd205fab7301ce2d7b4c.png\" data-rawwidth=\"2288\" data-rawheight=\"1378\"><p>2013年发表在专为纪念《2001》电影的博客 <a href=\"http://www.2001italia.it/\" class=\"\" data-title=\"2001italia\" data-editable=\"true\">2001italia</a> 上的文章 <a href=\"http://www.2001italia.it/2013/05/making-starchild-in-2001-tribute-to-liz.html\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Making the Starchild in '2001': a tribute to Liz Moore\">Making the Starchild in '2001': a tribute to Liz Moore</a> 则更明白的表示，导演 Kubrick 就是受到了《LIFE》杂志这组图片的启发：</p><blockquote><b>Inspired by</b> some extraordinary and pioneering intra-uterine photographs by Lennart Nilsson, who for the first time showed the development of a uterus in the womb in a landmark series of articles that appeared <a href=\"http://life.time.com/culture/drama-of-life-before-birth-landmark-work-five-decades-later/\" data-editable=\"true\" data-title=\"LIFE magazine in 1965\" class=\"\">LIFE magazine in 1965</a>, <b>Kubrick decided to make a sculpture resembling a fetus</b>.</blockquote>这段话搞错了一点，即这些照片并非在子宫内的摄影，而只是高超的布光让胎儿像是仍在子宫内一样。不过我们知道了，《2001》中的星孩，在拍摄时使用的是一个胎儿雕塑作为道具。雕它的人叫做 Liz Moore（李梓莫？），是个妹子；在她参与的第一部影片《2001》之后，1970年代好莱坞科幻巨制《星球大战》的不少经典形象也出自她手。<p><img src=\"v2-8fc59a2985fddf9373a248125757b4a2.jpg\" data-rawwidth=\"550\" data-rawheight=\"706\">“星孩”道具的全貌是这样，明显可见其与《18周》的相似性：</p><p><img src=\"v2-9f84a546accd7a6bb665be0d72330804.jpg\" data-rawwidth=\"550\" data-rawheight=\"367\"><img src=\"v2-f38539e0d32e99a0b35426b84d463c44.jpg\" data-rawwidth=\"550\" data-rawheight=\"309\">（以上三图出自 <a href=\"http://www.2001italia.it/2013/05/making-starchild-in-2001-tribute-to-liz.html\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Making the Starchild in '2001': a tribute to Liz Moore\">Making the Starchild in '2001': a tribute to Liz Moore</a> ）</p><p>遗憾的是，李梓莫同志1976年在工作途中因车祸逝世，享年32岁。</p><p>“星孩的由来”简单说这么多。</p><p>说起《时代》这次评选出的100张史上最有影响力照片，顺便把其中跟天文\\航天有关系的几张挑出来看看。它们是：《地出》（<a href=\"http://100photos.time.com/photos/nasa-earthrise-apollo-8\" data-editable=\"true\" data-title=\"Earthrise\">Earthrise</a>），《月上之人》（<a href=\"http://100photos.time.com/photos/neil-armstrong-nasa-man-on-moon\" data-title=\"A Man on the Moon\" class=\"\" data-editable=\"true\">A Man on the Moon</a>）和《创生之柱》（<a href=\"http://100photos.time.com/photos/nasa-pillars-of-creation\" data-editable=\"true\" data-title=\"Pillars of Creation\" class=\"\">Pillars of Creation</a>），有兴趣可以点链接看《时代》对它们的评述。</p><br><img src=\"v2-5666648fad21a10e7df97d9c75a7a525.png\" data-rawwidth=\"1224\" data-rawheight=\"1137\"><p>“这是人们第一次真正知道地球究竟是什么样子。”（《时代》杂志图片评述的题记。译者不可考。）<br><img src=\"v2-9858cce8362f127dc8314104eb8c8e14.png\" data-rawwidth=\"912\" data-rawheight=\"1140\"></p><img src=\"v2-c07cbc334d6045e530f5532b702278de.png\" data-rawwidth=\"1007\" data-rawheight=\"1139\"><p>“只要还有人类，我们就会被我们与天空的关系所吸引。”（《时代》杂志图片评述的题记。译者不可考。）</p><br><p>跟地球有关的影史大作不止“Earthrise”。微信启动画面所用的阿波罗17号拍摄的地球照片，被称为“蓝色弹珠”的这一幅（<a class=\"\" href=\"http://www.nasa.gov/content/blue-marble-image-of-the-earth-from-apollo-17\" data-editable=\"true\" data-title=\"Blue Marble\">Blue Marble</a>，1972），以及卡尔萨根最深情的一段文字所描述的“暗淡蓝点”（<a href=\"https://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Pale Blue Dot\">Pale Blue Dot</a>，1990），跟“Earthrise”一样，也都是以让人类重新审视自身在宇宙中之所在的名图。想来评选者在这几张图之间，也许多少纠结了一下吧。</p><img src=\"v2-62eedae563f8d183b111992a0c2c3652.jpg\" data-rawwidth=\"1041\" data-rawheight=\"1042\"><img src=\"v2-58cffbbee4a9881887e0c1b382328c6d.png\" data-rawwidth=\"453\" data-rawheight=\"614\"><br><p>“地出”、“蓝色弹珠”、“暗淡蓝点”是由宇宙而回望人类和地球；“创生之柱”是人在望向宇宙的同时，望向了地球与人类的起源；“月上之人”是为人而走向宇宙；“星孩”则是回望地球、望向起源与走向宇宙这几种意象的交织——几种视角，让人类省知“我是谁”“我从哪来”和“我要到那里”的终极哲学之问。这就是传说中天文学的社会价值吧。</p><br><p>随便扯几句，以上。</p><p>题外话的题外话：某张让人很有诗兴的图也被选入了百大。</p><p>照例给我的微信公众号“天文八卦学”（Astrobaguaology）打个广告。</p><img src=\"v2-882e3c26c094dc7008addc52a78a3cd0.png\" data-rawwidth=\"808\" data-rawheight=\"372\">","updated":"2016-11-21T18:15:35.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":25,"likeCount":413,"state":"published","isLiked":false,"slug":"23843957","isTitleImageFullScreen":true,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2016-11-22T02:15:35+08:00","links":{"comments":"/api/posts/23843957/comments"},"url":"/p/23843957","titleImage":"https://pic2.zhimg.com/v2-e512f96fdf2a54a0fd911ce139b26c05_r.png","summary":"","href":"/api/posts/23843957","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":25,"likesCount":413},"26132734":{"title":"震jia惊de！中国即将接管前世界最大射电望远镜？","author":"spto","content":"美国曾经拥有世界上最大的单口径射电望远镜，阿雷西博望远镜（Arecibo）。这架坐落于美国加勒比海海外属地波多黎各岛的巨大装置，从十年前开始不断受到经费削减的威胁。我在《<a href=\"https://zhuanlan.zhihu.com/p/21340835\" data-editable=\"true\" data-title=\"“波多黎各，波多黎各，世界最大射电望远镜，倒闭了”--让我们阻止这成为事实\" class=\"\">“波多黎各，波多黎各，世界最大射电望远镜，倒闭了”--让我们阻止这成为事实</a>》曾对此有详细说明。<p>从去年起，形势愈发岌岌可危，标志就是我在上文所提及的，美国国家自然科学基金委（NSF）启动对 Arecibo 的环境影响评估——也就是考察如果停止 Arecibo 的正常运营，将其转作他用甚至拆解，会对原有的自然环境造成何种影响。</p><img src=\"v2-ebde4709f9c69f1812f3ecdbc6e625c4.png\" data-rawwidth=\"1230\" data-rawheight=\"473\"><p>（英国卫报今年2月的报道：《阿雷西博大望远镜面临关闭》）<br></p><p>美国很多天文学家、行星学家和大气学家都对此进行了顽强的抵抗，但似乎难以改变 NSF 将经费转移到其他更新的科研装置上的决心——部分原因可能是，2016年中国在贵州建造的五百米口径球面射电望远镜（FAST）已经超越了Arecibo，成为世界上最大的单口径射电望远镜，美国科研经费决策者也许因此认为继续在该项目上提供经费缺乏足够动机。因此如果 Arecibo 不能找到有力的出资方，将不得不转型为教育用途（也就是变为一座博物馆），或出于环境保护考虑，被彻底拆除。</p><img src=\"v2-dba2e0d79c25463c071ad96a584095b7.png\" data-rawwidth=\"1501\" data-rawheight=\"691\"><p>（FAST落成新闻及总书记的祝贺至今位于首页头条）</p><p>但中国的决策者可能有其他一些角度的考虑。一方面，刚刚建成 FAST 望远镜的中国急需 Arecibo 多年来成功运营的宝贵经验及其运营团队的帮助指导，另一方面，中国将可借修缮 Arecibo 望远镜的机会，在当地开展基础设施建设，并将“一带一路”计划延伸至美国的家门口加勒比海地区。</p><p>据<b>中国科学院国家天文馆</b>相关人士透露，中国射电天文学相关科研机构已于去年组成联合专家团队赴 Arecibo 考察其目前运营情况，并向中国科研经费管理部门提请研究出资接管 Arecibo的可能性。当前 NSF 每年向 Arecibo 拨付800万美元的运行经费、NASA 每年拨付400万美元。据悉中国相关部门正在研议的方案为向 Arecibo 出资<b>2.33亿美元</b>，取代 NSF 成为 Arecibo 的主要出资方，以获得该设备未来30年2/3的使用权，另外1/3使用权将继续由 NASA 持有。如果该方案获得通过，中国将事实上绕开 SEC 539 法案中关于禁止中国与 NASA 开展合作的限制，为今后两国开展天文、航空、航天等多领域科技合作打开通道。</p><p>即将于佛罗里达举行的两国元首会面将讨论这一方案的可行性。</p><br><p>阅读上述文字并回答问题：</p><p>1、中国科学院国家天文馆的职能是？</p><p>2、2.33亿美元预算的核拟依据是？</p>","updated":"2017-04-01T07:07:27.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":78,"likeCount":249,"state":"published","isLiked":false,"slug":"26132734","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-04-01T15:07:27+08:00","links":{"comments":"/api/posts/26132734/comments"},"url":"/p/26132734","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-095eec07fe964e419181adeabca2f207_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/26132734","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":78,"likesCount":249},"27341804":{"title":"这个澳洲大爷，把全家都献给了引力波，还准备拉中国入伙","author":"spto","content":"<p>几天前，第三次引力波事件的发现提醒我们，引力波事件研究的常态化时代差不多已经到来了。这个充满无限科幻味道的领域里，美国暂时一枝独秀，两架升级版 LIGO 密切注意着宇宙中黑洞并合事件的啁啾；欧洲人紧随其后，但是似乎并不太顺利——VIRGO 升级过程中，测试镜面的悬挂装置多次发生坏损，目前尚未开始升级版的观测、跟 LIGO “并网发电”。有没有想过，这样一个激动人心的领域，除了欧美两强，还有没有其他国家的声音呢？有没有中国的位置呢？</p>我在西澳大学射电天文研究中心（ICRAR）待了一年多了，刚来不久就听说在敝校物理系，有一个叫大卫·布莱尔（David Blair）的老爷子，做引力波研究多年了——方知引力波研究并非只有欧美两个巨头，在世界上偏远一隅的西澳大利亚珀斯，也有那么一群引力波科学家。