2021年的太空:漫游者和一个新的太空望远镜

2021年将是空间科学拥挤的一年……
2021年1月12日

采访

Luke Daly,格拉斯哥大学

詹姆斯韦伯望远镜

艺术家对詹姆斯·韦伯望远镜的印象

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对于空间科学来说,2021年将是繁忙的一年。Phil Sansom和特别嘉宾Giles Yeo和Barbara Sahakian听取了行星科学家Luke Daly的意见……

卢克:在这方面有很多非常令人兴奋的任务,尽管我已经说过,我脑海中2021年的关键任务之一将是美国宇航局的毅力漫游者,以及它的同伴直升机独创性。他们将于今年2月登陆火星。

菲尔-那是在干什么?

卢克-它做了一大堆事情。任何火星任务都是在火星上寻找生命的证据,寻找火星过去更热更湿润时可能支持生命的环境,所有这些都是在寻找生物特征:有机化合物和分子,它们是火星上过去生命或现代生命的“确凿证据”,如果有的话。但它还有一个辅助目标,那就是从耶泽洛陨石坑钻取一些岩石样本,把它们安全地藏起来,然后把它们留在火星表面,然后在以后的任务中带回地球。

菲尔:这是克里斯·史密斯去年在我们节目中描述毅力漫游者的片段……

克里斯-它重约一吨,由钚热电发电机提供动力,它甚至还有自己的无人机。这就像一艘超级游艇,后面有一架直升机。

菲尔-这里有点怪物!这是第一次带样品回来吗?

卢克-当然,这将是我们第一次这么做。我们从火星上得到的唯一样本是陨石,这是一些大型小行星撞击红色星球,将岩石从表面炸开,并让它们在向我们飞来的途中旋转的地方。从火星带回样本是一项艰巨的任务,从我活着的时候起,这个任务就一直在筹备中,在行星科学家的心中和思想中——可能要长得多。在所有的工作和努力之后,毅力号是火星样本返回活动的开始,这真的很令人兴奋。

菲尔:你打算什么时候把那块石头拿回来?

卢克-所以在一场漫长的战役结束时,毅力是开始;会有轨道飞行器,着陆器和上升飞行器;一艘母舰去收集样本毅力兑现,将它们发射到近地轨道,用母舰捕获它们并将它们送回地球。显然,这一切都需要时间。并不是所有的任务都被批准了——我真的希望是这样——所以我被告知在2028年到2032年之间。

菲尔-我的天啊!那是一段很长的时间。

卢克-时间太长了。已经超过十年了。但让我振奋的是现在有了实际的数字。在我的职业生涯中,火星样本的返回总是要等十年,总是要等十年,总是要等十年。现在距离实际数据还有10年的时间,而且火星上的地面任务也在保存样本。所以我们真的很兴奋,这真的要发生了。

菲尔-芭芭拉,你在你的领域有过这样的经历吗?你等了十年才得到你的样本和数据?

芭芭拉-我不得不说这真的是提前计划。很明显,进入这个区域的人必须有很强的额叶功能!我希望有一些这样的研究,因为事实上,如果有足够的资金来做这些长期的研究,那就太好了。但在我自己的研究中,我尝试做的是一些相对简短的研究,因为它们持续了一两年,然后其他研究可能会持续三到五年;就我个人的性格和动机而言,获得一些短期收益是非常好的,同时也可以展望一些长期的非常有趣的发现。

菲尔:你呢,贾尔斯?你的耐心怎么样?

Giles——我不亲自看病人,我是个简化论者——我只看有色液体。但话虽如此,我们确实利用了其他做了长期研究的人。特别地,我们正在和布里斯托尔的一个叫做ALSPAC的小组一起做一项研究,雅芳父母和孩子的纵向研究。这些是1990年到1992年之间出生的孩子,所以我们现在有了丰富的纵向数据。显然我们对增长和肥胖率很感兴趣,等等。这些研究显然花了很长时间,现在已经接近30年了,我们可以利用这些研究。我不得不说,我不知道我是否想自己建立一个!

菲尔:好吧,说到需要很长时间的项目,还有一个项目将在2021年建成,已经准备了一段时间了。卢克,你能给我们讲讲詹姆斯·韦伯太空望远镜吗?

