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地球轨道已出现1亿块垃圾 威胁未来太空旅行_网易科技
地球轨道已出现1亿块垃圾 威胁未来太空旅行
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15. 德克萨斯A&M大学的一名教授和一名学生合作设计了太空垃圾清除工具Sling-Sat(如概念图所示),按照设计理念,它能够使用尽可能少的燃料使尽可能多的太空垃圾离开绕地轨道。Sling-Sat“抓”住一块太空垃圾后,朝不同方向甩动,再利用这一过程产生的冲力移向另一块太空垃圾。
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14.而欧洲航天局也在摸索用类似渔网的工具“捕抓”太空垃圾的方法(如概念图所示)。
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13.洛桑联邦理工学院曾透露一项太空垃圾清理计划:将卫星送入太空,按此概念图所示,把漂浮在太空中的废弃物逐个收回。主要清理对象是大约2万块比棒球略大的太空垃圾。
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12. 对于国际空间站的宇航员而言,太空垃圾意味着不小的威胁。对此,国际空间站制定了专门的操作规程,以应对漂浮得太近的太空垃圾。在太空垃圾逼近时,若出现规程中的三种情况,宇航员将获得放弃当前任务、前往联盟号太空舱避难的指令。
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11.为了一睹WT1190F“芳容”,一个专门研究太空垃圾的国际团队租用了一架湾流450飞机飞越印度洋,因为云层之上是观测太空垃圾坠落过程的最佳位置。
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10. WT1190F重返地球怀抱之前,研究人员通过分析预测,它的坠落位置大致在斯里兰卡的南部海岸上空。
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9.许多小块的太空垃圾在返回地球的途中燃烧成明亮而眩目的火球。
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8.大多数情况下,太空垃圾一般如同图中这块只有几厘米大小,是由固体火箭发动机的副产品氧化铝熔渣构成。
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7. 图中自天而降的太空垃圾尺寸之大是比较罕见的。1997年1月,德尔塔运载火箭的主推进剂贮箱掉落在得州乔治敦附近。有意思的是,欧洲航天局已经计算出每个人每年因坠落的太空垃圾而严重受伤的风险为一千亿分之一。
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6.在极少数的情况下,一些大块的太空垃圾脱离了绕地轨道落回地球。通常这些垃圾穿过大气层后坠落在偏远地区或水域中。图中为德尔塔PAM-D火箭的钛质发动机外壳,坠落在沙特阿拉伯。
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5.对尺寸微小的太空垃圾也不能掉以轻心。太空中哪怕是一小片涂料也会造成严重的损害。图中所示的1毫米小孔就是1983年一架航天飞机高速飞行时被一片涂料穿透所造成的。
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4.研究者推断WT1190F大致一到两米长。但哪怕尺寸不大的太空垃圾都可能带来巨大危害。这张图为俄罗斯和平号空间站的存照,在被废弃并摧毁前,它遭遇过许多小块的太空垃圾的撞击。
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3.太空中同WT1190F尺寸相近的太空垃圾数以万计。研究人员指出,WT1190F可能是中空或扁平的。如果它是中空的,则可能是旧燃料箱的残块。至少自2009年9月起,WT1190F就已开始环绕地球运行。
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2.在WT1190F(图中圆圈所示)落回地球前,NASA卡特林那巡天系统(Catalina Sky Survey)的研究人员对它展开了追踪。
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1.每周都有些早已作废的太空垃圾从绕地轨道上掉落。大多数太空垃圾在落到地面前就烧毁了。例如,日,一个被称为WT1190F的不明物体穿过地球大气层,在印度洋上空划过,在燃烧殆尽前发出明亮的光迹。