后来在各种会议的场合见过老爷子几面——题图这张人像，就是我在去年第一届中澳天文学合作会议（ACAMAR）上，在他介绍完中澳引力波研究合作前景之后与我们闲聊时，抓拍到的。<p>在那次会上，我方知布莱尔老爷子的研究小组中，这个“中澳引力波合作前景”已经部分的转化成了现实——他手下年轻的研究人员和学生中，有一半多都是中国人。今天我跟其中一位相熟的同学闲聊时，听说原来布莱尔老爷子的夫人和长子，也都是从事引力波研究的。其长子刚刚博士毕业，即将去美国 LIGO 工作。原来科学家也搞工匠式的职业世袭啊……这个消息，顿时让我对布莱尔老爷子和他搭上全家去拼搏的引力波事业，燃起了熊熊的八卦之心，下面简单报告一下八卦的成果。</p><p><img src=\"v2-940ae28532af7a3c79b8b695c7619725.jpg\" data-rawwidth=\"1000\" data-rawheight=\"615\">（大卫·布莱尔和他研究组的部分成员，摄影 Nic Ellis / The West Australian。后面一排除了左二布莱尔的儿子，似乎都是中国人。）</p><h2><b>西澳州大型地基引力波探测器？</b></h2><p>先说说布莱尔老爷子近年来大力鼓推的，在西澳州建设大型地基引力波探测器的设想。</p><p>地基引力波探测器的基本原理是在每个基站建两个相互垂直的真空腔，腔体两段放置镜面，让两束同源的强激光在真空腔两端之间往复反射，最后再发生干涉，然后通过观察干涉图样的光强，来判断这两个激光臂的长度产生的极其极其极其微弱的差别，进而寻找由天体引力波事件造成的信号时变特征。</p><p>而这个真空腔造的越长，同样功率的光线在其中经过的路径也就越长，对引力波信号的探测也就越灵敏。所以正如天文学家想要把望远镜口径造的越来越大，引力波科学家则希望把干涉腔做的越来越长。而国际上现有的主要引力波探测器的长度，主要是在4km或者3km这个样子，如图所示：</p><img src=\"v2-fd9513a685320449928247634d22886f.png\" data-rawwidth=\"1262\" data-rawheight=\"884\"><p>而布莱尔老爷子设想的“澳洲国际引力波天文台”（AIGO），将建设臂长8公里的巨大真空腔，臂长是美国 LIGO 的2倍，灵敏度是其4倍、探测搜寻体积是其64倍。如果这个设想能够实现，等了一年多才发现三例的双黑洞并合引力波事件，将能够一两天发现一例。</p><p>说起来，西澳州人民对自己幅员辽阔的故乡那是充满了自豪感。纪念品商店卖的明信片，就有把西澳面积跟中美欧印各大国家地区放一块比较的……所以像什么平方公里阵列（SKA）啦，特别大的引力波探测器啦，这种听上去又是黑科技，又特别占地方的事情，（朴实的）西澳州政府和人民是特别嘚瑟的愿意招揽的——虽然 8km 也就毛毛雨，不足以彰显西澳的“地大物博”，投资刺激老少边穷地区经济可是实打实的。</p><p>总之，从少年时期就在西澳生活、学习、工作的布莱尔老爷子，是寄望于把这个 AIGO 落实在西澳的。实际上现在已经建成的 AIGO 第一期80米臂长的实验阵，就在西澳州府珀斯市北边一小时车程的金金（GinGin）。</p><br><img src=\"v2-d5c4c93f45c4f119268896b39ec48494.png\" data-rawwidth=\"542\" data-rawheight=\"486\"><p>（西澳州南北最大陆地距离近2600公里，相当于北京到西沙。）</p><p>在澳洲建引力波探测器，还有很实际的科学上的好处：</p><p>现有或规划中的其他地基引力波探测器，都是在北半球，而澳洲不仅地处南半球，而且和美国正好处于地球两端——记得《盗梦空间》那个漫长的航班是从哪到哪吗——这样如果在澳洲建一个基站，跟美国的 LIGO 组网，可以最大化的利用地球的尺寸，构造地基基站之间可行的最长基线。基线长、基站多，组网测量的方向准确性就比较好，更容易定准引力波源的位置，方便其他波段望远镜的跟进搜寻。</p><img src=\"v2-15201d67f2df9ada4846982f0a926a28.png\" data-rawwidth=\"1334\" data-rawheight=\"466\"><p>（加入 AIGO 前后的方位测量精度，可见只有 LIGO 和 VIRGO的话，还有很多区域误差很大，而加入 AIGO 之后，方位精度大大改善。图：温琳清、陈雁北 2010）</p><br><br><h2><b>拉中国入伙？</b></h2><p>在2010年之前，AIGO 它还不叫 AIGO，而是跟 INDIGO 的别名 LIGO-India 类似，叫做 LIGO-Australia。不过后来可能发现美国和欧洲都自己玩的挺 high，没工夫（和钱，主要是钱）搭理澳洲人，布莱尔的攻略重点就转到两广（误）中国了。这也是为什么 LIGO 的 I 是 Interferometer，而 AIGO 的 I 是 International——一开始就想明白了，这么大的事，靠澳洲一国，是搞不定的。</p><p>放眼全球，有这个雄心，有这个财力，还没搞地基引力波大装置的，也就剩中国了。</p><p>而且中国有……一~带~一~路~啊！这又是需要大规模建设，又需要钱，又需要人的事情，不找中国，找谁呢？——这不是我生拉硬套，布莱尔2016年给澳洲有关部门关于“澳洲科学基础设施路线图”的答询复信中，明确的提到了一带一路和由此带来的合作可能。布莱尔还劝诱有关部门，就此跟中国合作，能够让澳洲与这个“很快将会主导国际科学界的国家紧密的连接在一起”。</p><blockquote><i>It will engage Australia closely with the country that will soon be dominating world\ninternational science.</i><br><br>David Blair, 2016 National Research Infrastructure Roadmap\nCapability Issues Paper</blockquote><p>但是，这封长达10页的复信也提到了一个问题，中国科研经费用于境外设施的投资可能会比较麻烦。我所耳闻的境外天文大装置建设案例，只有我国在阿根廷占了一小片租借地打算建的40米射电望远镜——用于航天测控通讯保障，不得不如此；中国参与的TMT、SKA等项目，虽然建在境外，但中国只出一少部分钱（10%），这部分钱还主要花在国内的研发任务上。如果说一个大科学装置，中国是两个主要合伙人之一，这个东西还建在国外，那中国政府肯定不高兴——换位思考，这么个东西要是建在中国，那澳洲政府能高兴到哪去？</p><p>所以2015年12月，布莱尔和中国的一些人在《中国科学》杂志上联合发表的一篇文章，就提出，中澳合作建一对儿，中澳两边各设一站这样的设想，从情理上是更能说的通了。文章合作者来自科学院理论物理所、清华大学、北师大等多个单位。</p><p>但是，有那么多钱造一对儿吗？</p><p>布莱尔在答询复信中指出，LIGO 等现有装置的造价在2.5亿澳元（13亿人民币）量级——跟FAST 听上去差不多——而估计 AIGO 的造价似乎为时尚早。他说，成本的大头在于人力成本，他估计一共需要600个等效全职年——60个全职干十年；而主要硬件设施的成本则不低于7亿人民币（听上去也还好？）。而国际上大科学装置通常采用先拨付少量（如1%）种子基金用于项目预研这样的财务模型，现阶段实际需要动用的资金量并不是很大。如果考虑两国合作，在研发方面可以互相分担一部分工作量，则各自需要投入的就更少。<br></p><p>一个巴掌拍不响，中国国内的情况怎么样？</p><p>emmmm，这我就不敢乱说了。据公开报道，中山大学主推的空间引力波探测计划“天琴”预计总耗资上百亿人民币，如果建一个8km地基阵真的只要十几亿，那似乎性价比还蛮高的？虽然技术是美帝的 LIGO 先突破的、头功是美帝先做出来的，但我们造的大，科学产出也可以比较多啊~这个性价比，对科学经费管理部门来说，可能大概也许未见得不会予以考虑。</p><p>目前中国国内引力波探测计划讨论的比较多的除中大的“天琴”之外，还有科学院提出的“太极”计划，还有打个擦边球的、实际上是做“原初引力波”的阿里项目，以及号称“脉冲星计时阵列”实为脉冲星射电观测的若干射电望远镜。虽然布莱尔频频去中国走动，但除了引力波小圈子之外，似乎并未听到太多关于激光干涉地基大装置建设的讨论；只查到十几年前一个不相关的汤克云等中国科学家自己提出来的地下引力波激光干涉仪方案，没有见到明确与布莱尔所推之8km方案对应的项目出现在公开可查的中文文献、文件中。</p><p>所以布莱尔这颗石头扔进中国的池塘里，能不能听到响、什么时候能听到响，还是要打个问号——要是考虑到高功率激光等先进技术可能受到澳洲对华武器禁运相关法律的约束，这事情还会更困难一些。</p><h2><b>布大爷的其他八卦</b></h2>听了布莱尔接受澳洲广播电台（ABC）专访的一个节目，主持人好生八卦了一番布莱尔的生平，有这么几个段子，稍有趣味，以飨读者。<p>布莱尔出生于英国，但是小时候随父亲在尼日利亚生活过一段时间——当时尼日利亚尚且是英国的殖民地（1960年独立的），他的父亲在那里的殖民地当局中任职数年。稍长后，布莱尔举家迁至西澳洲，他的中学是在小城奥尔巴尼（Albany）念的。</p><p>1957年，第一颗人造地球卫星上天，11岁的布莱尔听闻欢欣鼓舞，从此抛弃了接管家族农场养牛放羊的人生计划，走上了自制火箭和无线电台的极客不归路。一次，他跟同伙架了个小电台，接收某商业电台的信号，并采用 ABC 的频率实时的广播出去、干扰邻居家的信号，那一刻，小布心中充盈着熊孩子的自豪与快感。</p><p>读博士时，他的老师教导他，“永远做最困难的事”“这样才能成为一个海贼王一样的男人”（误）。1970年前后，布莱尔听闻<a href=\"https://www.zhihu.com/question/50501889/answer/121420052\" data-editable=\"true\" data-title=\"美国物理学家韦伯（Joseph Weber）探测引力波的实验\" class=\"\">美国物理学家韦伯（Joseph Weber）探测引力波的实验</a>之后，大受激励，于是他选择了做引力波。在韦伯的忽悠下席卷各国的棒状引力波探测器的潮流中，布莱尔也领导了位于珀斯的一台棒状引力波探测装置的设计制造——当然失败了——此番继续追随激光干涉引力波探测的步伐，也算的上是老当益壮、穷且益坚。</p><p>布大爷对科普非常有热情，尤其引力波这么抓眼球的话题，布大爷没有浪费机会。他在 AIGO 所在地金金推动建造了一个引力波主题科普公园“引力发现中心”；LIGO 发现首例事件之后，也曾见他手持皮球来到我校标志性的主楼方塘，靠水波演示“引力波”；在校园中也不时见到老爷子出镜举办讲座。与老爷子真人对话，真能感到他充沛的热情和友善。</p><br><p>1946年出生的布大爷已经71，将届退休的年龄（虽说天文学家干到90几的也是有的），他儿子小布（卡尔·布莱尔）已经成为接过衣钵之新一代的一员。还真的蛮希望在老布小布、在澳国人等一众的努力下，中国、澳洲最终能建起这一对聆听黑暗森林中群鸟啁啾的巨耳吧。</p><br><p>参考资料：</p><p>David Blair 2016,  <a href=\"https://submissions.education.gov.au/Forms/National-Research-Infrastructure-Capability-Issues-Paper-Submissions/Documents/Australian%20International%20Gravitational%20Research%20Centre.pdf\" data-editable=\"true\" data-title=\"2016 National Research Infrastructure Roadmap Capability Issues Paper\" class=\"\">2016 National Research Infrastructure Roadmap Capability Issues Paper</a></p><p>王运永等，2014年8月《天文学进展》，<a href=\"http://center.shao.ac.cn/twxjz/abstract/2014/20140306.pdf\" data-editable=\"true\" data-title=\"激光干涉仪引力波探测器\" class=\"\">激光干涉仪引力波探测器</a></p><p>温琳清、陈雁北 2010，<a href=\"http://adsabs.harvard.edu/abs/2010PhRvD..81h2001W\" data-editable=\"true\" data-title=\"Geometrical expression for the angular resolution of a network of gravitational-\" class=\"\">Geometrical expression for the angular resolution of a network of gravitational-wave detectors</a></p><p>澳洲广播电台 2012, <a href=\"http://www.abc.net.au/local/audio/2012/10/24/3617738.htm\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"Who are you? Professor David Blair\">Who are you? Professor David Blair</a><br></p><p>西澳大利亚人报 2016，<a href=\"https://thewest.com.au/news/wa/wa-joins-gravity-wave-search-ng-ya-110093\" data-editable=\"true\" data-title=\"WA scientists join gravity wave search\" class=\"\">WA scientists join gravity wave search</a><br></p><p>西澳大学物理学院 2010，<a href=\"http://www.gravity.pd.uwa.edu.au/publication/FINAL_84501_PHYSIC%20AIGRC%205Yr%20Report%20v1_10Mar2011.pdf\" class=\"\" data-editable=\"true\" data-title=\"uwa.edu.au 的页面\">Science for the Future</a><br></p><p>David Blair 等2015，中国科学，<a href=\"https://inspirehep.net/record/1408650/files/arXiv:1602.05087.pdf\" data-editable=\"true\" data-title=\"The next detectors for gravitational wave astronomy\" class=\"\">The next detectors for gravitational wave astronomy</a></p><p>Jo van den Brand 等2017，KAGRA International Workshop，<a href=\"http://grqc.ncts.ncku.edu.tw/KAGRA2017/slides/29_vdBrand.pdf\" data-editable=\"true\" data-title=\"Status of Advanced Virgo\" class=\"\">Status of Advanced Virgo</a></p>","updated":"2017-06-11T01:59:58.