卢克:是的,詹姆斯·韦伯是另一个天文学家、天体物理学家、宇宙学家期待了几十年的望远镜,肯定比我从事科学研究的时间要长。它是所有太空望远镜之母。它比哈勃小6倍,所以它的镜子要大6倍。它能做的就是回顾宇宙的黎明,观察第一批星系和第一批恒星它们就在我们能看到的边缘形成,帮助我们理解宇宙是如何形成的,第一批星系是如何形成的。但它也离我们很近,它可以观察我们的邻居和银河系,进入恒星正在形成的星系核心,以及它们周围的行星系统开始合并并聚集在一起,从而真正掌握行星和行星系统是如何形成的。有一个很长的列表,我就不一一讲了;但它能做的一件很酷的事情是观察和测量其他恒星系统周围行星的大气层。所以,再一次,看看可居住的世界:有没有恒星系统或行星,系外行星,显示出生命的迹象或显示出可居住的迹象?通过观察并捕捉到从恒星穿过大气层发出的光,就像遥远的日出一样,然后观察光线在穿过行星大气层到达地球的过程中是如何变化的,我们就能知道它里面有什么。所以,是的,从宇宙的起源到可居住行星的起源。

菲尔:事实上,这是一个非常大的手术,我们实际上做了一个完整的展示,但那是在2018年。这是美国宇航局的比尔·奥克斯介绍望远镜的设计。

比尔·奥克斯:我们望远镜的主镜比哈勃望远镜的主镜大7倍。这推动了许多不同的技术:我们必须能够将镜子折叠起来,使其适合火箭;因为它是红外线,所以必须保持非常非常冷的温度。

菲尔:把它送到那里比哈勃望远镜还要大——我说的对吗,它要飞到很远的太空去?

卢克-是的。所以哈勃是在地球的轨道上,在地球附近,而詹姆斯·韦伯要走得更远。它大约在150万公里外的拉格朗日点2,在这里太阳和地球的引力相互抵消。从那里开始,它是稳定的,它保持在与地球相同的位置,可以观察我们周围的宇宙。不幸的是,它离哈勃很远,如果出了什么问题,我们无法派出航天飞机去修理它。所以一旦它升起,它就升起了,我们不能再把它带回来了。

菲尔:在2021年计划的其他太空项目中,还有一件事我想谈谈,那就是阿尔忒弥斯项目的进展,它试图让人类登上月球,也许更长久。

卢克:是的,这是另一个非常令人兴奋的系列任务,建立了月球门户项目,在月球轨道上建立一个空间站,在月球表面建立一个永久的原始殖民地。在准备过程中,NASA和co将测试一系列火箭系统。来自英国的一个非常令人兴奋的消息是,他们将在月球上发射一个着陆器,其中包括一堆不同的飞行器,其中一个是在英国制造的,这是第一个有腿的探测器。它大约有鞋盒那么大,它将在月球表面进行一些非常有趣的科学研究。是的,它会从这里开始积累和发展。对于空间科学来说,这是一个激动人心的时刻。

菲尔-贾尔斯:当人们到达那里时,他们显然有一些营养需求需要处理。他们将如何生存,他们必须牢记什么东西?

贾尔斯:太空中的问题主要是缺乏重力。由于没有重力,它可以保持肌肉和骨骼质量。现在有些人认为,“好吧,我要通过吃蛋白质来维持它,因为很明显,如果我吃有害的碳水化合物,如果我吃脂肪,我只会变胖。”问题是:不像碳水化合物,尤其是脂肪,我们没有储存蛋白质。这意味着我们吃的蛋白质是功能性的;如果你真的在锻炼,它要么用来修复损伤,要么用来锻炼肌肉。如果你不使用它,它就会转化为脂肪。所以我认为长期任务的关键是,无论是在轨道上还是在低重力的月球上,保持足够的身体活动来保持你的肌肉质量和骨骼质量,显然,然后有效地吃,然后保持这些生长和建立在正确的速度。

很明显,太空中发生了很多事情。卢克,你认为2021年对太空科学来说会是激动人心的一年吗?

卢克-当然。我们会被彻底宠坏的。今年有很多非常棒的任务升空和返回。所以我真的很高兴看到我们得到的科学见解。

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