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网易科技讯 11月22日消息,据英国《每日邮报》报道,英国一位专家表示,在地球轨道上存在大量金属和塑料垃圾,它们以超过20倍音速的速度围绕地球运转,这是人类面临的最大环境挑战之一。这位英国专家名叫休·刘易斯(Hugh Lewis)。他认为,这一日益严重的问题对未来人类在太空的生活和工作带来威胁。他说,清理地球轨道空间的垃圾可能需要数年时间,同时需要工程师、科学家、律师和经济学家提供帮助。为了让人们进一步认识太空垃圾的危害,一项名为“Adrift”的科学兼艺术项目在英国皇家天文学会推出,刘易斯在此次发布会上发表了上述言论。在太空中,即使是微小的碎片颗粒也可能造成危害。英国宇航员蒂姆·佩克(Tim Peake)在国际空间站执行任务时,通过照片显示一小片油漆在空间站窗户上留下了一个直径约7毫米的圆形撞击坑。据估计,目前大约有1亿块太空垃圾围绕地球运转,其中有2.7万块直径大于10厘米,受到美国宇航局和美国国防部的跟踪监控。每块太空垃圾的运行速度高达2.8万公里/小时。图注:美国宇航局称,它目前正在跟踪50万块太空碎片,它们尺寸大约相当于一块大理石,以及2万块大于相当于垒球的太空碎片。图片显示了地球轨道上的太空碎片。刘易斯是英国南安普顿大学一个研究太空垃圾团队的负责人,他表示:“解决太空垃圾问题是人类面临的最大环境挑战之一,但也可能是最不为人知的问题之一。”他指出:“每天我们使用和依靠卫星提供的服务,但没有意识到它们是多么脆弱。”刘易斯称:“太空垃圾不仅可能会在今天或明天破坏或毁掉卫星,而且我们这一代的行动可能会影响未来人类在太空中工作和生活的梦想和野心。”美国宇航局将太空垃圾定义为“在地球轨道上不再提供有用功能的任何人造物体”。图注:1983年,“挑战者”号航天飞机在轨道上运行时,一块碎片在飞机的窗户上留下了一个坑(如图所示)。当飞行速度超过1.75万英里/小时(约合28,163公里/小时)时,甚至一小块碎片都可能造成相当大的破坏。目前,在地球上方225公里的轨道上运行的最大太空垃圾是地球观测卫星Envisat,由欧洲航天局于2002年发射,其大小相当于一辆双层公共汽车。其他威胁包括2009年俄罗斯已失效卫星Cosmo和美国一颗商业卫星碰撞造成的2000块碎片。英国1971年发射了第一颗卫星Prospero,目前仍在围绕地球运转。前美国宇航局科学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)设想了一种“多米诺骨牌效应”,即太空垃圾在级联式碰撞中将制造出更多的太空垃圾。如果所谓的“凯斯勒效应”成为现实,它可能使未来的太空旅行变为不可能。(刘春)
欧洲航天局位于荷兰的近地天体办公室的天文学家们正密切关注WTF1190F的动向。(网页截图)
据英国《每日邮报》11月12日报道,欧洲航天局证实,今天将有神秘小天体坠入地球,可能是美国阿波罗登月时遗留下的火箭零件或碎片。
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WTF1190F可能坠入斯里兰卡南部65公里的印度洋中。(网页截图)
这个神秘太空碎片名为WT1190F,将于格林尼治标准时间11月13日早晨6点20分(北京时间14:20分)进入印度洋上空的地球大气层。它将在斯里兰卡南海岸上空大气层中燃烧近百公里,因此不太可能有更小碎片落到地面上。据说这个碎片可能是以前执行太空任务时留下的,最有可能是美国进行探月任务中使用的火箭碎片,甚至是阿波罗登月期间留下的。
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欧洲航天局称,WTF1190F的危险性非常小,但他们依然密切关注它。专家可以利用它预测更大的小行星对地球造成的潜在毁灭性影响。(网页截图)
尽管今天13日恰逢赶上星期五,在西方人眼中可能是个糟糕的预兆,但科学家们对此感到兴奋不已。天文学家估计,WTF1190F的直径大约1到2米,内部中空。这意味着这个碎片非常小而脆弱,不太可能坠落在地表上。进入大气层后,更小的碎片会迅速燃烧,可能在斯里兰卡南部空中形成肉眼可见的绚烂火球。即使有碎片也非常小,而且会散落入印度洋中,不足以产生太大影响。
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现在还不知道地球和月球轨道上有多少太空垃圾碎片,但是WT1190F十分罕见。它可能是在地球远距离轨道上运行的20个人造天体之一。(网页截图)
WTF1190F并非首个从太空轨道上坠入地球的人造物体,也不是最大的。2001年,重达135吨的俄罗斯和平号空间站结束使命坠入地球,其大部分都烧尽,部分碎片坠入南太平洋。
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天体物理学家认为,WTF1190F很可能代表着一段丢失的太空历史,它可能是阿波罗登月时代的产物。(网页截图)
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丹尼斯?蒂托成为首位飞向太空的“自费”游客
美国商人丹尼斯?蒂托向太空旅游公司Space Adventures支付了2000万美元,成为首位飞向太空的“自费”游客。2001年4月,他搭乘俄罗斯联盟号飞船抵达国际空间站。Space Adventures是唯一一家成功将自费游客送入太空的公司。迄今,已有7名乘客通过Space Adventures完成了太空之旅。