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":40,"likeCount":217,"state":"published","isLiked":false,"slug":"27341804","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-06-11T09:59:58+08:00","links":{"comments":"/api/posts/27341804/comments"},"url":"/p/27341804","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-e1844de660a9132c7dca807b3db50cbf_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/27341804","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":40,"likesCount":217},"27402288":{"title":"快讯：HXMT望远镜刚刚于酒泉成功发射！！","author":"spto","content":"<p>这一天，中国天文人已经等了很多、很多、很多年。<br></p><p>1993年，中科院高能所高能天体物理实验室研制的“非位置灵敏硬X射线探测器”就搭乘高空探测气球，采用李惕碚院士和同事提出的“直接解调技术”，对天鹅座的X射线源、恒星级黑洞 X-1 进行了观测。</p><p>“直接解调技术”，可以用“低分辨的非成像探测器可以实现高分辨成像”。</p><p>之后，李惕碚院士顺理成章的提出，把这个探测器放到太空中去、也就是“硬X射线调制望远镜”（HXMT）的构想。<br></p><p>经过14年的技术验证和努力，2007年时，《“十一五”空间科学发展规划》明确提出，要让HXMT 2010年上天。这将使其成为中国第一颗天文卫星。<br></p><p>即使2010年如期上天，它也将比使用传统成像技术的欧洲 INTEGRAL、美国 SWIFT两台X射线望远镜晚上天6-8年。</p><p>但是……卡在了经费上。到2009年时，卫星的工程立项都未完成。（详情见<a href=\"http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2009/9/222935.shtm\" data-editable=\"true\" data-title=\"科学网-《科学新闻》：“中国哈勃”迟发内幕\" class=\"\">科学网-《科学新闻》：“中国哈勃”迟发内幕</a>）</p><br><p>曾经号称要当“中国第一颗天文卫星”的HXMT，年年有传闻说就要发射了，却一次次传言落空，眼睁睁看着暗物质卫星“悟空”于2015年升空、量子科学实验卫星“墨子号”2016年升空。</p><p>等的 LAMOST 都建成了，等的嫦娥都登月了，等的 FAST 都开光了，等的李院士都退休了。</p><br><p>直到今天，上午，酒泉。</p><p>更多消息，成功发射后各大媒体会跟进报道，我就不多说了。</p><p>祝发射平安。</p><br><p>（最新消息，成功发射！！！）</p>","updated":"2017-06-14T23:36:17.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":45,"likeCount":355,"state":"published","isLiked":false,"slug":"27402288","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-06-15T07:36:17+08:00","links":{"comments":"/api/posts/27402288/comments"},"url":"/p/27402288","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-fdbbc60526391b86eb6413e3badb7be7_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/27402288","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":45,"likesCount":355},"27966542":{"title":"易逸度：地球就是孕育生命的优等生","author":"spto","content":"<p>编者按</p><blockquote>本专栏决心打破以往只由刘某个人书写的惯例，以更开放的姿态欢迎天文专业圈、爱好者圈人士的赐稿，以期从更多元的角度审视我们所热爱的宇宙。本文是刘某对朋友们作此表示以来，首次付诸行动的一篇。投稿者是刘某好友，一位高能天体物理博士 <a class=\"member_mention\" href=\"http://www.zhihu.com/people/91e1b031269c7c6e8f4cb5ef410a4ef1\" data-hash=\"91e1b031269c7c6e8f4cb5ef410a4ef1\" data-hovercard=\"p$b$91e1b031269c7c6e8f4cb5ef410a4ef1\">@易逸度大王</a>，学养扎实，热衷科学普及写作。本文是他一篇带有思想探索性质的科学小品文，作者认为文章内容超出了他自己的研究领域，因害怕贻笑大方或者被诟病误导读者，特意要求使用笔名。虽说是一家之言，也都处处有据，请读者自行判断真伪。作者寄望，能通过本文，吸引对此问题同样感兴趣的、有相关专业背景的人士，共同就此问题进一步深入讨论。</blockquote><p><br></p><p>两年前我为《环球科学》翻译了一篇文章，题目叫《比地球更美好的家园》[1]。这篇文章的作者勒内·埃莱尔说，其实地球在孕育生命的方面远不算“优等生”。他心目中优等生是那些红矮星（M型星）附近的行星。因为红矮星的寿命比太阳更长，所以可以给生命提供一个长期稳定的发展环境。而且宇宙中这种低质量的恒星更多，所以我们寻找地外家园的目光应该转向这类地方。</p><p>在这篇文章中他提道：虽然 M 型恒星的温度比太阳温度低，但是行星可以离恒星更近一点来获得与地球同样的温暖。所谓温暖，就是指温度既不会热得让水蒸发，也不会冷得让水结冰。换句话说，在行星上可以保有液态水。</p><img src=\"v2-8039d05a41d3cb3289f915dce412681c.png\" data-rawwidth=\"374\" data-rawheight=\"468\"><p>在我开始反驳这个说法之前，这里先顺便提一下为什么科学家那么执着于液态水。这是因为科学家们相信宇宙里的生命应该有一个基本点和地球上的生命相同，即都是依靠化学反应过活的。既然是化学反应，那么在溶剂中的化学反应的效率就远远高于以固体或气体进行的化学反应。这是因为在固体中分子不能自由运动，而气体中的分子密度又太小。只有在溶剂中，分子之间接触频繁，因此是最适合发生化学反应的地方。</p><img src=\"v2-55417a9bc21291a495cbd95913f8a95c.png\" data-rawwidth=\"468\" data-rawheight=\"192\"><p>这就解释了“液态”的好处。不过为什么一定是水呢？液态的其他溶剂不可以吗？这是因为水的化学结构非常简单：两个氢原子一个氧原子。氢原子在宇宙中无处不在，是大爆炸早期原初核合成的第一批原子。氧原子是恒星核反应中的常见产物。另一方面，水是极性分子，因此具有包容很多离子的美德，是理想的溶剂。因此，寻找液态水是寻找地外生命的重中之重。</p><p>在每一个恒星周围，都存在一个合适的距离，在那里行星表面的温度可以在0～100摄氏度之间，也就是可以允许液体水的存在。这个合适的距离范围就叫“宜居带”。</p><img src=\"v2-f61727e25677328495866f1adfe43954.png\" data-rawwidth=\"380\" data-rawheight=\"214\"><p>太阳系有宜居带，地球就在其中；M型星也有宜居带，只不过离恒星更近而已。因此地球位于太阳系的宜居带这件事并没有什么了不起。</p><p>不过有另外一件事情很少有人提及，就是 M 型星的光子能量要比太阳低很多。这会给生命造成多大的影响呢？</p><p>在我们地球上，一切生命活动的能源几乎都来自太阳（除了少量生活在海底火山口里的细菌）。无论你处于食物链的哪个层级，你的能量最终都会追溯到植物的光合作用。在光合作用中，叶绿素吸收了太阳光中能量大于1.8 eV 的光子[2]，而发生后续的化学反应。低能量的光子并不会被植物利用，因而也对地球上的生物圈没有帮助。我们知道太阳表面的温度大约6000 K左右，因此太阳光中最多的是1.5 eV 附近的光子。1.8 eV 以上的光子虽然数量开始下降了，但还剩下不少。</p><img src=\"v2-264b3cc2a9e71484a40b8191c1ca9761.png\" data-rawwidth=\"468\" data-rawheight=\"303\"><p>而 M 型星的表面温度大约3000 K左右，也就是平均来说，它的光子能量只有太阳的一半。即最多的光子能量是在0.7 eV左右。这样一来，如果地球上的植物到了M型星系的行星上，根本无法进行光合作用。所以地球上的生物圈在这样的行星上是难以生存的。</p><p>有人可能问了，为什么要以地球上的植物的光合作用作为标准呢？没准儿 M  型星周围会进化出一种植物，可以利用更低能量的光子进行光合作用也未可知呢？也许如此，不过光合作用就如同光电反应一样，永远是向下兼容的。也就是说，更高能量的光子可以解锁更多的化学反应。如果你只有低能量的光子，即使有很多，你这个星球上能开展的化学反应种类也很有限。由于我们认为生命的基础是化学反应，所以可以想见，这种星球上即便有生命，恐怕也玩不出什么花样来。</p><img src=\"v2-01300c6b205332a06e31a3e74f7f2a36.png\" data-rawwidth=\"468\" data-rawheight=\"390\"><p>在这里我还想从另一个角度做一个讨论： </p><p>记得本科上《统计力学》这门课的时候，有一个课堂习题是这样的：告诉你一个恒星的表面温度，然后告诉你一个行星到这颗恒星的距离，叫你来计算这颗行星的表面温度。这道题并不算难，诀窍是要注意到：在每一刻，行星从恒星那里吸收的辐射能量，要等于行星从自己表面辐射出去的能量。这样你就可以把两个黑体辐射的公式画上等号，然后求出行星表面的温度了。</p><p>不过当我做完这道题之后，却陷入了沉思。“<b>在每一刻，行星从恒星那里吸收的辐射能量，要等于行星从自己表面辐射出去的能量。</b>”这意味着行星实际上从恒星获取的净能量为零！那恒星到底提供了什么给行星呢？答案是<b>负熵。</b>行星从恒星那里吸收低熵的光子，转换成高熵的光子辐射出去，本质上获取了负熵。薛定谔认为生命就是一种源源不断从外界吸取负熵，从而抵御热力学第二定律的存在[3]。一颗位于M型星宜居带的行星，和位于太阳系宜居带的地球区别何在呢？它们从各自恒星获取负熵的效率是不同的。由于来自太阳的光子更“优质”，因此地球生物圈获得负熵的速度要超过位于M型星宜居带的行星。</p><p>我们不妨从一个更高的视角思考这个问题。生命的最大特征就是可以自我复制。比如你有一个1G的影片，你拷给了你们宿舍6个人。那么你们寝室所有硬盘作为一个系统，增加的信息量就是5G。类似的，地球上从出现第一段DNA，到现在的万类生灵，信息量的增加是十分惊人的。这些信息量是从哪里来的？大家可能知道，信息量的本质就是“负熵”，所以是太阳提供了这些生命复制所需要的信息量。地球从太阳获得负熵的速度要比一个表面温度3000K的M型星宜居带里的行星从它的恒星辐射得到的负熵的速率快大约5%[4]. 因此假如生物的增殖速度也要快一些。鉴于生物的大量增殖是进化的先决条件，地球上的生命进化的速度应该比M型星更快。</p><p>那是不是表面温度越高的恒星周围，越有可能进化出高级生命呢？这也不一定。就拿O型星为例，它们的温度可以达到30,000K。可是它们的寿命太短暂了，只有几百万年。这留给它们周围行星上生命的进化时间也太短了。而地球从最初的生命到我们人类已经经历了42亿年的时间，而恐龙灭绝也已经是6500万年前的事情了。</p><p>所以，地球不仅温暖，而且依靠着太阳这样一个优质而稳定的光子源，这才孕育出了我们人类。它实际上并没有我们想象得那么普通。▣</p><p><br></p><p>[1]《比地球更好的家园》 勒内·埃莱尔，《环球科学》2015年1月刊 （或见其公众号文章：<a href=\"http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NDA1Njg2MA==&amp;mid=203738444&amp;idx=1&amp;sn=813d8fb8df9c60bda144c34d73d38bcf&amp;scene=21#wechat_redirect\">地球并非最宜居星球？</a>）</p><p>[2] http://book.bionumbers.org/how-much-energy-is-carried-by-photons-used-in-photosynthesis/</p><p>[3]《生命是什么？》埃尔温·薛定谔，1948，剑桥大学出版社</p><p>[4] 在能流密度相同的情况下，黑体辐射的熵与温度成反比。因此单位时间单位面积所接收到的负熵正比于1/T*-1/T_p. 其中T*是恒星，T_p是行星表面的温度。假设行星表面温度是300 K，那么地球接收太阳的信息量流速大约比一个3000K的M型星宜居带里的行星大 5%.</p><p><br></p><p>本文昨日首先发表在我的微信公众号“天文八卦学”（Astrobaguaology）上，欢迎关注。</p><p>欢迎优质天文科普文章、天文周边散文/杂文投稿本专栏，录用者有稿费。</p>","updated":"2017-07-18T23:59:01.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":26,"likeCount":143,"state":"published","isLiked":false,"slug":"27966542","isTitleImageFullScreen":true,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-07-19T07:59:01+08:00","links":{"comments":"/api/posts/27966542/comments"},"url":"/p/27966542","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-487e8a89945f05d895e5d6571bcd6b2b_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/27966542","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":26,"likesCount":143},"28376156":{"title":"中国的12米大口径大望远镜之争，争的是什么？","author":"spto","content":"<p>我自己的按：</p><p>应果壳科学人约稿写了一篇长文。