天文新聞

明日是中國載人航天十二週年

楊利偉
在2003年10月15日上午9時,中國太空人楊利偉乘坐長征二號F火箭運載的神舟五號太空船首次進入太空,成為第一位進入太空的中國公民。他的太空之旅是中國航天史上一個重要事件。這個創舉令中國成為第三個掌握載人太空技術的國家。

不過他並不是第一個中國人上太空,在他之前,美國有四位華裔太空人曾經進入太空,他們分別為王贛駿(台灣中國人,1975年獲得美國國籍,1985年執行了STS-51-B挑戰者號太空穿梭機任務)、張福林、焦立中和盧傑。此外,曾經執行太陽神八號的美國太空人威廉·安德斯(William Alison Anders)在香港出生,美國女太空人珊農·露茜德(Shannon Matilda Wells Lucid)也是出生於中國上海。

【圖、文:節譯自互聯網新聞報導及維基百科】

直徑兩公里半的小行星上週末飛掠地球

畫家筆下的小行星近距離掠過地球
美國太空總署日前表示,10月10日香港時間14時33分,直徑達到2.5公里,編號86666小行星近距離掠過球。像這樣體積的小行星如果碰撞地球將帶來全球性毀滅災難,但是美國太空總署表示這顆小行星沒有威脅。

所有小行星都受到美國太空總署噴氣推進實驗室近地天體觀測程序監控,該程序跟踪彗星和小行星軌道路徑,及時發佈某顆近距離接近地球的彗星或者小行星。

【圖、文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

美國航天局下一代火星探測器將採集樣本返回地球

火星探測器模型
美國太空總署一位官員表示,本世紀二十年代美國太空總署發射的火星探測器將具備樣本採集功能,一個設備將負責採集和存儲火星表面樣本返回至地球。這項技術對於長期多任務化、樣本採集活動是至關重要的,是美國太空總署機械火星探測計劃的重要環節。火星探測器預計執行為期五年太空任務,最早於2022年發射,它將採集火星樣本返回地球進行分析。

新一代火星探測器主要任務是作為通訊裝置代替火星奧德賽探測器,目前火星奧德賽探測器的作用是作為好奇號火星車的勘測數據中繼器,傳送至美國太空總署深空網絡。未來火星探測器的多項功能,其中包括:光學通訊裝置、能夠顯著增強太空飛船軌道操縱能力的太陽-電力推進系統。此外,該探測器還能攜帶至少一個遠程傳感裝置。美國太空總署目前考慮該探測器添加一項樣本採集和運送功能,將獲得火星樣本,並能運送至地球進行分析。

【圖:互聯網;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

相隔四十年金星重回人類探索視野

前蘇聯金星13號拍攝的金星地面景物
40年前的十月,前蘇聯的金星九號成功登陸金星並發回首張金星表面照片,這也是人類探測器首次在另一顆行星上成功登陸並發回照片。但是這顆行星非常不友好,簡直像地獄一樣,表面平均溫度462 °C,地表氣壓是地球的92倍,高溫高壓只讓這個著陸器工作了53分鐘。

蘇聯人在1970至1980年代向金星表面發射了數個登陸器,甚至後來還發射了高空氣球。除了​​氣球在金星高層大氣裡飛行了兩天外,在金星表面登陸的探測器最長工作時間也只有兩個小時。而在近日美國太空總署公佈的探索系列計劃裡,有兩個金星探索項目成功進入下一階段的篩選。

美國太空總署格倫(Glenn)研究中心的科學家,蘭迪斯·杰弗里(Geoffrey A. Landis)表示,在金星著陸是非常困難的,金星表面溫度甚至比家庭烤箱工作的溫度都要高。探測器面臨的一個關鍵挑戰是傳統的矽電子技術儀器將無法工作,它們會在金星表面高溫,酸性的環境下分解。對此,他提出了幾個解決的辦法。金剛砂是一種具有高能隙的半導體,它在高溫環境下有良好的性能;或者將探測器包在一個堅固耐壓的輕質材料內,如鈦制外殼。  未來的探測器或許完全可以選擇不登陸的方式探索金星。

在美國太空總署,研究人員打算使用飛船在金星大氣約50公里高的地帶飛行,這種飛船甚至可以載人。金星大氣對流層和中氣層邊緣類似地球的對流層頂,高度大約50公里。根據麥哲倫號探測器和金星快車的觀測資料,金星上空52公里到54公里處的溫度在20°C到37°C之間,而49.5公里處的氣壓則與地球海平面大氣壓相等。如果將載人飛船送往金星大氣,高50到54公里的地方將是最容易進行載人探測活動甚至殖民的地方。金星上水也恰好分佈在這一帶,而且這裡的大氣成分主要是二氧化碳,這意味著飛船的氣囊可以充氧漂浮在空中,因為氧氣比二氧化碳輕。 