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伊隆?马斯克与SpaceX
2002年6月,伊隆?马斯克创立了SpaceX,旨在通过创新技术削减空间运输成本。马克斯计划2040年之前在火星建立人口达8万的殖民地。而SpaceX则是这一计划的组成部分。不过目前这家公司的主要业务是往返国际空间站为NASA运送物资。
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盖伊?拉利伯特成为首位来自加拿大的太空游客
2009年9月,盖伊?拉利伯特成为首位来自加拿大的太空游客,也是迄今最后一位商业太空旅行者。他乘坐联盟TMA-16载人飞船飞往国际空间站,为此他向Space Adventures支付了3500万美元。
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理查德?布兰森在加州莫哈韦沙漠揭开了太空旅游飞机理查德?布兰森揭开WhiteKnightTwo的神秘面纱
英国富豪理查德?布兰森在加州莫哈韦沙漠揭开了太空旅游飞机WhiteKnightTwo的神秘面纱。这架双体航载机由布兰森创建的维珍银河公司建造,用于发射太空船SpaceShipTwo,供想要体验亚轨道飞行的自费乘客搭乘。2008年7月,他表示,首趟太空旅行将在18个月后启动。当时已有超过250人预约,每人支付了10万英镑的费用。18个月后,即2009年12月,布兰森又对外称,首次飞天航班将延迟至“2011年”。
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维珍银河公司暂时无法启动商业太空航班
2011年4月,布兰森被迫承认维珍银河公司暂时无法启动商业太空航班。他说,“我希望18个月后,我们将乘坐维珍银河的飞船远赴太空。”
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2013年6月,在两个月前一次成功试飞的激励下,布兰森在英国范堡罗航空展上告诉参观者,2013年12月,他和家人将一同体验维珍银河的首次太空航班。
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维珍银河CEO乔治?怀特赛德斯
维珍银河宣布,已有600多人签约,希望乘坐SpaceShipTwo太空船。2014年1月,CEO乔治?怀特赛德斯(图)表示,“对于维珍银河,2014年是我们太空之旅计划的实现之年,我们将开始商业化运营。对此承诺,布兰森附和道,尽管面临技术难题,2014年SpaceShipTwo仍将投入使用,届时他和他的孩子也将乘坐。
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SpaceShipTwo坠毁
2014年10月,在莫哈韦沙漠试飞时,由于爆炸,SpaceShipTwo坠毁,导致一名飞行员丧命,另一名严重受伤。布兰森说,他感到“震惊和悲痛”,但表示维珍银河的太空旅游计划将“坚持下去”。
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猎鹰9号火箭发射后爆炸解体
日,在执行往国际空间站运送物资的任务时,SpaceX的猎鹰9号火箭发射后不到三分钟就在空中爆炸解体。不过由于它属于无人太空运输工具,因此没有人员伤亡。与侧重旅游的维珍银河相比,SpaceX的业务更倾向于物资运输。
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2015年11月,在一次采访中,布兰森称,SpaceShipTwo的新版本将在2016年2月对外公开,不久以后将开始试飞。但他拒绝透露具体何时实现商业太空之旅。迄今,已有700人缴纳相关费用、登记成为维珍银河的乘客。同样在本月,亚马逊创始人杰夫?贝佐斯创立的商业航天公司Blue Origin宣布,他们发射谢泼德火箭后成功将其完好无损地回收,这意味着商业太空飞行向前迈进了一大步。(陈思)
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据科技网站Tech Insider 报道,一家新太空旅行公司World View计划于2016年底以前,通过热气球将乘客送至距地面20英里(32.2千米)的太空边缘。 根据国际航空联合会的定义,太空边缘距地大约100千米(62英里)。该公司的五小时旅途能带你走到三分之一的位置。 旅途中还提供了鸡尾酒,你能看见漫天星河,宇宙的黑暗,地球的弧线。这一切大概花费7.5万美元。 图为漂浮在距地10万英尺(30.5千米)的99%的大气上的情形。
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在发射点,6名乘客和两名乘务人员进入加压的机舱中,舱中有浴室与小吃吧。
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舱内可以360全景观察景色,同时还提供了互联网连接,以供实时分享图片。
