太空时代的诗和远方,NASA科学家说“2022年,我们月球见”

在各种黑科技的帮助下,NASA科学家说人类2022年就能殖民月球了,你还在等什么?

不说了,小编要回月球种土豆了,等地皮涨到北京学区房的价格就来不及了。

过去的一年间,NASA的火星之旅聚集了无数人的目光。然而现在,一群太空专家,包括NASA的首席科学家们推出了一本特别刊物,详述了我们如何在7年后建立月球上的人类殖民地——且造价只需100亿美元

虽然听起来很棒,该计划的目的却不限于月亮本身——从探索的角度出发,大多数科学家们考虑的都是更为宏大的目标。专家们指出,我们从中收获的经验与建立地外基地的过程中发展出的技术将最终帮助我们殖民火星与其他行星

太空时代的诗和远方:2022年,我们月球见

“我的兴趣不在月球上。对我来说月球就像一个混凝土球一样无趣。”编辑了这期《New Space》特刊的NASA天体生物学家克里斯·麦凯说道。“然而我们要先学会在月球上建立研究基地,然后才能在火星上如法炮制。月球为火星提供了参考蓝图。”

特刊中的文章来自于2014年8月举行的一次专题研讨会。在那次会议上,最杰出的太空研究者和商业精英齐聚一堂,探讨以低成本在月球上建立人类居所的方法。

1972年后,碍于高昂的成本,我们再也没去过月球——当初将人类送上月球的阿波罗计划如果按今天的标准执行,需要花费一千五百亿美元。鉴于2016总预算只有不到两百亿美元,NASA不敢对月球和火星抱有奢望。

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不过有了新技术,事情就有了改观。

NASA的亚力桑德拉·霍尔和NextGen Space的查尔斯·米勒在一篇论文中提出,“5-7年后,美国就可以带领人类重返月球,总花费只需约100亿美元(±30%)。”

杜伊莫维奇在为MarketWatch的撰文中称,这比美国的一艘航空母舰都便宜。

麦凯表示,“重点在于新技术,即使是那些原本与太空不沾边的——比如无人驾驶车和废物回收厕所——将在太空中大显身手,这些会大大降低成本,让建立月球基地变得不难实现。”

太空时代的诗和远方:2022年,我们月球见

相关研究论文称,月球基地的第一步是让约10人住上一年时间,然后10年内发展为让100人自给自足的定居点

人们将通过SpaceX即将发射的“重型猎鹰”火箭到达月球。初次征程需要携带大量仪器和设备,而3D打印几乎可以制造出除此之外的一切。

殖民地将很可能建立在月球一极的外缘处,因为那里比月球表面其他地方都更能接收到更多阳光,保证太阳能设备的稳定运行。据MarketWatch报道:

“ “而且,这些能量还可以为机器人提供动力来挖掘环形山内探测到的大量冰块。通过这种方式收集到的水可以作为生活补给,也可以用来制造氧气,还可以经过处理成为供贩售或贮存的火箭燃料。”

宇航员或许将住在类似Bigelow Aerospace公司制造的那种充气舱里。这样建造出来的栖息地不仅可以抗辐射,还能改造出各类型生活区域,也便于储存与运输。

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除此之外,这种居住环境还可以保护基本农作物生长,肥料则来自于厕所回收利用的人类排泄物。类似于盖茨基金会资助的“蓝色厕所”可以将人类排泄物变为电力、净水和各种养分。

月球上的这10人无法种植出的食物和3D打印无法制造出的供给则可以通过SpaceX可重复使用的“猎鹰9号”火箭,以每年3亿5千万美元的费用从地球运输到月球。

太空时代的诗和远方:2022年,我们月球见

这一切听起来如此美好,但不容忽略的事实是1千万美元的创办成本仍高于NASA每年航天飞行的预算。不过科学家们认为,如果建立月球基地是一笔固定费用,那么NASA仍然负担得起这笔费用,且可以和火星计划同步进行。

若有商业服务供应商介入,花费甚至还能更低。要向NASA和其他运营火星之旅的太空旅行公司推销推进剂,月球轨道可是个再好不过的黄金位置了。

太空时代的诗和远方:2022年,我们月球见

《New Space》特刊中的所有文章都向所有人开放免费在线阅读,你可以利用它们来规划你的未来太空生活。开始做梦吧,因为这一切将比你想象的更快到来

是时候重返月球了,这次我们来了就不走了。”特刊的序言中写道。“资金也将不再是障碍。”

编译:未来论坛 商白 来源:ScienceAlert 作者:Fiona MacDonald

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  1. 在距地球300万光年的宇宙深处,有一个遥远星系,它的中心是一个超大质量黑洞。科学家最近发现,这个黑洞在“吃”一个恒星时,突然“噎住”了。

    近日,发表在天体物理学杂志上的一篇论文中,来自MIT和NASA的研究人员报道了一次“潮汐撕裂耀斑”——黑洞湮灭周围恒星时发生的一种强烈的电磁辐射爆。这个耀斑在2014年11月首次被发现,从那以后就成了天文学家们关注的焦点,他们调动了很多望远镜对其进行了一年多的观察,希望从中得到黑洞生长和进化的信息。