蘭迪斯指出,金星是個神秘的星球,無論在哪種高度上研究都是有價值的,我們此前太關注火星卻忽視了金星。金星的上層大氣中充滿可以吸收紫外線的顆粒,但是沒人知道這些顆粒是什麼。一些科學家推測,它們可能是金星上的微生物,金星生命可能存在於金星的上層大氣中。而金星的低層大氣很活躍,風速可達每小時數百公里,探測器得到這些數據可以讓我們明白金星全球大氣如何運作,更好地了解溫室效應的影響。

【圖、文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

科學家稱我們回不到過去卻可以看到歷史

畫家筆下的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡
哈勃太空望遠鏡像讓我們窺視了宇宙誕生後數億年的圖像,其中有非常遙遠的星系。科學家認為雖然時間機器僅是一個幻想,但宇宙時空的大尺度距離讓我們能夠看到過去。有些天體事件已經發生了數億年,可它的光到現在才抵達地球,宇宙是名副其實的時間機器,雖然我們回不到過去,但可以看到過去!宇宙是時間機器的關鍵點在於光速的恆定,光速每秒接近30萬公里,但宇宙時空更大,即便是光也無法暫態抵達。

美國太空總署哈勃太空望遠鏡改變了我們對宇宙的看法,即將發射的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)能夠讓我們看到更加遙遠的星系。詹姆斯-韋伯太空望遠鏡項目科學家莊納遜·加納(Jonathan Gardner)認為,當我們看到數光年之外的天體圖像,要知道它已經是數年前的事情了,這意味著我們看到的事物屬於過去,當時的宇宙更加年輕。如果宇宙從遙遠處崩潰,我們也不會很快感知到,因為光抵達我們這裡也需要時間。

由於光速的限制,因此時間旅行有了局限性,在相對論效應影響下,我們無法估計進行時間旅行的人回到地球後會出現何種情形,或許他可以看到自己出發時的情景。美國太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡計劃在2018年升空,科學家將看到更遙遠的時空倒流,同時也能夠發現更昏暗的系外行星。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】

窺視銀河系恆星誕生地的秘密

銀河系低溫星際氣體雲影像
美國佛羅里達大學(University of Florida)的彼得·巴恩斯(Peter Barnes)等人組成的研究團隊,釋出迄今為止詳盡的銀河系低溫星際氣體雲(cold interstellar gas cloud)影像,這些低溫星際氣體雲是新恆星和未來的太陽系正在誕生的地方。

這些影像可提供關於銀河系恆星正在形成的星雲有何驚人秘密。例如:這些星雲內的物質含量可能被低估了2至3倍左右,這將嚴重影響我們如何測量恆星形成活動的程度,這個不僅只針對銀河系內,而且在其他星系內亦同。此外,這也可提供關於我們太陽系形成當時環境的新的反思點,例如星雲內整體溫度、密度與質量等的分布概況。

巴恩斯等人的「3毫米終極Mopra銀河系巡天計畫(Three-mm Ultimate Mopra Milky Way Survey,簡稱ThrUMMS)」,利用口徑22米的澳洲Mopra電波望遠鏡拍攝這些星際雲的影像。這些星際雲的溫度很低,所以主要組成成分是氫分子,與一般常見的暖恆星形成區為氫原子或氫離子不同。分子雲的溫度必須低到一定程度,才能因重力聚集物質而形成恆星;但事實上,也因溫度過低,一般望遠鏡根本偵測不到氫分子本身。

Mopra電波望遠鏡是ThrUMMS巡天計畫成功的關鍵所在,因為它可以同時測繪數種分子的分布情形,例如一氧化碳和氰等,這些都是可用以追蹤氫分布狀態的示蹤物(tracer)。例如右上為其中一幅編號為Sector 348的ThrUMMS影像,其中12CO為紅色,13CO為綠色, C18O為藍色。同時測繪數種示蹤物可讓天文學家演繹出更真實且有效的分子的環境,比將示蹤物個別繪製分布圖還具研究價值。

【圖:佛羅里達大學;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】研究全文刊登在10月5日出版的《天體物理學報》

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https://www.youtube.com/watch?t=2&v=3vQdhb4zkEc

