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人类为何至今仍未抵达木星?

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  新浪科技讯 北京光阴4月11日消息,据外洋媒体报导,50年前的4月2日,一台名叫HAL的智能电脑在一艘去往木星的载人飞船上掀起了一场大破坏。这是作家亚瑟·克拉克创作的科幻小说《2001太空漫游》中的情节。同名电影更成为了航天时代早期的开山之作。

  《2001太空漫游飞嫌呈保美国正在加班加点、极力将人类送上月球。仅仅一年之后的1969年7月20日,美国便杀青为了这一成就。但木星仍只是望远镜中的远景。直到1973年,人类才睁开飞往木星的航天任务,前驱者10号探测器胜利飞越木星。当然,此次任务并无人类介入。

  在此之后,又有该短测器前后飞越木星,此中有两枚在木星轨道周围停留了较长光阴。首先是NASA的伽利略任务,探测器在1995年至2003年间环抱木星旋转。如今,探究木星的任务由NASA的朱诺号探测器卖力,该探测器于2016年抵达木星轨道。

  但是人类呢?人类为何至今仍未抵达木星?

  首先是航天任务资金和优先级排序的成就:目前NASA的重点在于国际空间站,同时还忙着睁开人类重返月球任务和火星载人任务。除此之外,另有人类健康这一严重成就:木星的辐射环境极不利于人类生计。朱诺号在重重掩护之下还能侥幸存活,但即使如许也难保久长。

  NASA目前的辐射指点偏向规定,宇航员累积遭到的辐射剂量只能使其一生中罹患癌症的概率增长3%。而此前由NASA好奇号探测器供给的测量数据表明,为时860天的火星任务(包含180天去程,500天火星停留光阴,和180天返程)将使宇航员总共接收1.01西弗的辐射,可能使患癌几率增长5%。

  但木星的辐射环境可能比火星加倍糟糕。2016年的一项研究指出,要想程度地防止辐射,宇航员也许必要在木卫二的冰层中工作,如许每一年接收的辐射剂量可能只要0.3西弗。(前文火星任务的年辐射剂量可能为0.43西弗。)但不管是在木卫二外面,还是在木星辐射极强的辐射带中,环境都要严苛得多。

  人类遭到高剂量辐射时,会出现呕吐、眩晕、脱发等急性症状,严重者甚至可能死亡。但若为防止辐射、为宇宙飞船加装掩护层,又会大大增长飞船重量,提高飞船发射难度。要打造合适的飞船防护层,也许还需利用更先辈的技术。

  朱诺号首席科学家、美国东北研究所的斯科特·博尔顿(Scott Bolton)指出,科学家从上世纪60年月末或70年月开端研究木星辐射带的危险性。“1968年的时候,咱咱咱们已经知道木星周围存在辐射和磁场,但没人想到那里的环境如斯严苛。”

  甚至到了上世纪80年月,工程师在计划伽利略号探测器时,仍低估了木星的辐射环境强度。

  “那里的环境非常严酷,”NASA戈达德航天飞行中央行星大气科学家艾米·西蒙(Amy Simon)表示,“咱咱咱们在睁开伽利略号任务时发现,每当探测器靠近木卫二或木星,探测器都邑运作不灵。它还没有对那里的环境做好准备。这也改变了咱咱咱们计划宇宙飞船和电子元件的理念。”

  辐射只是宇航员面对的浩繁挑衅之一。他咱咱们还要带上足够的水、想好怎么处理废物、应对与地球通讯时的延迟成就等等。有些技术也许能起到一定帮助,例如,将尿液处理成饮用水的技术目前正在国际空间站上接受测试。对通讯延迟解决计划的测试或许也将于不久后睁开。此前在NASA极端环境任务行为中,宇航员咱咱们已经在水下尝试了一些有助于解决上述成就的技术。