在发布的时候被编辑分成两篇分别推送，以下是其中第一篇，主要是历史背景的梳理，对现实反思的一些个人观点在第二篇，以后发。</p><p><br></p><p>果壳科学人编者按：</p><p>几天前，一封中科院院士、天体物理学家陈建生写给中科院条件保障与财务局的信件，让天文学界内部一个持续半年多的争论公之于众——准备耗资几十亿建造的12米大口径光学望远镜，该选哪条技术路线？</p><p>为了让读者能够客观全面的了解这次争论，科学人特邀中国科学院国家天文台在读博士刘博洋撰文，梳理了整个事件的来龙去脉及其间的发展。我们也特地与争议当事双方的陈建生院士、崔向群院士、苏定强院士联系，获得他们的授权，原文将争论双方各自的观点展现出来。</p><p>几位院士关于技术路线的争论，也引起了海内外青年天文工作者的关注，并联名就此事向天文学界发出公开信。科学人也特地取得他们的授权，原文将青年天文工作者就12米光学红外望远镜设计方案的公开信呈现给读者。</p><p>希望，我们能与天文学界一道，积极推动中国大口径望远镜技术路线之争早日落幕。</p><p>因为内容庞杂，涉及面甚众，为了全面展示目前争议的各方反应，我们将以一组文章的形式，展现三位院士的信件，以及青年天文工作者的公开信。敬请留意今天科学人推送的二、三条文章。</p><p>——————</p><p>几封院士信件的流出，让中国兴建12米大口径光学-红外望远镜计划（后文简称“LOT”）的争议摊在了桌面上。表面上，中国科学院院士、天体物理学家陈建生，与中国科学院院士、天文望远镜技术专家崔向群及其各自支持者，针对两个不同的光学系统技术方案（后文将提及的“三镜”和“四镜”方案）进行着激烈的针锋相对的辩论。而这一事件牵涉到的，不仅仅是技术方案本身，还有一系列更加复杂的科学大工程管理策略 、学科发展方法论，乃至科学经费体制机制等问题。</p><p><br></p><p><b>上半场：达成一致</b></p><p>望远镜是天文学家用以收集天体信息的工具，其口径直接影响到对天体细节的空间分辨率与对暗弱天体的探测灵敏度，故而天文望远镜诞生以来的400多年，就是望远镜越做越大的400多年。从上世纪90年代开始，国际上一批8-10米级口径地基光学望远镜的建成，奠定了现今世界顶级望远镜的基本阵容。近十年来，各国又争相提出多个30-40米级望远镜方案，让地基光学望远镜在10年内走进下一个量级的未来已经栩栩可期。</p><img src=\"v2-d86b5d11b9681dae60bfdbc26c038847.jpg\" data-rawwidth=\"2400\" data-rawheight=\"1348\"><p>30米口径望远镜示意图。图片来源：TMT.org</p><p><br></p><p>然而，在这样的时代里，中国天文学家的家当可谓寒酸。目前，中国名义上最大口径的光学望远镜是建于国家天文台兴隆基地的郭守敬望远镜（LAMOST）。这是一台4-6米级的光谱巡天望远镜。 这台望远镜通过极为特殊的设计，提高了光谱巡天的效率，但不具备成像观测的能力。</p><p>大部分世界一流的地基光学望远镜都是“通用型望远镜”，而中国真正可以与这些世界一流“通用型望远镜”相比较的，是同样位于兴隆基地的2.16米口径望远镜，和位于云南丽江的2.4米口径望远镜。<b>它们2米级的口径已经落后了国际前沿两个时代</b>（4-6米级，8-10米级）——美国早在1917年就建成了口径2.54米的胡克望远镜。这样的境况，让拥有一台大望远镜，成为多年来中国天文学家心头挥之不去的梦想。</p><p>然而，怎样获得这架梦寐以求的大望远镜，成了十年来撕裂中国天文界的老大难问题。在2016年之前，这场旷日持久的争论有两个竞争方案：其一是参加“三十米口径望远镜”（TMT）国际合作项目，通过对该项目出资10%，获得相应份额的观测时间使用权，搭上30-40米级大望远镜发展的快车；另一个方案，是崔向群院士力推的，以中国为主导发起国际合作，建造一架口径为20米的大望远镜。</p><p>这两个方案各自的支持者在几年前曾经有过激烈的争论，每逢重大会议总能见到双方各执一词。前者以天体物理学家为主，担心中国目前只有建造2米级通用望远镜经验，技术能力不足，难以大跃进到建设30米级望远镜，也担心建造周期冗长、无法抢夺30米级望远镜所带来的重大科学发现机遇；而后者抗辩的理由，除了相信中国已有能力迈出这一大步外，主要是认为参与国际合作不利于中国掌握大望远镜建造的核心技术。</p><p>争论没分高下，TMT项目出了问题。TMT的建设选址定在美国夏威夷大岛的莫纳克亚火山峰顶——这里被认为是世界上最好的光学天文台址。但莫纳克亚火山也是当地的圣山，原住民并不希望有更多望远镜建设在此处。原住民对TMT建设筹备的抗议阻挠，迫使TMT项目不得不寻求在非洲西海岸西班牙所属加纳利群岛、智利北部阿塔卡玛高原等其他优秀台址建造TMT的可能，一度接近停摆，直到最近才有转机。</p><p>就在TMT前途未卜期间，中国天文界主自建一派也稍稍收敛了雄心，将力主建设的国产地基大光学红外望远镜的口径由20米下修为12米，这让反对自建20米镜的天体物理学家们感到似乎靠谱了一点，于是，<b>在2016年5月的一次香山会议上，中国天文学界终于达成一致：两条腿走路，除积极参与国际合作大望远镜项目外，也要自主建造一台12米口径的大望远镜</b>。</p><p><br></p><img src=\"v2-8bca836aa15b675fda3d77ab3aef3e4d.jpg\" data-rawwidth=\"2000\" data-rawheight=\"1334\"><p>国家天文台兴隆基地的2.16米口径“通用型望远镜”。图片来源：Fan et al., 2016</p><p><br></p><p><b>下半场：风云再起</b></p><p><br></p><p>情理之中意料之外的是，关于这台大望远镜的争论并没有就此休止。很快，在这架被暂命名为“大型光学-红外望远镜”的12米口径大型望远镜身上，战火重新燃起 。2016年5月的香山会议看似一场团结胜利、弥合分歧的大会，实则已经为论战的下半场埋下了伏笔。</p><p>崔向群院士所在的南京天文光学技术研究所（后文简称“南京天光所”） 在该次会议上就力推以苏定强院士等人命名的SYZ方案作为LOT望远镜的光学方案，这就是后来所称的“四镜”方案。崔、苏两位院士认为，这“自主创新”方案相比传统方案具有更好的成像品质。</p><p>然而，南京天光所并不能独自决定项目的技术方案。作为一个预算接近20亿元的大工程，中国天文学界举全部力量才能造得出LOT。因此，项目真正的负责单位，是2015年成立的中国科学院天文大科学中心——“提出和引领我国天文科技领域大科学装置的发展”正是该中心的主要职能和任务之一。</p><p>2016年7月，天文大科学中心正式成立 LOT望远镜“前期工作组”，全面负责该项目准备工作。前期工作组的组长和两位副组长分别是国家天文台、紫金山天文台、上海天文台这中国科学院下属三大天文台的台长，可见其分量。</p><p>2016年10月，前期工作组派出一支三人小组前往美国加州大学天文台（UCO）寻求对LOT的“四镜”方案的意见。选择这里，是因为加州大学天文台负责运营的凯克天文台（Keck），拥有夏威夷莫纳克亚山上的两架 10米口径双胞胎望远镜——其中的凯克 I 是世界上首座10米级口径望远镜。至今，凯克双镜仍是10米级望远镜中的佼佼者，UCO自然也是国际光学天文的重镇。“凯克之父”Jerry Nelson亲自接待了三人小组。加州大学天文台的“哈勃学者”蔡峥博士和他的同学、光学设计师马冬林博士也参与了对“四镜”方案的讨论。</p><p>这次访问得到的结论是：“四镜”方案通过增加一块改正镜虽能获得较好像质，但作为地面望远镜，其实际像质更大程度上受限于天文台所在地近地面大气层的稳定性（“视宁度”）。<b>多增加一镜，会增加光的反射损失，减弱LOT探测暗弱天体的目标能力</b>。</p><p>更多问题来自于设计中第四面镜（M4）上的开孔。这个开孔进一步增加了光损，同时，对不同视野大小的终端仪器，需要更换不同开孔的M4，这可能会非常耗时，增加了在海拔5000米的候选台址本已充满生理挑战的环境下，运行维护望远镜的难度。另外，开孔会使星点周围出现更明显的衍射环，干扰对黑洞吸积盘、系外行星等科学目标的直接成像。这些挑战让 LOT 前期工作组暂停了对天光所“四镜”方案的推进。</p><p>三人小组这次访问之后，在华中科技大学工作的马冬林博士充分结合“凯克之父”Jerry Nelson领导撰写的加州大学天文台设计报告，将传统的“三镜”方案整理成案，上报天文大科学中心。至此，<b>南京天光所“四镜”方案与华科大/加州大学天文台“三镜”方案的角逐态势正式形成</b>。</p><img src=\"v2-d6eb6c34d5a84fc6597b134e59f6c5d6.jpg\" data-rawwidth=\"7776\" data-rawheight=\"5184\"><p>国家天文台兴隆基地的郭守敬望远镜（LAMOST）。图片来源：lamost.org</p><p><br></p><p><b>两次评审</b></p><p>2017年4月，为公正考察“三镜”、“四镜”两种方案的优劣，大科学中心组织了一只阵容豪华的国际专家评审组，其成员包括一批国际顶级8-10米级口径望远镜的核心技术专家。经过近一个月的论证，<b>国际专家组几乎一面倒的倾向于传统的“三镜”方案的建议</b>。这使得天文界一度认为，“下半场”的论战在今年5月已经尘埃落定。</p><p>2017年7月，<b>科学院召开内部LOT方案评审会，得出了多数票支持“四镜”方案的表决结果</b>。5月似已“尘埃落定”的“三镜”方案遭遇反转，12米大口径望远镜技术路线之争再起波澜。</p><p><br></p><p><b>浮出水面的技术路线之争</b></p><p>8月6日，陈建生院士一封4000多字的公开信被公开。在信中，陈建生院士说明了他与崔向群院士关于12米大口径光学望远镜技术路线的分歧。</p><p>8月7日，崔向群院士与苏定强院士联合发表公开信——“评陈建生的信”，对陈建生院士的质疑一一做出回应，说明了各自的观点。</p><p>在中科院条件保障与财务局对陈建生院士的回复中，我们看到了这样一段话：“目前的情况是：1、时间很紧，国家要求‘十三五’重大科技基础设施项目今年年底前完成项目建议书批复、2018年底之前必须开工建设；<b>不能按时开工的话项目将会被调整，并且会影响今后其他天文项目的立项。2、存在争议的项目发改委不予受理，我们需要尽快内部达成一致意见</b>。”</p><p>建设中国自己的十米级望远镜对中国天文学界来说是一件大事、一个来之不易的机遇。很多人担心“没完没了地吵下去，项目被发改委淘汰”，也有很多人担心仓促之下LOT会成为一个失败的工程。</p><p>尤其可贵的是，<b>一批青年天文人也积极的参与到讨论中，毫无事不关己的怠慢</b>，令人感触深刻。</p><p>很多在海外工作的华人天文学家也看到了这场浮出水面的“路线之争”，纷纷发声，期待能推动“三镜”、“四镜”之争尽快落幕。</p><p>这场讨论还在持续进行着，并正在朝向公开、理性的方向前进。</p><p><br></p><p>作者：刘博洋，中国科学院国家天文台在读博士</p><p>编辑：明天</p><p><br></p><p>——————</p><p>附：《青年天⽂⼯作者就⼗⼆⽶光学红外望远镜设计⽅案的公开信》</p><p>尊敬的各位天⽂学界同仁、⽼师们：</p><p>我们是关⼼中国下⼀代地基光学红外天⽂望远镜的青年天⽂⼯作者。我们注意到⼗⼆⽶光学红外望远镜的建设⽅案在过去的⼀年⾥产⽣了诸多争议和分歧。在此，我们代表联署的各位青年科学⼯作者对这⼀望远镜的设计⽅案表达意见，希望天⽂学界各位领导、前辈、同仁予以考虑。<br></p><p>上世纪 90 年代以来，国际上已先后建成超过 12 台 8~10 ⽶级光学红外望远镜，⽬前若⼲三⼗⽶级的望远镜项⽬也已陆续开⼯。与国外的同⾏进⾏学术交流时，我们深切体会到先进的设备资源带来的巨⼤科研优势以及科学思维⽅式的差别。当前中国最⼤的通⽤光学红外望远镜仍然停留在两⽶级望远镜的时代，因此我们对国家建设⼗⽶级通⽤望远镜的计划深感振奋。<br></p><p>⼗⼆⽶光学红外望远镜⽬前存在三镜和四镜两种设计⽅案。这两种⽅案的设计细节、计算分析、讨论和⽐较，以及国内国际评审委员会对两种⽅案的评价正在被逐步公开。然⽽，围绕两种设计⽅案产⽣的分歧和争议，却使得项⽬的进程变得不明朗。作为新⼀代光学红外望远镜未来的主要⽤户群体，我们热切地盼望着围绕⼗⼆⽶设计⽅案的讨论能变得更公开、透明。<br></p><p>历史不断地证明，⼀台成功的望远镜可以⼯作⼏⼗年，并对三、四代天⽂科研⼯作者产⽣重要影响。⽽我国望远镜技术起点较低，到⽬前为⽌尚没有⼗分成功的四⽶级通⽤天⽂望远镜的建设经验。因此，我们应尽可能追求风险更为可控、技术更值得信赖的⽅案，使得⼗⼆⽶光学红外望远镜在未来较长的⼀段时间⾥有可靠、⾼质量的科学产出。任何技术上的创新，必须经过充分的论证和充⾜的前期试验，才能使⽤在⼤望远镜⼯程上，这也是国际天⽂界的共识。光学设计更是望远镜的核⼼，若因设计论证不够周全⽽导致科学性能⽆法达标，那么我们付出的“学费”将极其昂贵。<br></p><p>⼗⼆⽶光学红外望远镜并⾮为哪位学者、专家或者哪⼀家院校、研究所⽽建造。建设这台望远镜的⽬的终究还是要为中国乃⾄世界的天⽂学界服务，特别是帮助青年⼀代的天⽂⼯作者做出世界⼀流的科研⼯作。作为这台望远镜未来的主要科学⽤户，我们希望⼗⼆⽶光学红外望远镜项⽬的科学规划、选址、设计、⽅案评审都本着对天⽂学界，尤其是未来⼀代的天⽂学界负责的态度，秉持科学求是的规范和公开公正的精神来进⾏。将这⼀技术问题泛政治化、以奔⾛运作的⽅式取代科学和技术层⾯的分析讨论、忽视本领域国际⼀流专家的意见，是我们极不愿意看到的。任何科学项⽬，都应当尊重国内外同⾏的意见，接纳各⽅的检验、讨论和批评。⾯对分歧，应当采取科学求证的⽅式，⽤数据和事实说话，⽽不应把技术路线的分歧扩⼤到其他⽅⾯。在保证项⽬成功的同时，应⿎励⽀持青年科学家承担重要⾓⾊并作出相应的贡献，⽽不应⽤⾝份、影响⼒和头衔对青年同仁施压。</p><p>同时，我们也认为，这样极富有挑战性的⼤科学项⽬，需要团结国内、国际的⼀切优势⼒量才有可能顺利实施。因此，我们⽀持在天⽂⼤科学中⼼的主导下进⾏国际合作，⼴泛吸纳国际同⾏的经验和教训；我们希望国际评审委员会提出的科学、中⽴⽽权威的意见能得到尊重，以维护中国天⽂学界在国际同⾏中的形象；我们也希望设计⽅案的讨论能回归到以科学主导的层⾯上，按照学术界规范与通例，遵照合理的流程进⾏决策。</p><p>执笔⼈（按姓名笔画排序）：<br>上官晋沂（北京⼤学）<br>叶泉志（加州理⼯学院天⽂系）<br>张智昱 （爱丁堡⼤学）<br>陈昱光（加州理⼯学院天⽂系）<br>秦⾬静（亚利桑那⼤学 Steward 天⽂台）<br>黄崧 （加州⼤学圣克鲁兹分校）<br>蔡峥（加州⼤学圣克鲁兹分校）<br>2017 年 8 ⽉ 7 ⽇</p>","updated":"2017-08-08T02:29:20.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":126,"likeCount":514,"state":"published","isLiked":false,"slug":"28376156","isTitleImageFullScreen":true,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-08-08T10:29:20+08:00","links":{"comments":"/api/posts/28376156/comments"},"url":"/p/28376156","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-d86b5d11b9681dae60bfdbc26c038847_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/28376156","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":126,"likesCount":514},"28409512":{"title":"一场关于火星的思想实验——《红火星》书评","author":"spto","content":"<p>按：在金·斯坦利·罗宾逊的鸿篇巨著《<b>火星三部曲</b>》中译本出版之际，本文应重庆出版社Alphabooks之约写作，其公众号发布的为编审版，以下为原稿。