俄羅斯聯邦航天局未來十年太空計劃的經費削減至1.5兆盧布

畫家構思的俄羅斯載人月球基地
俄羅斯聯邦航天局未來十年的太空計劃經費高達2.8兆盧布(3,534億港元;2,885億人民幣;1.474兆新台幣),但由於要節省預算經費,俄羅斯聯邦政府要求將預算削減至1.5兆盧布(1,893億港元;1,546億人民幣;7.894億新台幣)。

將原本計劃2029年派太空人登陸月球,現在推遲至2033至2034年。根據2016-2025年俄羅斯聯邦航天計劃草案負責人指出,俄羅斯在2030年前不可能派太空人飛往月球,原因與大幅度削減載人運輸系統項目的設計試驗工作撥款有關,而月球登陸器研發工作是在該項目範圍內進行。

【圖、文:節譯自俄羅斯互聯網新聞公佈】

系外行星存在氧氣並不意味有外星生命跡象

二氧化鈦的光催化反應
在宇宙中,地球上的植物通過光合作用產生氧氣,令這個星球充滿氧氣,因此,各種不同類型的生物和動物可以在地球上生存。但是日本國家自然科學研究所分子科學研究所正岡重行副教授和日本國立天文台天體生物學中心成田憲保兼職助理教授聯合研究小組研究恆星周圍放射線的作用,並與太陽放射線進行對比。他們發現如果一顆系外行星表面存在大量二氧化鈦礦物層,它將分解液態水,製造氧氣釋放至大氣層,這些氧氣並非由生命的機制形式。

成田憲保表示,雖然氧氣仍是一種生物標記,但有必要尋找除氧氣之外新的生物標記。

【圖、文:節譯自日本國立天文台新聞公佈;新聞訊息由林景明提示】研究全文刊登在9月10日出版的《科學報告》

美國研究新方法助力人更精確探尋外星生物

系外行星按照行星適居性指數排名
美國華盛頓大學虛擬行星實驗室在羅里·巴恩斯(Rory Barnes)教授的帶領下提出一種方法,用以發現最有可能維持生命的太陽系外行星。據報導,目前已有一千個系外行星被確認可維持生命,有超過五千個系外行星作為候選,而它們大部分都是被美國太空總署的刻卜勒太空望遠鏡發現的。巴恩斯教授和他的團隊發明了行星適居性指數,該指數最終能給系外行星排出等級。在這一創新前,科學家們要探尋外星生命必須尋找圍繞恆星周圍的適居帶;該區域的大氣壓力恰好能令系外行星儲存液態水。但這種方法效率較低。

適居性指數將探測一個星體表面是否有較多岩石,然後考慮該星體離心率和反照率之間的關係。如果一個行星的反照率高,就會有更多的光被反射進太空,行星表面溫度則會變低。這種情況下,該系外行星必須縮小與恆星的距離,這樣才能吸收更多能量以維持生命。反之亦然。目前,最有可能發現生命的是KOI 3456.02行星,其適居性指數是0.955。位於第二位的是刻卜勒442b行星,其適居性指數是0.836。而出乎意料的是,地球的適居性指數只有0.829,低於排在前兩位的系外行星。

【圖:華盛頓大學;文:節錄自國家航天局網頁】

霍金認為先進的外星人具有侵略性

搜尋地外文明研究所的艾倫望遠鏡陣列
著名物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)表示,先進的外星人當他們抵達某個宜居行星後,會開始征服這個星球,就像哥倫布當年抵達美洲海岸一樣,征服才是先進外星種族的行為準則。密蘇里大學人類學家馬克·弗林(Mark Flinn)發現其實人類也正在發生神奇的進化,在過去二百萬年的時間內,人類的大腦比我們的黑猩猩近親大了三倍,表現出強大的智力潛能,同時我們也掌握了語言技巧。

智力的發展令到人類具有侵略性,人類的大腦演化後可以思考動機,甚至揣測對方的想法。這樣的智慧在宇宙中應該普遍存在,先進外星人的基本條件之一就是要有足夠的智慧。巨大的腦容量也是智慧型外星人所必須具備的。這樣才能有足夠的智慧去思考和分析,從簡單的使用工具開始,逐漸發展到可製造核聚變反應堆,掌握星際航行的技術。

在外星人的世界中,競爭的必然結果也是侵略,任何足夠先進的外星種族需要從最基本的進化開始。人類不僅會戰鬥,也會結盟,當智力被逐漸開發時,競爭就難以避免,最終會出現侵略。宇宙物種間也存在類似的競爭,目的是獲得資源和生存環境,因此從生物學的角度看,先進的外星人可能更具威脅。

【圖:搜尋地外文明研究所;文:節錄自互聯網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】

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