图为《2001太空漫游》中宇宙飞船“发现号”的概念图。

  图为《2001太空漫游》中宇宙飞船“发现号”的概念图。

  “非常精彩,极具想象力”

  博尔顿从孩提时期便是克拉克的粉丝,他还记得自己观看《2001太空漫游》的阅历。在成为太空物理学家之前,博尔顿高中时曾是一名狂热的科幻小说爱好者,彩一个科幻小说读书俱乐部的成员。”克拉克是我最喜欢的作家之一。他用语精当,非常精彩,极具想象力。他的作品中有很多对物理学的思虑,我为此深深着迷。“博尔顿回忆道。

  克拉克在2008年以90岁的高龄逝世。博尔顿曾在太空运动和NASA运动中与他数次会面。博尔顿最念念不忘的一次见面之一,是克拉克在2001年真正到来时、为他在《2001太空漫游》小说上签字,而且签上了2001这个年份。

  博尔顿将此次会面称为“一次有趣的巧合”,因为其时没人能预见到,博尔顿日后将成为一次木星探究项偏向带头人。而克拉克签名的书中描写的恰恰是一次木星任务。但博尔顿记得自己向克拉克表达了深深的崇敬之情。“我对他说,他影响了我的一生。”

  西蒙也记得自己童年观看这部电影的阅历,只不过其时该电影已经上映几年了。“其时我一点都没看懂。”她说道。但因为这部电影复杂的情节十分引人入胜,她之后又看了好几次,也读了同名小说。

  赓续改变的认知

  木星环境十分复杂,直至今日,太空科学家仍在极力研究它的真相。西蒙每一年一次,颠末过程哈勃望远镜“生手星大气遗产计划”(OPAL)观察这颗行星。该计划每一年都邑收集对太阳系外层行星的观测结果。(不过对土星的观测今年刚刚开端,因为卖力土星观测的卡西尼号任务去年方告结束。)

  “就咱咱咱们对木星体系的了解而言,该体系十分多变。”西蒙指出。1992至1994年间、苏梅克-列维9号彗星与木星大气相撞后的变更便是一个无力的例证。“这让咱咱咱们意识到,太阳系仍在赓续变更傍边,绝不是一个已经尘埃落定、一成不变的体系。”

  西蒙指出,对木星的进一步观测显示,该行星的大气也发生了变更。的风暴“大红斑”正在缩小,色彩也在改变,也许不久之后便会彻底消失。云层会移动,木星的带状斑纹也因此赓续变幻。西蒙弥补道,科学家仍在极力研究木星的天气,但因为OPAL计划每一年只观测木星一次,这一点便很难实现。西蒙打了个比方:因为木星的公转周期为12个地球年,这就像每月观察一次地球、然后以该数据为基础停止天气预报一样。

  博尔顿表示,朱诺号探测器观察木星的光阴虽短,却也有很多欣喜的发现。比如,木星大气的深度似乎极深。科学家还对木星极光和极地气旋有了更多了解。木星的内部布局似乎也和科学家之前的猜想有所分歧。

  “咱咱咱们原以为木星可能有一个很小的岩质内核,或许基本没有内核。”博尔顿解释道,“但如今咱咱咱们发现,它的内核非常大,而且部分内核可能并不是固体。”

  2020年之后还将睁开其它木星探究任务。这些任务将以另外一条线为重点:木星被冰雪覆盖的卫星咱咱们。不停到1979年观光者1号和2号飞越木星时,研究职员才意识到木卫二的冰层下方可能存在海洋。如今,科学家认为木卫三和木卫四可能也拥有海洋。近几年,哈勃望远镜甚至在木卫二上发现了一些可能由水构成的喷流。

  欧空局的木星冰月探测器(JUICE)估计将于2022年发射,并于2029年抵达木卫三、木卫四和木卫二。与此同时,NASA也在加紧睁开“木卫二快艇任务”(Europa Clipper),估计发射光阴为2020至2030年间。

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