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巨型聚乙烯氦气球将带着机舱上升。
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到达10万英尺(30.5千米)高的高度后,机舱将停止上升。
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上升过程将持续90分钟。
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到达10万英尺高度后,乘客将看到满天的星河。
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还有浩瀚的宇宙。
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乘客还能看见地球的轮廓,有时还会引发“总观效应”。
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许多宇航员表示,在如此高的地方看地球,一切都变得渺小、微不足道了。乘客将在此高度赏景2小时左右。
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下降时,气球将在约5万英尺高的地方脱离,机舱将在降落伞的帮助下滑翔到降落点。
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热气球到达地面后,工作人员将之回收再利用。
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降落后,乘客将搭乘私人机回到发射点。根据一年中时间的不同,降落点与发射点间的距离为0-300英里。
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World View公司表示,航空航天社区认为高空热气球安全可靠。
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公司还会邀请美国航空航天局的科学家和宇航员作为乘客的飞行指导,比如宇航员Mark Kelly和美国航空航天局前科学主管、新地平线号主要研究者Alan Stern。
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该公司最大的困难就是通过可行性和安全测试。
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2014年夏,他们成功将一台稍小的、观景效果稍差的原型机送入12万英尺的高空,并成功返回到5万英尺的高空。
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他们也打破了滑翔飞行的世界纪录。
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World View的目标是在2016年底前完成所有测试,并开始运营。
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目前该公司仍在寻找合适的发射点,并估算儿童参与飞行的可能性。目前他们接受10岁以上的儿童在成人监护下的飞行预定。
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只需7.5万美元,你就能预定搭乘距地最远的热气球旅行的座位。(环球网)
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本文来源:网易科技报道
作者:刘春
责任编辑:李德雄_NT2021
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导语:实践十号&探测器在一个大小与微波炉相当的独立封闭箱内,搭载了6000多个小鼠胚胎,封闭箱内包含细胞培养液和营养成分。一些胚胎成功发育形成胚泡细胞球,这暗示着哺乳动物能够在太空环境中繁殖。这说明未来人类也可以,如果找到适宜星球人类有望在上面生存下来。
中国科学家培育出太空鼠胚胎 或助人类聚居太空
目前,中国科学家在国际空间站成功培育出老鼠胚胎,它们将成为世界上克服太空繁殖障碍的首批生物。如果得以证实,这项发现意味着哺乳动物未来有一天能够在恶劣的微重力太空环境中繁殖,极大地提高人类在其它星球上生存的概率。
然而之前实验在太空尝试培育哺乳动物胚胎均由于生物因素等原因受阻,上世纪90年代中期,美国宇航局宇航员诬图在&哥伦比亚号&航天飞机上培育老鼠胚胎,但是老鼠胚胎暴露在微重力环境,在细胞分裂早期阶段就已停止生长,这表明引力对生物胚胎发育形成具有重要作用。
目前中国科学院进行的这项突破性发现克服了之前的问题,该实验负责人、中国科学院段恩奎教授称,在我们建立太空基地之前,人类仍有很长的时间才能实现太空生活。但在此之前,我们必须解决是否人类可能在外太空环境幸存和繁殖,就像在地球上一样。目前我们最终证实了繁殖领域研究最重要的环节&&在外太空实现早期胚胎发育。