    在这幅想象画中,厚厚的吸积盘在一个超大质量黑洞周围形成。一颗在边缘游走的倒霉恒星被黑洞捕捉住撕成粉碎,恒星的遗骸向黑洞中心坠落,融入了那团地狱火般的气体云盘中。云盘中心不时向外辐射着光和紫外线,还有X射线的回声。科学家正是利用这些逃逸出来的光线研究鬼魅般存在的黑洞。(Image:NASA/Swift/Aurore Simonnet, Sonoma State University)

    这个由MIT领导的团队对两个不同的望远镜的数据分别进行了分析,发现了耀斑能量谱有一个奇怪的特征:恒星碎片发出的可见光和紫外光光谱出现了异常扰动。而在32天后,科学家在X射线光谱中找到了同样的扰动。

    电脑模拟显示,恒星刚接近黑洞时就被黑洞那强大的引力快速地撕裂,产生的碎片在下落过程中相互碰撞,爆发出大量可见光和紫外光。碎片落越下落就越热,发出的光波长就越短,终于在坠入黑洞一瞬间爆发出相同模式的X射线。

    “实际上,这个黑洞并不是那么饿,只是突然漂来了一颗肉质丰富的恒星”,Dheeraj Pasham是这篇论文的第一作者,也是麻省理工学院Kavli天体物理和空间研究所的博士。“我们看到,这块星际物质并不是被黑洞一口吞下去,而是下落的过程中与自身发生相互作用,走走停停,看起来就像黑洞在“吃”这块儿星际物质的时候噎住了。”

    Pasham说宇宙中隐藏着很多看不见的黑洞,它们并没有活跃地吸积周围的恒星,像冬眠了一样,潮汐撕裂耀斑成了我们认识这类黑洞的一扇窗户。“几乎每一个大质量星系的中心都有一个超大质量的黑洞,”Pasham说,“但我们一般是无法观察到它们,除非发生潮汐撕裂耀斑。”

    当一颗恒星靠近黑洞时,它被黑洞的巨大的引力撕扯拉碎。就像临死前最后一声哀嚎,被撕碎的恒星发出能量巨大的电磁波辐射,频率从X射线到高能伽玛射线,涵盖了整个波段。这种现象在宇宙中很罕见。

    “你要盯着一个星系看一万到十万年才能等到一次恒星被黑洞吞噬的事件”,Pasham说。然而就在2014年11月11号,一个叫ASASSN的机器人望远镜全球网络幸运地捕捉到了一次潮汐撕裂耀斑,这次事件发生在距离地球300万光年处星系中心。科学家迅速地从别处调用其它望远镜进行观察,在太空轨道上的NASA 的Swift卫星也加入了观察的队伍中。

    “我们很幸运,在它真正到来时大家都做好了充分的准备。”Pasham说。“望远镜之间的数据共享让我们得以分析巨量的数据。”

    Pasham和他的同事打算利用这些数据解决一个长期困扰他们的问题:耀斑的最初爆发位置是哪里?黑洞动力学的模型告诉我们,X射线的爆发离黑洞非常近,但是可见光和紫外线的爆发点却仍然很难找到。找到这个位置十分关键,借此我们可以推算一个恒星是何时开始被黑洞撕裂的。

    “超质量黑洞和它们的宿主星系都是在不断生长的”,Pasham说。“如果我们能知道潮汐撕裂耀斑中发生了什么,就可以理解黑洞和星系的共生进化过程。”

    研究人员追踪了ASSASSN-14i耀斑发生后的270天内的情况, 通过分析Swift卫星和Las Cumbres天文台全球望远镜上采集的X射线和可见光/紫外线数据,他们发现了X射线谱上的两个峰,一个在第50天,一个在第110天,中间第80天左右有一个低谷。而在可见/紫外波段上,他们发现了一模一样的扰动。

    为了解释这种能量“回声”,团队用电脑模拟了黑洞吞噬恒星的全过程。他们对吸积盘(由环绕黑洞的恒星碎片构成的椭圆形盘),最概然速率,半径,和坠落速度(物质坠入黑洞的速度)都进行了模拟。模拟结果告诉我们,可见光/紫外线爆很可能发生在黑洞外围的碰撞中,撞碎后的物质向黑洞中心坠落的过程中被加热,最终发出了X射线。这正导致了X射线的延迟,该结果与观察一致。

    “对于缓慢吸积的超大质量黑洞来说,这种现象不会发生”,Pasham说:“因为恒星的质量被黑洞缓慢连续地吸走,吸积盘中的物质缓慢地绕黑洞旋转,缓慢地丢失着能量。但是ASSASN-14li的耀斑却是另外一回事儿。就好你你突然扔给黑洞一大块物质,这些物质在下落的过程中会与自身发生反应,再下落,再反应。如果将来还有机会观察到别的潮汐撕裂耀斑现象,我们还要看会不会有类似的现象发生。”

    这项研究部分受资助于NASA.Pasham的共同作者包括麻省理工学院Kavli研究所的博士后:Aleksander Sadowski,美国航空航天局Goddard太空飞行中心的研究部,以及来自马里兰大学的研究者,来自哈佛大学Smithsonian天体物理研究中心,哥伦比亚大学和约翰霍普金斯大学的研究者者。

    编辑:梁柱
    http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa6003/pdf
    http://news.mit.edu/2017/black-hole-choking-stardust-0315