</p><p><br></p><p><br></p><p><b>我们真的到了。</b></p><p><b>曾经，它是一种力量；</b></p><p><b>如今，它只是一块土地。</b></p><p><b>——题记</b></p><p><br></p><p>《红火星》是美国科幻作家金·斯坦利·罗宾逊的代表作“火星三部曲”中的第一部。火星总是与红色相联系，这是不足为奇的；不过如果知道后两部的名字分别叫做《绿火星》和《蓝火星》，大概即使没有读过这几部小说，你也能想见它们想要讲一个什么故事——对，正是自21世纪上半叶起，人类在火星进行殖民开拓、星球改造宏大历史。作为开篇的《红火星》，讲述了以“<b>火星首百</b>”为先导的火星初代居民筚路蓝缕、以启山林，开辟新世界的几十年间的种种物事。</p><p>初读《红火星》，我条件反射的联想到了一部风靡中国网文界的鸿篇巨著《临高启明》。后者讲述500个被读者戏称为“<b>临高五百废</b>”的现代中国人，穿越回明末的海南岛，在中古社会发展近代工业、进行社会改造，开辟别样历史的故事。作为一部由众多同人小说作者共同贡献内容的巨著，《临高启明》以对明代历史、地理、社会及国际政治等各方面的真实还原，以及对科技和社会各个学科领域的细致描摹著称，人称“穿越种田文的说明书”。</p><p><br></p><img src=\"v2-cba096879d30d004126baeec26d57296.png\" data-rawwidth=\"1191\" data-rawheight=\"842\"><p><br></p><p>类似的，<b>《红火星》几乎可以说是一部火星版的“种田文说明书”</b>，营造了前所未有的火星临场感。那颗曾被人类千百年久久凝视的荧荧惑星，在书中不再只是“遥远”“寒冷”“危险”的不毛之地：横亘半个星球的高原塔尔西斯穹顶承载着“火星首百”的开拓基地，呈T字型棋布于上的四大火山是不远处地平线上的航行地标，南方温暖的希腊盆地是新移民向往的居所，水手谷里遍布着艰难求生的地衣。自然的力量千万年来形塑的火星瑰丽地貌，成为角色们垦殖、游嬉、恋爱、斗争乃至革命的舞台背景。就像所有你曾经幻想过的目的地，一旦你亲身抵达那里，“如今，它只是一块土地”。</p><p>与《临高启明》相比，《红火星》没有进行过于冗长的“流水账”、“说明书”式的技术细节展开。这除了受限于篇幅（即使它的篇幅已经绝不算短），恐怕还有一个原因是，前者是在笔下重建人类既有的科技树，相较而言更有据可循，而后者是在科幻想象中开拓近未来的新科技树，作者能以书中的详实程度对火星“种田”过程和科技发展趋势做出预言已实属不易：</p><p>“火星首百”们在火星就地取材，制造水泥、炸药、燃料、“橡胶”、玻璃等基本化工产品；火星上金属镁的蕴藏量巨大，而材料性质优异的镁合金就成为了“火星之钢”；他们在火星表面施放了几十万个“气球”，提高利用太阳能加热火星大气的效率；他们在火星地表钻孔至含水层、把富含水冰的小行星引导坠落到火星，润泽火星干燥的地表和大气；他们利用火星更低的重力，建成人类梦寐以求的太空电梯，以维系火星对地球的资源经济；他们甚至发展出能对DNA进行修复改造的基因工程技术，延缓了火星移民的衰老……在成书二十多年后的今天看来，这些设定背后的科学论据仍然扎实、技术想象仍然前卫。</p><p><br></p><p>但如果只是关于愉快的种田开荒、星辰大海，《红火星》乃至火星三部曲绝不可能取得其现在的地位。<b>《红火星》更为高瞻远瞩之处，在于对“火星殖民”这一时代背景下，殖民社群的社会、人文、政治与法律的未来史的细密推演</b>。</p><p>在书中我们能看到诸如“阿拉伯人希望在火卫一上建设一座清真寺”这样由地球人类社会现象直接投射的桥段，也能发现作者对一个全新人类社群滋生独特文化的有趣想象：“火星首百”中的一名日本生物学家创制了属于火星的本土泛灵论秘密宗教，他们崇拜火星的奇伟大地，用赤裸相拥和吞食火星泥土来表达对火星的颂赞。在另一个章节中，作者还杜撰了一篇关于火星的“创世神话”：火星那令人眼花缭乱的山川盆地的创造，被以盘古开天地、共工断天柱的叙事风格书写成“保罗”与“巨人”的一场恶战，颇为有趣。</p><p><br></p><p>而将本书故事情节向前推进的最大矛盾，则是一个根植于人类现有的太空伦理博弈与空间法律体系的问题：我们到底应该怎样对待火星？是像书中“绿党”那样主张尽快进行行星改造，使火星尽可能适宜人居，还是像“红党”那样主张尽量少的破坏和改变火星原有环境，将其建成一个大型“国家公园”？</p><p>在进一步探讨这个问题之前，我们不妨注意一个有趣的事实：<b>近未来人类对火星的开拓，将会与近代以来人类对两极、尤其是南极的探险有很多相似之处</b>。</p><p>这种相似首先是基于自然条件的相似：南极是地球上最孤立无援的大陆，每年有一半时间处于黑暗之中，最低温度动辄达到零下几十摄氏度。早期的极地探险家们需要航行数月以抵达南极，而在南极滞留过冬意味着前后长达一年甚至更长的时间内独自面对残酷的自然环境，这是对探险者后勤准备、应急自救能力与精神力量的极大考验。火星亦然：它与地球的会合周期接近两年，单程旅行需要数月之久，那里除低温、无氧外，更受到来自宇宙的高能辐射的威胁。正是基于这种相似，《红火星》开篇有“火星首百”在南极接受训练的段落。</p><p><br></p><img src=\"v2-884e2438d1aafdb581a5a55f3e295c8f.png\" data-rawwidth=\"1788\" data-rawheight=\"796\"><p><i>Survival and Sacrifice in Mars Exploration: What We Know from Polar Expeditions</i> 一书封面 </p><p><br></p><p>南极与火星的相似更是法律意义上的。1959年，旨在规范各国南极活动的《南极条约》由12个国家联合缔结。当时已有多个国家对南极的部分土地提出了主权要求，《南极条约》通过创造性的模糊，保护了已经、潜在及尚未对南极提出主权要求的各国利益，事实上冻结了南极洲的主权纷争（颜、朱2008），为人类在接下来几十年间和平利用南极进行科学研究事业打下了基础。</p><p>而在拟定过程中参考了《南极条约》的联合国《外层空间条约》随后在1967年由各国缔结。这是规范各国在宇宙空间，包括其他星球活动的基本国际法文件。由于尚未有国家对太空提出主权要求，《外层空间条约》在避免主权争议方面比《南极条约》更进一步，其根本原则即是“不占有原则”，规定各国不得对宇宙空间和其他天体提出主权要求；同时，它允许对太空的“自由探索和利用”，这个“利用”被一些法学家诠释为包括科研和商业两方面（Stems &amp; Tennen 2003）。事实上，正是基于此，2015年美国已经通过了《美国商业太空发射竞争力法案》（U.S. Commercial Space Launch CompetitivenessAct），“允许美国公民占有、持有、运输、使用和售卖小行星资源和其他太空资源”。</p><p>在《红火星》中，作者虚拟了一个参考《南极条约》、依据《外层空间条约》起草缔结的《火星条约》，该条约延续了“不占有”和“可自由探索和利用”两个原则，同时规定虚拟的“联合国火星事务委员会”成为火星殖民事务的管理者。</p><p>然而，这样根植于现有法律和国际政治架构的合理设定，让一个在2017年的当下还没有成为问题的矛盾凸显并愈演愈烈：科学家们寄望于在火星科研基地自给自足的同时，尽可能减少对火星环境的改变——以便为从行星科学和天体生物学等视角研究火星的原始状态争取时间——遑论改造；而殖民主义者则相反，他们希望用最高的效率增厚火星大气、提升火星温度、让火星泛起江河湖海，同时充分开采利用火星的矿产资源，造福于火星的殖民地经济与母星地球的发展。<b>科学和商业使用，都是一个合理的《火星条约》所将允许的，却是在执行策略上处处矛盾的，这让故事中的红、绿两党明争暗斗不断</b>。</p><p>而在火星殖民地缺乏有效主权存在的结果是，一方面，一些火星移民想要再来一次“美国独立战争”，求得自己的国家；另一方面，一些跨国企业巨头在联合国虚弱的管理体系中，借用某些小国的名义，打着“方便旗”参与到火星的开发中，甚至在挟持联合国火星事务委员会之下，派出了私人武装，成为殖民地事实上的奴役者。这引发了火星殖民地上的一阵阵血雨腥风。</p><p>基于上世纪60年代的空间法学基础构建的火星国际法秩序，就这样事实瓦解；反过来，地球上的人口与环境压力的持续增加与火星环境、政治情势的演变，让地球上的一些国家再难以坐视南极的资源宝盆被闲置，《南极条约》体系也遭到破坏。火星开发活动，不仅创造了新的人类社群、新的人类文化，更对地球的人类社会秩序造成反噬。《红火星》对这一反馈逻辑的揭露和思考，是相当深刻的。</p><p>回到现实，目前以美国航天局（NASA）为代表的火星及其他太阳系探索活动，都将科学作为绝对主要的考量，在处理可能对其他行星造成污染的活动时，都相当小心——“红党”暂时占据上风。虽然不乏罗伯特·祖布林、埃隆·马斯克这样鼓吹火星殖民的狂想者，但事实究竟会否大踏步的朝向《红火星》勾勒的混沌未来演进，归根结底还要看小说中最薄弱的两处设定能否成为现实：<b>火星真的存在足以支撑殖民地经济的稀有矿产吗？资源外运的技术瓶颈太空电梯真的可以在火星顺利建成吗？</b></p><p>三五十年之后回看，我们可以再行玩味，金·斯坦利·罗宾逊大师是否一语成谶。</p><p><br></p><p>参考资料：</p><p>颜其德、朱建钢2008，《海洋开发与管理》，《南极条约》与领土主权要求</p><p>Stems &amp; Tennen2003, Adv. Space Res. Vol. 31, No. 11, pp. 2433-2440, Privateering andprofiteering on the moon and other celestial bodies: Debunking the myth ofproperty rights in space</p><p>H.R.2262 - 114thCongress (2015-2016): U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act</p><p><br></p><p><br></p><img src=\"v2-f673e15de3efc1f7b35211d8cbef1aae.png\" data-rawwidth=\"1330\" data-rawheight=\"1650\"><p><br></p><p>欢迎关注同名微信公众号“天文八卦学”（Astrobaguaology）。</p><img src=\"v2-4beba632506f8426601dbdbf4a38cf29.png\" data-rawwidth=\"600\" data-rawheight=\"276\"><p></p><p></p><p></p><p></p>","updated":"2017-08-09T05:18:59.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":8,"likeCount":61,"state":"published","isLiked":false,"slug":"28409512","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-08-09T13:18:59+08:00","links":{"comments":"/api/posts/28409512/comments"},"url":"/p/28409512","titleImage":"https://pic2.zhimg.com/v2-99cb66a46bbc91f969a5f0a0e31f86cd_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/28409512","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":8,"likesCount":61},"28445028":{"title":"想给地球“杀菌”？炸颗超新星试试","author":"spto","content":"<p>文/ <a class=\"member_mention\" href=\"http://www.zhihu.com/people/5ccca09c465d6475ae34f7d186bb1edb\" data-hash=\"5ccca09c465d6475ae34f7d186bb1edb\" data-hovercard=\"p$b$5ccca09c465d6475ae34f7d186bb1edb\">@简明杰</a> ，原题《<a href=\"https://mingjiejian.github.io/2017/07/24/tardigrade/\">如何给地球“杀菌”？水熊虫的世界</a>》</p><p><br></p><p>截止到现在（2017.7.24），我们已经确认了3499个地外行星，发现了2609个行星系统。在这些地外行星中，有将近80%是由凌星的方法发现的。而随着新一代的望远镜和光谱仪的应用（JWST、TMT等），我们有望在不远的未来探测到行星大气的成分，从而由此推断行星上是否有生命。<b>探测到地外生命的概率由两个数值决定，一个是所有行星中有生命产生的行星的比例，第二是一个行星从生命诞生到被我们观测到的时间内生命一直存续的概率。</b>第一个数值比较难估计，但是第二个值对地外生命的探测也是很重要的。这篇文章的内容基本上来自参考文献[1]，感觉是一个有趣的脑洞。</p><p>我们并不能直接计算出生命存续的概率是多大，但是我们知道在天文领域内发生灾难性现象的概率是多大。换言之，<b>只要我们数清楚有多少天文现象能给地球“杀菌”，把地球上的所有生命都杀死，就可以知道生命存续的概率有多大了。</b>实际上有不少论文已经对能使人类灭绝的现象给出了结论，如在未来100年内地球遭受2公里大小的小行星或者彗星撞击的概率是 10^-4[2]，两亿年内地球很可能遭受1次伽马射线暴和20次超新星爆发[3]。这么看来人类的生命的确比较脆弱。但是如果我们发挥博爱的精神，将视野放到整个生物圈中，我们能找到一种上天入地无所不能生命力很顽强的生物来代表地球上所有的生命吗？</p><p>还真有。</p><p><br></p><h2><b>水熊虫(Tardigrade)</b></h2><p><br></p><p><br></p><img src=\"v2-713701cea2410b037bb524cc1ca0385b.jpg\" data-rawwidth=\"266\" data-rawheight=\"266\"><p><i>Bob Goldstein and Vicky Madden, UNC Chapel Hill，CC BY-SA 3.0</i></p><blockquote><i>缓步动物门（学名：Tardigrata）是动物界的一个门，是俗称水熊虫的一类小型动物，主要生活在淡水的沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中，少数种类生活在海水的潮间带。有记录的大约有750余种，其中许多种是世界性分布的。