中科院动物研究所研究员段恩奎表明:老鼠早期胚胎在太空中顺利完成从2细胞到囊胚的全程发育。这是世界上第一次实现哺乳动物胚胎在太空发育。
科学家担心在地球上培育的胚胎需要引力从而确保细胞组织发育正常,生长出肢体、器官和组织。据中国科学院科学家介绍,本月初,发育早期阶段的老鼠胚胎将随SJ-10太空探测器进入太空,这些老鼠放置在一个可回收的太空舱中。
该太空舱随着SJ-10太空探测器进入太空,度过了几天时间,之后返回到地球上。高清分辨率图像显示一些老鼠胚胎发育形成胚泡的细胞球,这是胚胎植入子宫的关键发育阶段。将老鼠胚胎暴露在微重力环境下是未来人类在其它星球建立生存基地的重要环节,中国航天局进行了一系列太空实验,将老鼠胚胎带入太空暴露在微重力环境,之后返回地球植入到正常老鼠体内。
高清图像显示,一些太空鼠胚胎发育成了被称作&胚囊&的细胞球,这是胚胎发育的关键阶段。
大约6000多个胚胎由SJ-10太空探测器携载升空,放置在微波炉大小的独立舱内,其中包含着细胞培养液和营养物质。这些胚胎将进行定期拍照,并传回至中国航天局,最终当这些胚胎返回地球,将进行深入分析观察它们在短暂太空之旅中是否影响了细胞结构、功能和基因表达。
据悉,除了进行早期胚胎实验之外,科学家还进行了其它实验,例如:测试对果蝇基因和老鼠细胞的辐射效应,流体物理实验和燃烧实验等。目前,美国宇航局正在与日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)积极合作,在国际空间站进行类似的实验项目。冷冻的老鼠胚胎将暴露在太空辐射环境,之后返回至地球表面,再植入代理老鼠体内。
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作者:Andrew Grant
编译:有人
人类进化之路,已经历了数百万年,若是算上生命进化的时间,则有三十五亿年了,其间所经历的劫难不可计数。比较著名的大劫难就有,新元古代雪球事件(8亿—5.5亿年前),二叠纪末大灭绝事件(约2.52亿年前),白垩纪-第三纪灭绝事件(约6500万年前),始新世极热事件(约4000万年前)。在人类进化史上,则有7万年前,全球人类只剩2000人的巨大灾难。生命和人类的进化,是一部波澜壮阔的史诗,读之使人感叹。但是,与即将到来的宇宙劫难相比,这只能算是一部伟大的太空歌剧上演前的序曲。
有一天我们已远离地球,生存仍是一场赛跑。插图作者:Chris Gall
1992年,现在的加州大学圣克鲁兹分校的天文学家格雷戈·劳克林,刚刚从大学毕业,他和我们的刘电工一样,也喜欢摆弄些小软件,这大概是当时高智商人士的一种普遍爱好吧。刘电工当年在电脑上计算宇宙文明之间的关系,而劳克林则在电脑上模拟恒星的形成。当时的电脑性能和现在是没法比的,所以他不能在电脑边上干等着计算结果,自己出去吃午饭去了,等吃完饭回来,发现电脑中的宇宙已经到达了1亿年后的世界。那个电脑中的宇宙是个什么样子,我们已无从知晓,不过借用刘电工的一句话,其诡异程度是很难用凭空想像出来的。这个简陋电脑上计算出的宇宙未来,是否符合实际,不得而知,但是劳克林中受到了启发,就像苹果启发了牛顿一样,他从此迷上了建立物理模型推演宇宙未来,一路走到了今天。他说“我的眼界豁然开朗,宇宙万物不断演变,而且将随着时间发展继续演变,与之相比,现在的宇宙历史相形见绌。”
后来,他与弗雷德·亚当斯合作,这是密歇根大学的一位物理学教授,开始认真地研究宇宙的诞生和演化问题。在他们的业余时间,这两位研究者合著了一篇57页的论文发表在《现代物理评论》杂志上,论文的题目是《死亡中的宇宙:天体的演化和长期的趋势》(A
dying universe: the long-term fate and evolutionof astrophysical
objects),这篇论文详细描绘了一系列未来的宇宙末日景象:太阳之死,恒星末日,以及宇宙整体命运的各种可能情况。根据他们的研究,宇宙的寿命将长达10^200年,现在的宇宙不过才150亿年,简直就是一个初生的婴儿。
这篇论文在大众媒体中激起了很大的反响,甚至登上了纽约时报的头版。很快,劳克林和亚当斯发现他们成了巡回演讲的红人,与具有相同兴趣的同好们讨论一些重大的话题,诸如永恒的物理学和在难以想像的宇宙灾变中生存下去的策略(有一种关于未来的假说,认为宇宙时空结构将会在瞬间土崩瓦解,所有的物质将在30分钟内彻底灭亡。)克利夫兰市西储大学的理论物理学家格伦·斯塔克曼,也写过这方面的论文,例如《生与死,在一个不断膨胀的宇宙中》,他说:“没有人把思考宇宙的命运当作自己的终身使命,有很多比这个更急迫的问题,但是对宇宙命运的思考充满了乐趣。”
下面,让我们跟随这些宇宙预言家们,一同欣赏这部规模宏大到无法想像的太空歌剧吧,如果你被里面的数字弄晕了,不要怨我,原文如此,我也在晕。
第一幕 飞离地球
泰坦,这是卡西尼探测器传回的合成图像,可以供人类定居60亿年,到那时太阳比今天更大更明亮。这颗土星最大的卫星,也可以提供浓密的大气层等必需的生存条件。
