探天利器——探索宇宙奥秘的机器们

2015-12-07作者:戴明珏编辑:翁小鲁


从人类能够使用双脚站立起来那一天起,人们就开始观察星空,于是就产生了最古老的科学一天文学。天文学诞生之后,在 上万年的时间内,几乎没有变化,人们的所谓研究范畴无非就是把 星象与人间的事件联系在一起。(古人绝对难以想象星空真正的美丽。)

只有在望远镜出现之后,天文学 才真正称得上是科学。尤其是进入20世纪,一系列天文学的发现, 让人们的视线进入到浩瀚的宇宙空间,技术的进步让一大批星际探 测器进入太空,近距离观测研究太阳系天体。

(这些极致的美景都是由航天望远镜拍摄的。)

20世纪60年代,美国阿波罗飞船登月,庞大的火箭才促成登 月之举,离子推进引擎出现之后,也给再次探测月球带来了可能, 在这一系列新的探月潮流中,智慧一号开创了一种新的方式,智慧 一号的太阳能电池板把太阳能转化为电能后,用这些电能把惰性气 体原子电离,然后高速向后喷出,由此产生向前的动力。

(人类千百年来一直在仰望星空。)

比智慧一号更进一步的是新视野探测器,这个探测器原来设想 使用太阳帆到达最遥远的冥王星,最终没能使用太阳帆,它所使用 的能量是放射性同位素发电机,燃料是二氧化钚,它在2006年踏上 十年的漫漫征途,它探测的不仅仅是冥王星,还有太阳系遥远边疆 的柯伊伯带天体。

(然而直到天文望远镜的问世人类才真正看到了广袤的宇宙。)

新视野没能使用太阳帆远航,那是因为我们对太阳帆的驱动原 理还缺乏认识,能驱动太阳帆前进的是太阳粒子。太阳粒子是太阳 风的主要成分,为了能够得到最纯净的太阳粒子,起源号探测器在 太阳和地球的引力平衡点,也就是拉格朗日点蹲守三年,收集太阳 粒子,并把收集到的粒子带回地球。

(现在只要有一只天文望远镜就可以一睹星空的风采。)

把外太空的物质带回地球似乎 成为一种潮流,星尘号也是一个这样的探测器,它带回地球的是怀尔德2号彗星上的物质。日本的隼鸟探测器带回的是小行星上的物 质。相比能够安全返回地球的起源号与星尘号,隼鸟探测器就历经 了太多的磨难。

(美丽的星空之下,我们可以随意畅想。)

探测太阳系空间,带回太空物质是一种手段,撞击彗星也是一 种手段,于是我们又看到了人间大炮打彗星这种场面。其实那是一 场演习,目的是练好本领准备击碎撞击地球的外来天体。太阳近距 离的行星都迎来了探测器,小行星也迎来了探测器,黎明号已经开 始探测两颗较大的小行星谷神星和灶神星,大行星土星也迎来了个 头最大的卡西尼探测器,它成为土星的卫星,探测土星这个庞大的 家族。

(宛如天眼的星云。)

发射探测器,仅仅在太阳系这样的近距离有效,对于遥远的 浩瀚星空,更好的探测方法是望远镜。伽利略望远镜和开普勒望远 镜,都没有取得大发展,得到大发展的是牛顿式望远镜,这是种反射式望远镜。当代的大型望远镜基本都是反射式,而且使用多个镜 片组合成一个大镜片,在这方面,凯克望远镜是大口径望远镜的先 驱者,它的建造涉及光学自适应技术、光学干涉技术等,其他大型 望远镜也普遍使用了这些技术,中国的郭守敬望远镜也是这种新思路的产品。

(拿起你的太空望远镜走出屋外吧。)

不管是古代还是现代,天文台都建造在高处,这是因为高处可 以克服大气抖动,获得更好的成像效果,于是,搭载在飞机上的空 中天文台出现了。要想获得更好的效果,最好是飞出地球大气层, 把望远镜放置到太空,哈勃望远镜和斯皮策望远镜就是这样的杰出 代表。至于哨兵望远镜要放置在太空,仅仅是为了在特别的角度观 测小行星。

(直插云霄的天文望远镜。)

来自遥远宇宙的信息并不仅仅是电磁波中的可见光,还有电磁 波的其他波段,这是一个全波天文学的时代,所以不仅有光学望远 镜,还出现了伽马射线望远镜、X射线望远镜、紫外线望远镜、红 外望远镜、射电望远镜等,在它们之中,大规模应用的是射电望远 镜,它可以组成阵列,得到更好的观测效果。(人类对于宇宙的探索仍在继续。)

除了电磁波之外,来自宇宙的信息还有中微子和引力波,它们 是大规模天体活动的产物。在南极,就建有探测中微子的探测器, 下一代的引力波探测器也将飞上太空,虽然它们并不需要镜片,甚至不成像,但也被称为望远镜。其实它们是各种各样的探测器,基 于不同的原理工作,比如,观测大气层,就能得到伽马射线的消 息,于是就出现了观测大气层的望远镜,这些所谓的望远镜是人们 观测宇宙的另类眼睛。

(我们期待着新的发现。)

探测器让我们获得的是对宇宙天体的个体认识,各种望远镜让 我们得到的是对宇宙的普遍认识,人们已经知道,庞大的宇宙与微 观世界紧密相连,于是又建立了强子对撞机,强子对撞机能够让人 们获得对宇宙的终极认识。

(人类正在扩展自己的版图。)


内容来源:书问

书名 探天利器
作者戴铭珏
出版清华大学出版社
定价39元
书籍比价

分享到

扫描二维码 ×

电子纸书

乐学Scratch编程-轻松探索游戏动画奥秘

刘龙强
清华大学出版社[2019] ¥38

平等思维——智慧和幸福的奥秘(全新升级版)

唐曾磊
清华大学出版社[2018] ¥27

平等思维——智慧和幸福的奥秘

唐曾磊
清华大学出版社[2014] ¥24

恒星奥秘

张邦固 张邦宁 著
清华大学出版社[2019] ¥27

永恒的诱惑:宇宙之谜

张天蓉
清华大学出版社[2016] ¥24

总统们:法兰西第五共和

李晓兵 等
清华大学出版社[2015] ¥23

儿子们与情人们

(英)劳伦斯(Lawrence,D.H.)著
辽宁人民出版社[2013] ¥8

出版业领先的TMT平台

使用社交账号直接登陆

Copyright © 2020 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号


注册书问

一键登录

Copyright © 2020 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号