在喜马拉雅山脉（海拔6000米以上）或深海（海拔4000米以下）都可以找到它们的踪影。从此直至今天，人们对缓步动物在动物分类中的位置、形态学、生活方式、组织学以及其隐生性的研究兴趣就有增无减。 <br>缓步动物也是第一种已知可以在太空中 <br>维基百科</i></blockquote><p>因为长着像熊爪的爪子，所以这个很小（不超过1.5mm）的动物被称为水熊虫。水熊虫可以在151或者-272摄氏度的环境中生存几分钟，在真空、高压或者高辐射的环境里也没有问题；有几只甚至在太空中成功地进行了繁殖。如果你想杀死一只水熊虫，请看这里。</p><p>既然水熊虫的生命力这么顽强，将水熊虫杀死需要什么样的条(nao)件(dong)呢？</p><p><br></p><h2><b>将海洋煮沸</b></h2><p>生活在陆地上的我们是很脆弱的：大气层温度的变化会将我们冻死/热死、强烈的辐射会使臭氧层消失，把我们暴露在辐射环境中。但是海洋对外界环境的变化没有那么敏感。即使是小行星撞击带来的低温也不会使海洋有很大的改变（恐龙很可能因为小行星撞击而灭绝了，但90%种类的鱼类仍然存活了下来）；同时即使地球遭受着很强的高能辐射，海水会大量吸收使得海平面几米以下的海洋辐射量仍维持在正常的水平。所以海洋是维持生命存续的一道屏障。</p><p>但是海水吸收了辐射之后温度会上升，所以几位作者（通过他们的脑洞）想到了：如果某个天文现象可以通过加温的方式移除海洋，那么海洋变成陆地，大家不就都完了么？同时作者希望对概率做一个上限的估计，所以就放宽了一点条件：我们所能考虑的天文现象（小行星撞击、超新星爆发和伽马射线暴）中，能把海洋煮沸的现象发生的概率有多大？</p><p>根据海水的比热容和质量，我们可以算出让海水升温100摄氏度需要的能量是5.6×10^26J，这相当于半个多地球大小的TNT炸药爆炸所产生的能量。</p><p>假设这些能量全部由一个小行星从无穷远处落到地球表面的动能提供，那么我们需要一个质量大于1.7×10^18 kg的小行星。这样的小行星太阳系里面有（比如灶神星和智神星），但是不多，加起来也只有19颗。模型预测的地球被不同质量小行星撞击的概率如下：</p><p><br></p><img src=\"v2-775ef509741f0c5591133d8ddb2957aa.jpg\" data-rawwidth=\"4278\" data-rawheight=\"2785\"><p><i>小行星撞击概率随质量的关系。虚线表示能灭绝地球上所有生命的质量范围；来自参考文献[1]</i></p><p><br></p><p>可以看出概率在10^−9每十亿年的量级。</p><p>超新星爆发时所抛射的能量很大，但是能量会向四面八方扩散，地球需要离超新星足够近才能得到够多的能量将海水煮沸。这个距离是多少呢？0.04秒差距，也就是0.13光年。比邻星距离我们4.22光年，所以即使在比邻星的距离上发生了超新星爆发，海洋的温度也只会上升0.1摄氏度。</p><p>利用银河系模型，我们可以算出在不同的位置附近（&lt;0.04pc）存在超新星的概率是多大。</p><p><br></p><img src=\"v2-2ac8e1b7c550e92dba1ebbe5a0a137c7.jpg\" data-rawwidth=\"3165\" data-rawheight=\"2079\"><p><i>来自参考文献[1]</i></p><p><br></p><p>虽然看起来银心和银道面的概率挺高，但是整体的量级都在10^−6每十亿年以下。</p><p>对伽马射线暴的计算和超新星类似；不同的是我们可以假设伽马射线暴呈喷流状，能量会更集中。这样的话能够煮沸海洋的距离就变为了13.8秒差距，比超新星远了很多。但是因为伽马射线暴的发生概率比超新星的小，所以能够杀死地球上所有生物的伽马射线暴产生概率只有3.2×10^−10，比前两种可能性低很多。</p><p><b>总的来说，通过这三种方法给地球“杀菌”成功的可能性只有10^−7每十亿年，也就是每一百亿亿年一次</b>。</p><p><br></p><h2><b>没有别的办法了吗？</b></h2><p>有，太阳。太阳在生命的晚期会膨胀，最终变成白矮星。即使膨胀的时候不足以使地球上的海洋沸腾，太阳死亡之后长时间的低温也能灭绝地球上所有的生物（包括水熊虫）。除非地球在太阳膨胀的时候被抛离太阳系，然后被另外一个恒星捕获。</p><p>无论如何，<b>这篇文章的结论是相对乐观的：一旦生命在行星中产生，就很难被灭绝</b>。但是这个难是对于水熊虫来说的，或许有朝一日地球会变成水熊虫的世界？</p><p><br></p><h2><b>参考文献</b></h2><ol><li>Sloan, D., Batista, R. A. &amp; Loeb, A. The Resilience of Life to Astrophysical Events. <i>Scientific Reports</i> 7, (2017).</li><li>Chapman, C. R. &amp; Morrison, D. Impacts on the Earth by asteroids and comets: assessing the hazard. <i>Nature</i> 367, 33–40 (1994).</li><li>Beech, M. The past, present and future supernova threat to Earth’s biosphere. <i>Astrophys Space Sci</i> 336, 287–302 (2011).</li></ol><p><br></p><p>欢迎关注同名微信公众号“天文八卦学”（Astrobaguaology）。</p><img src=\"v2-4beba632506f8426601dbdbf4a38cf29.png\" data-rawwidth=\"600\" data-rawheight=\"276\"><p></p>","updated":"2017-08-10T10:23:27.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":27,"likeCount":165,"state":"published","isLiked":false,"slug":"28445028","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-08-10T18:23:27+08:00","links":{"comments":"/api/posts/28445028/comments"},"url":"/p/28445028","titleImage":"https://pic2.zhimg.com/v2-8f53a09c9eaa9565e80341dfc9c779b1_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/28445028","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":27,"likesCount":165},"29390513":{"title":"生的伟大，死的光荣——致敬卡西尼号土星探测器","author":"spto","content":"<p><b>出品：科普中国<br>制作：中国科学院国家天文台 刘博洋<br>监制：中国科学院计算机网络信息中心</b></p><p><br></p><p>2017年9月15日，北京时间周五晚19时55分46秒，随着一颗耀眼的火流星缓缓划过土星蓝色的天空、化为一簇璀璨的宇宙烟火，一曲澎湃的太空交响乐终于为它的壮丽终章画上了一笔浓墨重彩的休止符：美国航天局（NASA）旗舰级任务卡西尼号土星探测器，在满怀好奇地奔向深空整整20年之后，以主动坠毁的方式，与她深爱的那颗美丽行星，永远地融为了一体。</p><p><br></p><img data-rawheight=\"800\" src=\"v2-019b2af26ee7e3e21149649afab0e948.jpg\" data-rawwidth=\"1200\"><p><br></p><p>耗资33亿美元的卡西尼号是人类史上发射的最重、最大、最复杂的行星际探测器。它在发射时的全重5.7吨，其中除包含由欧洲航天局（ESA）研制的、重达318千克的“惠更斯号”土卫六着陆器外，有3.3吨也即大约六成的重量都用来携带推进剂——大量的推进剂储备，辅以大量借助引力弹弓效应来实现“省油”变轨的操作，让卡西尼号实现了超长的工作寿命：它从2004年7月进入环绕土星的轨道以来，已经奋力工作了13年之久；期间它和惠更斯号探测器一道，详细观测了土星，它的光环、磁场及众多卫星，积累了海量的科学资料。</p><p><br></p><img data-rawheight=\"2552\" src=\"v2-f52271f765c33c9eac64332ab2838d04.jpg\" data-rawwidth=\"3388\"><p><br></p><p>是时候好好地回顾一下卡西尼-惠更斯任务的伟大一生了。</p><p><br></p><h2>生与死</h2><p>可能已经很少有人记得，卡西尼号这一人类太空探索事业的标志性任务，居然是在一片抗议的喧闹声中发射的。</p><p>由于从地球直接向土星发射探测器太过遥远，卡西尼-惠更斯任务采用了“VVEJGA”的轨道设计，也即先后两次经过金星、分别一次经过地球和木星的重力助推（“引力弹弓”的正式名称），最终抵达土星。由于其中包含一次地球飞越，一些杞人忧天的美国民众担心，卡西尼号携带的三颗为其供电的放射性同位素热电发生机（RTG）中含有的72磅（约合33千克）放射性金属钚，有可能在卡西尼号意外坠回地球的事件中污染地球大气、威胁全体人类的生存。</p><img data-rawheight=\"998\" src=\"v2-cd840fcec0ae3b502126092c59201ccd.jpg\" data-rawwidth=\"1376\"><p>虽然卡西尼-惠更斯的地球飞越轨道采用“失效安全”设计，即使失败也不会坠向地球；虽然卡西尼号携带的钚并非更具威胁的武器级钚，以冥神Pluto命名、又被广泛认知与核武器制造相关的钚元素，还是引发一些人大量负面联想。</p><p>为阻止卡西尼-惠更斯任务的发射，包括一个名为“奶奶要和平”（Grandmothers for Peace）的组织在内的抗议人士，在美国卡纳维拉尔角发射基地外发动了抗议行动；27名违规冲进限制区域的抗议者在1997年任务发射之际被捕。反对人士还筹办了名为“飞越新闻”（FlybyNews）的网站摇旗呐喊。网站把卡西尼飞越地球视为分水岭般的事件，在卡西尼安全通过之后所谓的“后飞越”时代，仍然坚持发声，直到2016年网站还在更新。</p><img data-rawheight=\"640\" src=\"v2-569a3a53dbe5b29f8ef094f1b5c41f67.jpg\" data-rawwidth=\"960\"><p>卡西尼号执行任务的土星附近距离太阳太过遥远，日光强度不足，使它难以通过太阳能电池板发电，使用RTG获取电力是唯一可行的技术选择。反对者的名号和诉求让人不禁想起“台湾主妇联盟”及其“用爱发电”之语。</p><p>NASA与反对者之间的主要不同在于，前者掌握的知识、信息和技能让其有自信精确控制卡西尼-惠更斯的轨道，避免其坠向地球这样的意外；不过在审慎处置卡西尼号探测器，避免其所载放射性元素、残余燃料等有毒有害危险品污染重要星球方面，NASA并没有丝毫大意。正是由于意识到卡西尼号的燃料几乎用尽后，它将无法有效改变自身轨道，为了避免未来卡西尼号意外坠毁在土卫六、土卫二等拥有孕育生命可能性的土星卫星上，NASA根据其行星保护政策，做出了让卡西尼号在耗尽燃料后，坠入并烧毁在不可能孕育生命的土星大气中的决定。</p><p><br></p><h2>凝望土星</h2><p>太阳系几大亮行星“金木水火土”之一的土星，自古为人所知。它的英文名Saturn来自罗马神话中农神之名，这与其以“土”命名的中文名字似有暗合。</p><p>这颗土黄色光泽的行星，直到近代望远镜发明之后，才开始向世人揭示它的神奇魅力。1610年，意大利天文学家伽利略率先将望远镜指向了土星。他发现土星并不止有单一圆面，在其两侧似乎有一对对称的突起。伽利略的望远镜分辨率有限，他在手绘图中将这对突起绘成两个比土星本体稍小的圆圈，并认为这是土星的两颗卫星。1612年，伽利略发现“两颗卫星”不见了；不过没用多久，努尔哈赤建立后金同年的1616年，土星光环再次出现在了伽利略的手绘中，这次他绘制出了一个圆环形状，只是在他的手绘图中，圆环上下两端都被土星遮盖，显示出伽利略当时还是没有搞清光环围绕土星的事实。</p><img data-rawheight=\"207\" src=\"v2-8cb5145c0f0464a2b0a09df79775fef1.jpg\" data-rawwidth=\"195\"><p>伽利略手绘土星，上下图分别于1610、1616年。</p><p><br></p><p>1659年，荷兰天文学家惠更斯使用成像质量更好的望远镜对土星进行了观测。他正确的解释了土星光环发生变化的原因：光环在空间中指向固定的方向，当它在一个“土星年”（大约30个地球年）中以不同的取向朝向地球时，我们会看到光环由丰盈到消失、往复循环的过程。惠更斯还发现了土星最大的卫星，现名为土卫六的“泰坦”（Titan）。不到20年后，天文学家卡西尼发现土星的另外4颗卫星，还首度观测到土星光环最显著的特征、现在被称作“卡西尼环缝”的物质稀疏区域。</p><p><br></p><img data-rawheight=\"416\" src=\"v2-ffe8af6b9284db71ea02215aa4bf1fe2.jpg\" data-rawwidth=\"550\"><p>哈勃太空望远镜拍摄的土星，示光环角度随时间的变化。图中明显可见卡西尼环缝。</p><p><br></p><p>土星光环的本质让几个世纪的天文学家感到困惑。19世纪，美国天文学家基勒指出，土星光环由不连续的很多微粒组成，并非单一连续刚体——这在我们今天看来，是显然的，没有任何物体能承受那么大的剪切力而不碎裂。这在<a href=\"tel:1981-1982\">1981-1982</a>年旅行者一号、二号探测器飞越土星之后，变得再明显不过：旅行者号对土星光环所摄得的照片中，我们已经发现了土星光环微粒在引力扰动下所呈现的一些暂现形态，一个动态的、有生命力的土星光环已经呼之欲出。</p><img data-rawheight=\"768\" src=\"v2-7403def8b2e130e2e2168ed6cef59105.png\" data-rawwidth=\"1306\"><p>旅行者号拍摄的土星和变化之中的土星光环F环。</p><p><br></p><h2>土星之春</h2><p>两次短暂的飞越不足以解答人们对土星的种种好奇。从80年代末开始，NASA开始计划一次对土星的长时间环绕探测任务，卡西尼号任务计划逐渐浮出水面。经过几年的研发与准备工作，1997年10月15日，一枚泰坦IVB型火箭将卡西尼-惠更斯探测器送入太空。</p><p>经过几次内太阳系的重力助推操作，2004年6月，土星北半球的隆冬时节，卡西尼号进入了土星轨道。半年之后，惠更斯号土卫六着陆器与卡西尼号分离，卡西尼号开始了孤独而不寂寞的旅行。它的基本任务长度为4年，在那之后，卡西尼号在土星北半球的春天来临之际，执行了长度为2年的“春分点任务”。2010年起，健康状况良好的卡西尼号又踏上了长达7年的“夏至点任务”，这持续到了今年4月。自那之后的5个月，卡西尼号踏上了视死如归的最后旅途——“伟大终章任务”（Grand Finale）。</p><p>卡西尼号任务跨越土星北半球的冬、春、夏三个季节，这样长时间的观测让我们有足够耐心，静静观察土星的阴晴变化。