现在,冰期和陨石撞击之类的灾难已经不能阻止人类了,我们的祖先就已经战胜了冰期生存了下来,而现在,我们已经有能力防御小行星或慧星的撞击了。但是斯塔克曼和其他未来学家指出,有一个无可避免的灾难在等着我们:太阳衰变。
像太阳这样稳定的恒星,它的发光原理是氢原子核聚变,在这一过程中产生氦原子核和能量。但是恒星终将老去,氦元素不断在核心处累积,将激烈的氢原子核聚变反应向外推移。结果,恒星体积不断增大,而且向宇宙中释放出越来越多的热量。今天的太阳与46亿年前它刚刚诞生时相比,亮度已经增加了40%。根据英国苏克塞斯大学的天文学家罗伯特·科农·史密斯和墨西哥瓜纳华托大学的天文学家克劳斯·皮特·施罗德于2008年建立的模型,在10亿年内,太阳的能量释放水平将比现在提高10%,这会导致地球不可避免地变暖。海洋会沸腾,大气层中的水气会完全散失到太空中,气温将猛增700华氏度,这会把我们的地球变成金星一样的地狱-在金星上,厚厚的硫酸云层和二氧化碳阻止了向外的热量辐射。细菌还可以在地表下残存的液态水中暂时幸存,但人类的历史就此终结了。
虽然如此,如果人类能够在这之前开发火星,移居火星,这样的灾难性结局也许可以避免。这颗红色的星球作为移民目标,有很多有利的条利:它相对而言更接近地球环境,显示出包含许多生命生存必需的要素。从70年代的海盗号到今天的好奇号,有一系列机器人在火星上执行考察任务,已经发现了远古的河床和极地的冰帽,其中储存着充足的水,如果融化,可以将整个火星淹没在40英尺深的海洋中。2011年8月,火星勘测轨道飞行器发回的图像显示火星表面仍有含盐液态水流过的迹象。
人类在火星上定居的主要障碍是那里过于寒冷。不过那时太阳亮度大增,火星的温度也会升高,这一点也不成问题了-或者人类干脆自己动手解决,不必等到10亿年后。NASA的行星科学家克里斯托弗·麦凯说:“根据我们所掌握的信息,火星曾经拥有生命,海洋和浓厚的大气层,我们可以恢复这一切。”
麦凯是火星改造项目中的首席科学家,该项目旨在通过一个叫做地形改造的过程将火星变成地球一样的世界。通过实验室实验和气候模型,他已经论证了只要制造和释放三十亿吨全氟化碳和其他强效温室气体就可以暖化这个行星。火星上的自然进程将被扭转:冰帽将融化,释放出水和二氧化碳,然后进一步加速暖化进程,直到这个行星披上一层浓密,稳定的大气。按照麦凯的设想,建设一个火星定居点并且用飞船将我们带往火星,10亿年的时间实在太绰绰有余了。他指出,即使只依靠现有的技术,在理论上也可以在三个月内将宇航员送上火星,未来我们还可以使用更先进的技术。
现在,让我们进一步思考,我们成功达成了目的,人类成功地移居火星以后会发生什么。根据劳克林的计算,当地球因太阳膨胀而不适于生存后,我们可以在火星上再过上45亿年相对舒适的生活,直到太阳膨胀逼近火星,我们不得不再次迁移。根据星体演化的标准模型,到那时,太阳内核中的氢含量将大大减少,随着聚变反应的进一步外移,太阳将像气球一样膨胀。天文学学已经通过望远镜看到了在其他恒星上,这一幕是如何上演的,所以他们有相当大的把握判断下一步会发生什么:在惊心动魄的爆发之后,太阳变成了一颗红巨星,体积是现在的250倍,亮度是现在的2700倍。它将气化水星,金星和地球,并把火星变成熔岩地狱。
那么,下一步我们去哪儿呢?火星上的人们可以坐飞船迁居到木星的卫星欧罗巴上,科学家相信那里的冰层下隐藏着巨大的海洋。此时有一颗更加明亮的太阳作热源,欧罗巴将会变成了一个生机盎然的海洋星球。当欧罗巴也过热不适于生存时,土星的卫星泰坦,将成为人类新的避难所,那里也将拥有浓密的大气层和丰富的有机物。但是太阳最终将吞没这些边远的定居点以及太阳系中的一切。即便是极度严寒的冥王星(现在的温度是零下400华氏度,即零下),也将热得无法定居。最后,在进入红巨星阶段1.3亿年的,太阳将经历最后的爆发,将它的外层抛到宇宙空间,只剩下一颗白矮星:一个炽热的,由碳和氧组织的密度极大的天体,体积比现在的地球还小。在整个剧本中,人类在太阳系内的迁移只是微不足道的一小步,就像是为了避开潮水,把海滩边的小屋向内陆移动了几英寸而已。
第二幕 飞向半人马座
半人马座阿尔法星是一个三星系统,其中有一颗红矮星,比邻星。红矮星的寿命长达几万亿年,因此它们是当我们离开太阳系后理想的长期定居地。
面对太阳灭亡的局面,劳克林相信延续人类生存的唯一道路,就是发展可以承载大量人口的恒星际飞船,使用核聚变或反物质湮灭技术推进,将人类迅速转移到其他恒星系的行星上去。(面对恒星间遥远的距离,现在的化学火箭太慢了,乘坐它们抵达最近的恒星也要10万年之久。)目前,天文学家已经观察到了超过600个围绕其他恒星运转的行星,其中一些与地球大小相仿,相信在我们的银河系中还有数十亿个这样的行星存在。
出于长远考虑,劳克林建议在一颗围绕更加稳定的恒星运转的行星上建立定居点。比如半人马座比邻星,这是离我们最近的恒星-离地球只有4.2光年。它是一颗红矮星,比我们现在的太阳小很多,温度也低很多,内部压力也小很多,不足以发生氦聚变反应,氢聚变反应的速度也比太阳慢很多,因此寿命也更长。算上在火星上生存的时间,生命已经持续了100亿年,而一颗红矮星可以就可以支持生命再生存4万亿年,是之前生命存在时间的400倍之久。天文学家尚未发现围绕它运转的行星,但是他们已经发现了围绕类似星体运转的行星。红矮星也是银河系中最普遍的恒星类型,因此即使不去比邻星,我们也还有大量的居住地可供选择。