</p><p>在土星光环的罅隙中，卡西尼号发现了土星光环层次分明的条带结构形成和保持的原因：土卫十六“普罗米修斯”（Prometheus）在暗弱的F环内侧绕土星公转，只有139千米长的这颗小卫星长的像个土豆，所到之处在F环中掀起阵阵波澜，仿佛驱赶羊群的牧羊犬一样驱赶着环中的微粒——这被称作光环中的“牧羊犬卫星”。另一颗大小、形状都差不多的小卫星土卫三十五“达佛尼斯”（Daphnis）占据了另一条赛道：它在明亮的A环外边缘，独自开垦出了一条整洁的小径——基勒环缝。它也时不时用它看似微弱的引力在小径两边卷起一些风浪：“春分点任务”中，卡西尼号借助2009年土星春分日附近太阳侧照光环的宝贵时机，拍下了土卫三十五在基勒环缝两边卷起的、高出光环平面的“浪花”在光环上的影子，让我们得以更直接测量出它的漫步对光环的影响究竟多大。旅行者号只窥得一目的光环变迁瞬间，在卡西尼的眼中终于连成一支支完整的影片。</p><img data-rawheight=\"1048\" src=\"v2-4e1a103733ae4a0869efe34cafadcaa8.png\" data-rawwidth=\"1540\"><p>上：土卫十六与F环；下：春分附近的土卫三十五与基勒环缝。</p><p><br></p><p>2011年，在日渐躁动的早春里，土星北半球中纬度地区的一场风暴席卷了几乎所有“时区”。这场风暴起源于被称作“大白斑”的土星气旋，每隔30年，都会在土星的春季卷土重来。在2010年底，土星北半球开始回暖时，它像是一树春夜中整齐盛放的白玉兰，猛然从土黄、混沌的星球表面密密匝匝地铺将开来，才两个月就绵延出几千公里。只是这土星春天的“花香”恐怕不太能被地球人欣赏：卡西尼号在风暴中探测到磷化氢气体的大量增加，这鱼腥味的剧毒气体主宰了土星之春。</p><img data-rawheight=\"501\" src=\"v2-226667ee18d970e9b831f7fc50f556ab.jpg\" data-rawwidth=\"792\"><p>2010年土星北半球风暴的变化过程。</p><p><br></p><p>1981年，旅行者号飞船飞越时土星时，发现它的北极有一个六边形的奇特风暴，这被认为是不同纬度的气流在不同流速下相互作用形成的一种相对稳定的形态——有趣的是，土星的南半球并没有这样的六边形风暴。随着北半球夏季的到来，土星北极的六边形也披上了绚丽的夏装：2013年，土星北半球清凉的仲春，六边形像是刚刚解冻的池塘，透出蓝绿的色泽；到2017年的初夏时节再看时，它已变成了成熟的紫金色。于此同时，逐渐堕入隆冬的土星南半球则从一片金黄不声不响地过渡成淡淡的蓝灰。</p><img data-rawheight=\"390\" src=\"v2-ccc1e4b89abcaa5476a04f8df18c644b.gif\" data-rawwidth=\"777\" data-thumbnail=\"https://pic4.zhimg.com/v2-ccc1e4b89abcaa5476a04f8df18c644b_b.jpg\"><br><br><br><br><p>左：2013年的北极六边形。右：2017年的北极六边形。</p><p><br></p><h2>另类地球</h2><p>卡西尼-惠更斯任务最让人激动的成就莫过于对土星卫星系统孕育生命的可能性的揭示。</p><p>在惠更斯发现土星最大的卫星土卫六之后很长时间，人们都认为它是太阳系中最大的卫星（后来旅行者号发现它比木卫三略小）。到二战结束前一年，美国人柯依伯通过观测其光谱，发现了土卫六的大气层，并认为其主要成分是甲烷——这在不到40年后，被旅行者号的发现所否定。实际上土卫六的大气像地球大气一样，由氮气主导，只是缺乏氧气；甲烷是第二多的气体，但也只占很小的比例。</p><img data-rawheight=\"640\" src=\"v2-8f5c9cab2450fccb9256623baad194b4.png\" data-rawwidth=\"1336\"><p>土卫六与地球大气成分对比。</p><p><br></p><p>旅行者号看到的土卫六只是一个被不透明雾霾包裹的橙色圆球，23年后，卡西尼带着惠更斯回来了。卡西尼号的红外相机有能力透视土卫六厚厚的雾霾，惠更斯着陆器则可以直接感受那里的风与土。2004年圣诞节，卡西尼号在飞临土卫六时释放了惠更斯号土卫六着陆器，三周后，惠更斯号才缓缓的降落在了土卫六表面；其中它在降落伞的帮助下耗时1.4小时从土卫六大气层顶降到地表，在地表又继续工作了1个多小时，这给了它相当充裕的时间来收集土卫六的大气和地表数据。</p><img data-rawheight=\"3700\" src=\"v2-3eb82ac1ca17e939b99bdf7de299753f.jpg\" data-rawwidth=\"2900\"><p>惠更斯在下降过程中朝向东南西北各方向拍摄的照片。</p><p><br></p><p>卡西尼-惠更斯任务被普遍认为表现大大超出预期：整合了旅行者号、伽利略号、麦哲伦号等深空任务设计经验教训的它，设计已经足够理想，运行已经足够稳定。但有一个小黑点不得不说：意大利人在建造惠更斯探测器的无线电通信设备时，由于把美国喷气推进动力实验室（JPL）视为竞争者，没有向后者透露信号设备的具体设计方案。缺乏审查之下，卡西尼号与惠更斯号在分离之后巨大的相对速度引起的多普勒效应——让信号的频率更高、周期更短——对通信的影响没有被全面考虑，周期变短引发的效应被遗忘了。这个问题直到发射都没有被纠正，最终不得不通过改变原计划的轨道方案，从根本上降低相对速度、减弱多普勒效应来规避问题。这样做的结果是卡西尼号不得不多绕土星飞一圈，幸好卡西尼号此前的变轨都极其精确，节约出了这次变轨所需的燃料。</p><img data-rawheight=\"464\" src=\"v2-630e6ea17029a52facfd73a02d319354.png\" data-rawwidth=\"1594\"><p><br></p><p>卡西尼-惠更斯眼中的土卫六像极了地球：我们看到山川湖海、风云雨霾。但又极不同：这颗比水星还要大的星球的密度介于水和岩石之间，显示出它有大约一半的质量都是水冰，这颗星球的岩石被厚厚的水冰包裹着。在土卫六表面零下180摄氏度的低温下，水冰坚如磐石——那些深深浅浅的山川，居然都是冰山。而地球上呈气态的甲烷等气体，在这样的温度下已经液化——那些肆恣的汪洋，居然都是“液化天然气”。缺乏氧气的土卫六表面，很多我们熟悉的化学反应不见了，取而代之的是以氮气和甲烷，也即氮、碳、氢元素为基础的化学反应网络——卡西尼和惠更斯都在其中嗅到了不少有机物的存在，它们是构成生命的基础材料。这让人想起原始的地球。</p><img data-rawheight=\"640\" src=\"v2-015cb6ba1b011110e5b9873d1607103d.jpg\" data-rawwidth=\"1600\"><p>土卫六上反光的湖泊。</p><p><br></p><p>关于土卫六孕育生命的可能有若干种假说：有人说，土卫六表面在遭受陨石撞击之后，表面冰层可以短暂融化，成为液态水湖泊。湖泊表面封冻后，内部可以在几百年内维持液态，这期间液态水有机会和土卫六已经存在的大量有机物发生反应，产生更多孕育生命的基础物质。有人说，在土卫六厚厚的冰山下方，有一个全球性的液态水层，那里有更长的时间，可供生命起源、发展。还有人设想，甲烷可以替代水在地球生命化学网络中的中心作用，在土卫六表面可能发展出以甲烷为基础的生命。</p><img data-rawheight=\"524\" src=\"v2-8b00c74374b8ec2a81d6bdfb8997d2be.jpg\" data-rawwidth=\"890\"><p><br></p><h2>咸……咸的！</h2><p>如果说土卫六让人们期待已久，土卫二则纯粹是一个惊喜。</p><p>卡西尼还未到土星，便已迫不及待的伸展出它长达11米的磁力计巨臂。在磁力计的耳中，土星周围绝不是目测的那样宁静，反而似有山呼海啸。2005年初一次飞经土卫二的途中，在其他仪器未觉异常之时，磁力计却已感到一丝不对劲：这有东西！卡西尼赶忙回头一看，在逆向阳光的方向，它看到了了不得的景象：土卫二的南极，几簇喷泉正在喷薄而出！</p><img data-rawheight=\"1266\" src=\"v2-805ef50db0fd98ea53bc281d654d68a4.jpg\" data-rawwidth=\"3000\"><p>正在穿越土卫二喷泉的卡西尼号，想象图。</p><p><br></p><p>不久之后，卡西尼一个回马枪杀了回来，这次，它像戏水的孩子，横穿喷泉而过。在那里，漫天飘舞的冰晶在阳光下闪烁着，像是舞台上飘洒的银箔。卡西尼咂咂嘴，念到：“咸……咸的！”</p><p>是的，土卫二的南极那些冰隙中喷涌而出的，是它广袤冰下海洋的海水。土卫二的大小只有四川盆地那么大，但它形成初期的内部余热尚未如人们所臆测的丧失殆尽，而是仍在给那里的冰海以温存。土卫二的喷泉，不止给自己披上了银白的衣装，使其成为太阳系内反射率最高的天体，也不止贡献了土星光环中E环的物质，更是其温暖、甚至可能生机勃勃的冰下海洋的自豪招牌。</p><img data-rawheight=\"448\" src=\"v2-de61177e1b912b526bc20e44bcb2a1fa.jpg\" data-rawwidth=\"768\"><p><br></p><p>土卫二冰下海的发现，让冰下海成为行星科学中的显学。我们惊讶的意识到，只靠地表温度来划定的所谓“宜居带”可能误导了我们对生命存在的普遍性的预期。在那些远离太阳的地方，在那些气态巨行星冰封的卫星内部，仍然可能存在一个个生命的绿洲。土卫二、土卫六、木卫二、海卫一甚至冥王星……太阳系中被认为具有冰下海洋的星球已经有多达8颗，它们将是我们本世纪太阳系探索宏途上的一个个里程碑。</p><p><br></p><h2>伟大终章</h2><p>天下没有不散的筵席。携带3.3吨推进剂的卡西尼号，屡次借助土卫六等卫星的引力变轨，以极其精俭的燃料使用方式服役长达13年之久——“长寿”是卡西尼任务最为自豪的标签。然而其实从2016年起，“低油量预警灯”就已经开始闪烁了。</p><img data-rawheight=\"1100\" src=\"v2-f9387987f7385b0c628c845bdecb9c6c.jpg\" data-rawwidth=\"1600\"><p>卡西尼号走过的所有轨道示意图。</p><p><br></p><p>如果我们失去对卡西尼号的控制，它将可能在自由的漂流中栽倒在土卫二的冰层上。它携带的3颗RTG仍在源源不断的释放热量，卡西尼号可能融穿冰层，坠入可能孕育生命的冰下海洋。它残存的燃料、RTG中包含的放射性元素，尤其是可能借卡西尼号偷渡土星系统的地球微生物，都可能对那里的生态环境造成不可挽回的损害。</p><p>是时候说再见了。</p><p>从2017年4月开始，卡西尼号转入“伟大终章任务”。4月22日，它最后一次借助土卫六的引力，调整到可以俯冲到土星光环与土星之间、非常贴近土星高层大气的轨道。在这条每6天半一个轮回的轨道上，卡西尼走了22圈——它将近300次环绕土星的最后22圈。</p><img data-rawheight=\"508\" src=\"v2-465c605d8d89124229ad2ab8c970dc3b.png\" data-rawwidth=\"505\"><p>卡西尼回传的最后一幅照片。</p><p><br></p><p>在这条轨道上，卡西尼号有机会通过感受土星光环的微弱引力对它轨道的影响，测量土星光环物质的质量分布，进而为判断土星光环的起源和年龄提供依据。</p><p>9月14日，卡西尼迎来了它生命的最后24个小时。它开启了最后一次数据下行——以往，它会先尽可能多的收集数据，再利用主天线指向地球的机会集中回传；这一次，它不再有更多机会，它只得始终将天线指向地球，一边收集、一边回传。</p><p>9月15日，卡西尼的最后时刻是通过美国深空网（DSN）位于澳大利亚堪培拉的70米天线记录的。在中国，土星正闪耀在正南方的星空上。</p><img data-rawheight=\"600\" src=\"v2-d07865ce4b9cb815012a6228d2954ad4.jpg\" data-rawwidth=\"800\"><p>卡西尼的最后时刻，姿态推进器火力全开。</p><p><br></p><p>北京时间19:53，卡西尼号进入土星大气。</p><p>北京时间19:54，卡西尼号的姿态调节推进器火力全开，勉力维持着天线指向地球的姿态。</p><p>北京时间19:55，卡西尼号信号不断减弱，在几次短暂中断又顽强恢复之后，显示信号的屏幕上终于归为一条寂静的直线。</p><p><br></p><img data-rawheight=\"1008\" src=\"v2-c296dfece00ddb2ceb92180f9ffaa8c8.jpg\" data-rawwidth=\"1008\"><p><br></p><h2>你一生的故事</h2><p>卡西尼号的项目首席科学家琳达·施皮尔克（Linda Spilker）1992年博士毕业。她参与过旅行者号的科学工作，从80年代末卡西尼号概念形成阶段就参与到卡西尼任务中，至今已经为卡西尼任务工作将近30年。卡西尼号从诞生到离去，琳达渡过了自己作为科学家的大半职业生涯，她自己的女儿也已从孩童长大成人。</p><p>带着母亲的心思，琳达把卡西尼号视为一个女孩，自己的另一个女儿。她和数百位团队成员一道，三十年来悉心照看卡西尼号，帮助它渡过经费困难的孕育期，看着它在行星间欢脱的穿梭奔跑，在她遇到阻碍时随时伸出援手，在她开拓新世界时随时分享她的喜悦。</p><p>土星的北半球冬去春来，春来夏至。卡西尼号探测器，卡西尼任务的每一个参加者，与土星的风云一道，从青涩而成熟，从成熟而伟大。</p><p><br></p><p><b>卡西尼号，R.I.P.</b>——写在一次有祝贺却没有欢呼的NASA直播结束之际。</p><p><br></p><img data-rawheight=\"811\" src=\"v2-852e8a3ef154b8d2d756c4388207e309.jpg\" data-rawwidth=\"1020\"><p><br></p><p><br></p><p><br></p><img data-rawheight=\"141\" src=\"v2-17fca20daefc6fbd3d45bf3a1494f3ed.png\" data-rawwidth=\"226\"><p>“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。</p><p>本文由科普中国移动端出品，转载请注明出处。</p>","updated":"2017-09-16T04:45:56.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":100,"likeCount":1422,"state":"published","isLiked":false,"slug":"29390513","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-09-16T12:45:56+08:00","links":{"comments":"/api/posts/29390513/comments"},"url":"/p/29390513","titleImage":"https://pic4.zhimg.com/v2-5fa341273d488dd41d29045c9260f167_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/29390513","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":100,"likesCount":1422},"29410251":{"title":"天文学者陈学雷：沉痛悼念并追忆南仁东老师","author":"spto","content":"<p>文/ 陈学雷</p><p>按：陈学雷老师是中国科学院国家天文台研究员，主要从事暗能量、暗物质等领域的研究。