如果人类能够成功地移民到围绕比邻星或其他红矮星运转的行星上,我们就可以享受万亿年无忧无虑的生活。所以,劳克林说:“我们的未来就在红矮星。”
第三幕 建造盒中恒星
人类从此过上幸福的生活,直到……红矮星死亡为止。当比邻星死亡了,人类可以迁移到其他红矮星上,但是这一策略并不能永远有效。恒星需要燃料,大如宇宙者也需要,但总量只有这么多。新形成的恒星正在不断消耗着宇宙中的氢元素。大约100万亿年后,它们将耗尽宇宙中的氢储备。当恒星消耗掉最后一滴燃料,一个接一个地熄灭,宇宙将陷入完全的黑暗。
然后怎么办?没有光和热,人类如何生存下去?劳克林说,答案就在宇宙的秘密燃料储备中:褐矮星,由氢元素组成,比普通的行星要大,却又不足以像普通恒星那样发生聚变反应,发光发热。2009年,NASA发射了一颗1433磅重的卫星,搭载了一个广角红外线测量探测器,用来探测这一类矮星,到现在为止,它已经在20光年半径以内发现了100个此类星体。据此推断,银河系中存在着数十亿个褐矮星。劳克林期望人类有够利用这些褐矮星,在红矮星死亡后,继续延续文明。他说,如果褐矮星偶然互相碰撞,融合到一起,就会引发聚变反应,诞生一颗新的可以支持生命的恒星。劳克林说:“在很长一段时间里,银河系中将长期维持存在10到15颗恒星,每一颗都可以持续万亿年。褐矮星之间的碰撞可以持续1000亿亿年。”我们依靠褐矮星维持生存的时间将比依靠红矮星的时间长1000倍。
但是我们无需依赖机率渺茫的褐矮星碰撞事件。格伦·斯塔克曼,西储大学的物理学家,认为无光时代也挺不错的,而且他提出了一个应对方案。他说,到了无法自然产生新的恒星的时候,我们可以自己造一个。斯塔克曼寄希望于将来的人们可以开发死亡恒星的残骸,从中获取能量。他说:“我们可以从一个恒星到另一个恒星,慢慢地使用它们。”
中子星,巨型恒星塌缩后的遗迹,是提供能量的最佳选择。它们是宇宙中密度最大的物体之一,质量数倍于太阳,而体积却压缩到半径只有10到20公里。中子星的能量辐射是太阳的100万倍。按照目前世界上的用电情况.它在一秒钟内辐射的总能量若全部转化为电能,就够我们地球用上几十亿年。所以,斯塔克曼说:“每一个都可以在极其漫长的时间里为人类文明提供能量。”至于如何控制利用这些能量,那就是另一个问题了。
蟹状星云是几千年前一颗巨星爆发后的遗迹。中心的白点是一颗中子星,质量与太阳相当,直径却只有12英里。在遥远的未来,当明亮的恒星熄灭殆尽,人类或许能够开发中子星的能量。
第四幕 宇宙的终结
当物理学家分析100万亿年以后的宇宙时,他们看到了更加可怕的潜在威胁,这威胁超过了太阳膨胀,甚至超过了所有恒星的死亡。斯塔克曼说,我们必须认识到一种在宇宙中无所不在的力量,它有可能终结一切,这就是就暗能量。“简单的说”,他说,“暗能量对生命非常可怕。”
科学家还不知道暗能量的真实面目,但是他们知道它发挥的作用非常可憎,它会使宇宙不断膨胀,加速膨胀。乍一看,这是件好事,一个膨胀的宇宙会创造更多的空间,而且由于宇宙的扩展,日益增长的新边疆可供生命探索和开发。但是暗能量有一个极其严重的负面作用:它会使星系间的距离越来越大。
一些像斯塔克曼一样的物理学家相信,当未来的人类正在半人马座比邻星附近享受1000亿年的美好生活的时候,暗能量将扩张出极其巨大的空间把银河系和其他星系完全分隔开,在它们之间制造出无法逾越的鸿沟,所有的河外星系都将最终无法看见更无法到达。面对这样巨大的距离,在星系间旅行的尝试都会像慢跑一样毫无意义。即使未来的人类得到了像科幻电影《星际旅行》中那样的恒星际飞船,以光速飞奔前进,他们也无法到达河外星系的目的地。
这一现像的最终结局,就是物理学家所说的大冷寂,这是将是一场资源灾难。所有银河系以外的物质和能量,将根本无法得到,我们甚至再也无法看到其他星系的恒星和行星。斯塔克曼在2000年发表的论文《探究生命的最终命运》中写道:“再也没新世界可供征服,我们将真的成为宇宙中的孤岛。”在这个剧情设定中,人类将不得不最大限度地利用银河系中残留的中子星和褐矮星。但是一旦我们消耗掉了最后一点能量和物质,然后就没有然后了,人类将走向灭绝。
这幅银河中心的X射线图片,捕捉到人马座A源黑洞吸收明亮星云中心的气体的影像。黑洞可能将是宇宙中的最后的天体,所以可能要依赖于驾驭黑洞的巨大能量以延续生命。
宇宙将永远存在下去,尽管与充满生气的往昔相比,这只是一个暗淡的影子。随着残余的物质不断衰变,或者被各大星系核心里的大黑洞所吸收,它将逐渐变得黑暗,寒冷和空旷。一旦黑洞吞食掉了所有可见的物质,在10^100年内,甚至连黑洞也将蒸发和消失。
这是一个凄凉的结局,但还不算最凄凉的,达特默斯大学的物理学家罗伯特·考德威尔说。根据他的计算,与另一种情况相比,大冷寂还算是一种美好的结局,他和他的同事,麦克
卡米科维斯基称之为大撕裂。在他2003年发表的论文《暗能量和宇宙末日》中,考德威尔探讨了在未来暗能量变得更加强大的可能性。目前,暗能量只是在极其巨大的尺度上显示其存在,比如星系团和星系团之间的巨大空间,但是考德威尔说某些理论指出暗能量可能只是刚刚开始发动。如果是这样的话,在200亿年内-我们在红矮星周围的生活才刚刚开始-暗能量就要开始毁灭大量小型天体。