本专栏经陈学雷老师授权发表他悼念南仁东老师的文章。</p><p><br></p><p>前天（2017年9月15日）北京时间19:55，在太空飞行了近20年的卡西尼号航天器结束了使命，陨落在土星上。也就在同一天夜里，FAST工程总工程师兼首席科学家南仁东老师因病情突然恶化，于23: 23仙逝。</p><img src=\"v2-3fa90fcd9134c7cbfd36b5e3e3eccbbd.png\" data-rawwidth=\"246\" data-rawheight=\"301\"><p>南仁东老师</p><p><br></p><p>这真令人震惊！还记得6年前，我们在江苏宜兴开会，会后很多人一起到宜兴竹海游览。走到山顶的观景亭，楼梯口有铁栅栏门，但当时现场并没有售票员，门也锁着。我们大家看看没有开门就在旁边休息、聊天，这时66岁的南老师来了，只见他看了一眼就身手矫健地纵身翻过栅栏门，大步走上观景亭二层一览河山，看得我们目瞪口呆！那时的南老师是那么健壮！当然，后来南老师不幸得了癌症，做了手术，嗓音嘶哑了。但是，过去一年里我还多次见到过南老师，亦然是简洁、果断，甚至就在几天前，还在路上看到他行色匆匆地走过，向他打过招呼。无法相信，南老师竟然就此离我们而去了。</p><img src=\"v2-5402391b04f3dad595494572eb0e4a7e.png\" data-rawwidth=\"1632\" data-rawheight=\"1224\"><p>轻松翻越铁栅栏门的南老师（时年66岁）</p><p><br></p><p>我相信FAST团组的同事们一定会讲出很多关于南老师和FAST的故事。这里，我只想追忆一下我和南老师的几次接触。记得我第一次见到南老师是在2005年，FAST那时还没立项，但在天文界已赫赫有名。当时我刚回国到国家天文台工作不久，南老师邀我去他办公室聊聊，在走廊里离他办公室还老远，就能闻到从他屋里传出的烟味（他房间是关着门的！），聊天过程中南老师也是手不离烟。南老师先向我询问了一些当时宇宙学的研究进展，然后说，你们搞理论的人净弄一堆玄乎理论来糊弄人，其实都是骗人的，你说是不是。我作为理论研究者当然不同意，礼貌但坚决地和南老师辩论了一小会儿，南老师笑着说，看来你还有点主见--看来我通过了南老师的小测试:-)</p><p>后来在准备FAST立项国际评估时，南老师邀我参与撰写FAST科学目标中的宇宙学部分。在考虑FAST如何做宇宙学时，我提出不必像传统做法那样分辨出单个星系，而可以用低角分辨率观测中性氢大尺度结构，也就是后来被称为强度映射(Intensity mapping)的方法。2007年5月在杭州岳王庙举行的FAST讨论会上，我介绍了这一想法，并给南老师一些用FAST做宇宙学包括暗能量、暗物质问题的ppt，后来南老师在做关于FAST的报告中关于宇宙学的部分时，也经常使用这些ppt，每次他都说明是我提供的，让听众中的我也倍感自豪。可惜我没有及时把这一想法写成论文，后来张慈锦(Tzu-Ching Chang)、彭威礼、Jeff Peterson等人正式发表了用这一方法进行暗能量巡天的论文。不过，我们后来也从这一理念出发，开展了天籁射电暗能量探测实验。台里曾请南老师对我们的实验设想进行评估。记得南老师当时把我叫去，询问了许多技术细节，在我一一回答后，他肯定了我们的想法是可行的，并给了我几条建议。但是，当我说到我们准备在新疆、贵州选址时，南老师却很坚决地让我们去新疆而不要在贵州选址，他说贵州山里平地少而人太多了，我们建个望远镜，得影响（周边）多少老百姓都用不了手机。后来我们还是在FAST附近选过址--那里已为FAST划定了射电环境保护区，我们建在那里也不会影响更多的老百姓了，不过最终因那里的地形过于陡峭、我们的小项目无法承担开山修路的费用而作罢，天籁望远镜建在了地广人稀的新疆。</p><p>还回到那次杭州会议，有一次午饭后南老师邀我和他一起走到曲院荷风散步，同时聊相关的科学问题。我记得在回答了南老师关于FAST能做的宇宙学等几个问题后，也向南老师提了两个问题。第一个问题是，FAST在提出时有没有具体的科学目标？因为当时作为理论研究者，我觉得要解决什么科学问题，才研制相应的设备，设备应该围绕科学问题设计。但南老师不以为然，他说，“FAST建成后比任何现有的望远镜灵敏度都高，你一个设备性能超过世界上所有别的设备，我不信会没有它能做的独特科学！”他这种从技术发展出发研制设备的理念，和当时我的观念有很大差异，但也给我提供了一个新的视角。现在我自己的观念已发生了转变，大概是介于二者之间。第二个问题是，FAST的视场不大，做大天区面积巡天比较难，当时我了解到相位阵馈源(PAF)技术可以实现大视场，因此询问南老师在FAST上为什么不采用这种技术。南老师有点不耐烦，他说这个东西他早就很熟悉，但这是以后的事情，现在不考虑。当时我并不十分理解南老师的态度，后来我自己做了实验项目，又对射电天文技术有了更多了解后逐渐想明白了，PAF技术当时不太成熟，没有把握，如果在FAST本身还处在立项和建设阶段时引入，可能会使工程管理、考核评价等问题复杂化。南老师大概对此早有考虑，但不太好给当时的我这样没有工程经验的人解释。</p><p>还有一次，我去找南老师，本来是想要一点FAST的照片资料。可能一开始南老师没听清，他兴奋地跟我说，他准备了一个特别全的ppt，可以都拷贝给我，说着就打开电脑。我发现那是他收集的关于寻找外星生命的ppt资料。南老师对寻找外星生命充满着热情。坦白地说，虽然少年时代我也曾象其他同龄人一样为外星生命而着迷，但中年的我早已下意识地觉得寻找外星生命就像是幻想小说，当不得真的。然而南老师的热情感染了我，我意识到，寻找外星生命也正像其他科学研究一样，随着技术的进步，也同样有实现的可能，同样值得认真对待！</p><p>2012年，我去英国曼彻斯特访问，恰逢一个关于平方千米阵（SKA）的会议在那里召开，于是也顺便参加了会议，这次会议也有南老师等几位中国学者出席。在这次会议上，我发现会上的许多外国学者们都非常熟悉和尊敬南老师。当然，我知道南老师参加过SKA早期的许多活动，FAST本来也是中国提出的SKA设计概念，因此对南老师与他们相熟并不奇怪。我也听说过他甚至在本人缺席的情况下被选为国际天文联合会射电分会主席。但亲眼看到很多老外与他交谈起来就像是哥们一样亲密无间还是颇觉吃惊，要知道南老师的英语还行但并不是特别好。在会下聊天时，南老师告诉我，上世纪80-90年代，他先后在荷兰、日本等地学习、访问，与这些国家的许多射电天文学家们认识并建立了友谊。日本发射的空间甚长基线干涉(VLBI)卫星HALCA数据处理中的一些难题还是南老师解决的。南老师也讲到了当年的一些趣事：他首次到荷兰ASTRON访问时（ASTRON 是国际著名的射电天文研究中心）国内还有一些奇怪的规定，他那时级别低不够资格坐飞机，因此只能坐火车横穿西伯利亚，经苏联、东欧等国家去荷兰。可没想到的是，过境的苏联、东欧国家边防海关人员向他索要贿赂，不给钱过不去，只好给钱。但南老师当时本来带的钱就不多，这样还没到荷兰、在中间一个地方钱就不够了，无法买去荷兰的车票，这怎么办呢？南老师用最后剩的一点钱到当地商店买了纸、笔，在路边摆摊给人家画素描人像，居然挣了一笔钱，这才买票去了荷兰。在荷兰，一位天文学家正好自己要出去度假，就邀请南老师这段时间住在他家里。可是有一次南老师出门忘了拿钥匙，回来进不了门，就索性翻墙而过，没想到邻居看到后以为是小偷，就叫来了警察。那时南老师不会说荷兰语，英语也说不太好，解释不清，被抓了起来，后来联系上那位主人才被释放。当时荷兰人包括ASTRON的一些天文学家都对中国有很多偏见，南老师不怵他们，就和他们辩，结果最后却成了很要好的朋友。</p><img src=\"v2-b8d4af52a3ba8403943866a2f8e0986c.png\" data-rawwidth=\"359\" data-rawheight=\"270\"><p>在2012年曼彻斯特会议上的南老师</p><p><br></p><p>有一年台里开全体大会时，我正好坐在南老师旁边，台领导在上面讲今年谁谁得了什么奖，南老师突然对我说，小陈啊，我从来没得过任何奖。我吃了一惊，南老师早已成名，90年代就当过副台长，在国际射电天文界也是大名鼎鼎的学者，怎么会没得过奖呢？然而南老师很肯定地说，他从未得过奖，连先进工作者什么的都没得过。那时南老师大概已过了退休的年龄。我想他心中一定有很多感慨，FAST是他人生的最后一次拼搏。</p><p>现在，经过20年的努力，FAST终于建成了，成为举世瞩目的工程奇迹。虽然南老师没有能等到它产出科学成果的那一天、没有能等到他应得的荣誉、奖励，但他我想他离去的时候心里一定非常清楚，他毕生的事业已经成功了。</p><p><b>南仁东老师千古！</b></p><p><br></p><p><br></p><p>本文同步刊发于微信公众号“天文八卦学”（Astrobaguaology），欢迎关注。</p>","updated":"2017-09-17T04:08:01.000Z","canComment":false,"commentPermission":"anyone","commentCount":69,"likeCount":584,"state":"published","isLiked":false,"slug":"29410251","isTitleImageFullScreen":false,"rating":"none","sourceUrl":"","publishedTime":"2017-09-17T12:08:01+08:00","links":{"comments":"/api/posts/29410251/comments"},"url":"/p/29410251","titleImage":"https://pic1.zhimg.com/v2-6fea6f7254631ffb09bd8ee98fb70ce0_r.jpg","summary":"","href":"/api/posts/29410251","meta":{"previous":null,"next":null},"snapshotUrl":"","commentsCount":69,"likesCount":584}},"User":{"spto":{"isFollowed":false,"name":"刘博洋","headline":"青年天文教师连线（微信公众号：TeachForAstro）创始人；“天文八卦学”专栏（微信公众号：天文八卦学）作者。","avatarUrl":"https://pic4.zhimg.com/22d970137c9739e644ac79c75dca965f_s.jpg","isFollowing":false,"type":"people","slug":"spto","bio":"天体物理学博士生","hash":"6b7dbb134d288e0bfb96690f057592b4","uid":26991554199552,"isOrg":false,"description":"青年天文教师连线（微信公众号：TeachForAstro）创始人；“天文八卦学”专栏（微信公众号：天文八卦学）作者。","profileUrl":"https://www.zhihu.com/people/spto","avatar":{"id":"22d970137c9739e644ac79c75dca965f","template":"https://pic4.zhimg.com/{id}_{size}.jpg"},"isOrgWhiteList":false}},"Comment":{},"favlists":{}},"me":{},"global":{},"columns":{"next":{},"astrobaguaology":{"pins":[],"followersCount":13036,"creator":{"bio":"天体物理学博士生","isFollowing":false,"hash":"6b7dbb134d288e0bfb96690f057592b4","uid":26991554199552,"isOrg":false,"slug":"spto","isFollowed":false,"description":"青年天文教师连线（微信公众号：TeachForAstro）创始人；“天文八卦学”专栏（微信公众号：天文八卦学）作者。","name":"刘博洋","profileUrl":"https://www.zhihu.com/people/spto","avatar":{"id":"22d970137c9739e644ac79c75dca965f","template":"https://pic4.zhimg.com/{id}_{size}.jpg"},"isOrgWhiteList":false},"topics":[{"url":"https://www.zhihu.com/topic/20013816","id":"20013816","name":"天文八卦学"},{"url":"https://www.zhihu.com/topic/19563625","id":"19563625","name":"天文学"},{"url":"https://www.zhihu.com/topic/19592119","id":"19592119","name":"天体物理学"}],"activateState":"activated","href":"/api/columns/astrobaguaology","acceptSubmission":true,"firstTime":false,"postTopics":[{"postsCount":5,"id":4450,"name":"天文学"},{"postsCount":4,"id":156624,"name":"天文八卦学"},{"postsCount":3,"id":157210,"name":"天体生物学"},{"postsCount":2,"id":425,"name":"火星"},{"postsCount":2,"id":6780,"name":"北京大学"},{"postsCount":2,"id":24600,"name":"航天"},{"postsCount":2,"id":574,"name":"美国国家航空航天局（NASA）"},{"postsCount":2,"id":131306,"name":"天文学史"},{"postsCount":2,"id":153995,"name":"行星科学"},{"postsCount":2,"id":161701,"name":"北大青年天文学会"},{"postsCount":1,"id":14018,"name":"天文望远镜"},{"postsCount":1,"id":16151,"name":"国际法"},{"postsCount":1,"id":16459,"name":"图书出版"},{"postsCount":1,"id":17312,"name":"玛雅"},{"postsCount":1,"id":23557,"name":"假新闻"},{"postsCount":1,"id":3298,"name":"地球"},{"postsCount":1,"id":38076,"name":"木星"},{"postsCount":1,"id":4151,"name":"太空"},{"postsCount":1,"id":59033,"name":"冥王星"},{"postsCount":1,"id":71961,"name":"星座 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