银河中的恒星将被抛离,行星也将从恒星边被拖走。在那无法想像的半个小时内,暗能量将汹涌澎湃地撕裂一切,哪怕是宇宙中最细微的结构。一层一层地,人类居住的星球被拆解,首先是大气层,然后是地壳,一直分解到地核,这是一场奇幻般地大爆炸。考德威尔说:“任何存在于行星上的东西都会飞起来,漂浮起来。”在最后的10到19秒,暗能量将把物质分解成离散的原子,最后它会从根本上粉碎时空结构,这就是宇宙的正式结局。唯一的安慰是,生命将在瞬间结束,没有痛苦。
关于暗能量,科学家知道的太少了,根本无法断定宇宙的命运是大冷寂,大撕裂,抑或太平无事。考德威尔和其他宇宙学家正在研究遥远的超新星,以便测算宇宙的膨涨速率,并探索随着时间推移暗能量的演变趋势。“我们正好处在大冷寂和大撕裂之间的分界线上,”考德威尔说,“二者皆有可能。”
第五幕 最后的逃离
即使在最乐观的预言中,暗能量也会最终以大冷寂的结局来吞没我们赖以生存的资源,但这是距我们现在1000亿亿年以后的事了,我们有足够的时间来实施最极端的生存策略:逃离这个宇宙,抢在宇宙热寂、破裂、崩溃、收缩或者化为乌有之前(没错,这些剧情都是物理学家深思熟虑的结果。)
现在,许多宇宙学家相信,在我们的视线之外还有别的宇宙-根据弦论,一种接近于大统一理论的物理学说,有多达10500个宇宙。2011年8月,希腊和德国物理学家运用弦论方程,推导出通过虫洞连接我们的宇宙和其他宇宙是可能的。现在,我们有10500个可供选择的宇宙,至少有一个适于我们生存。
通过虫洞到达其他宇宙的想法,显然在科学预言和2012神话之间划了一条微妙的界线,尽管二者看起来一样虚幻。还是听听斯塔克曼的建议吧,他说:“现在,我们真在要开始思考了。”
Survival Destinations
(and one
humongous fuel pump)
移民目的地(和一个巨大的燃料库)
1. Titan, seen here in a
composite image from NASA’s Cassini spacecraft, could be a target
for human habitation in about 6 billion years, when the sun is much
larger and brighter than it is today. Saturn’s largest moon already
provides necessities such as a thick atmosphere.
1,泰坦,这是卡西尼探测器传回的合成图像,可以供人类定居60亿年,到那时太阳比今天更大更明亮。这颗土星最大的卫星,也要可以提供浓密的大气层等必需的生存条件。
2. Alpha Centauri (shown with
the arrow) is a system of three stars, one of which is the red
dwarf Proxima Centauri. Red dwarfs have lifetimes of trillions of
years, making them desirable as long-term homes once we leave the
solar system.
2,半人马座阿尔法星是一个三星系统,其中有一颗红矮星,比邻星。红矮星的寿命长达几万亿年,因此它们是当我们离开太阳系后理想的长期定居地。
3. The Crab Nebula is the
remnant of a giant star that exploded thousands of years ago. The
white dot at the center is a neutron star, which has the mass of
the sun yet measures only 12 miles across. In the far future, when
shining stars are nearly extinct, humans may be able to mine
neutron stars for energy.
3,蟹状星去是几千年前一颗巨星爆发后的遗迹。中心的白点是一颗中子星,质量与太阳相当,直径却只有12英里。在遥远的未来,当明亮的恒星熄灭殆尽,人类或许能够开发中子星的能量。
4. This X-ray image of the
Milky Way’s center captures the black hole Sagittarius A*, gorging
on gas at the center of the bright cloud. Black holes will likely
be the last objects standing in the universe, so life’s survival
may depend on harnessing their tremendous energy
stores.a.g.
4,这幅银河中心的X射线图片,捕捉到人马座A源黑洞吸收明亮星云中心的气体的影像。黑洞可能将是宇宙中的最后的天体,所以可能要依赖于驾驭黑洞的巨大能量来以延续生命。
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