4種改變未來生活的太空技術(shù):避免世界末日到來

　　在美國加利福尼亞州帕羅奧圖的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家正在對(duì)上述這些技術(shù)進(jìn)行研究。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室屬于美國航空和國防工業(yè)巨頭——洛克希德·馬丁(Lockheed Martin)公司，他們宣稱自己正在開發(fā)能夠改變世界的科技。

　　通過與美國航空航天局(NASA)、眾多世界頂尖大學(xué)和多個(gè)商業(yè)伙伴的合作，洛克希德·馬丁公司把工作重點(diǎn)放在4個(gè)能改變歷史走向的未來項(xiàng)目上，即：保護(hù)人類生命財(cái)產(chǎn)安全;發(fā)現(xiàn)宇宙起源的更多信息;以極超音速飛行;避免世界末日的到來。

　　日冕物質(zhì)拋射，由美國航空航天局的日冕儀拍攝　　

追蹤閃電

　　今年五月份，龍卷風(fēng)、洪水和其他劇烈天氣使美國經(jīng)濟(jì)損失了30億英鎊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單單在這一個(gè)月內(nèi)就報(bào)告了412場龍卷風(fēng)。在中國，同樣是五月份，梅雨季節(jié)的到來造成了81人死亡，10萬戶房屋受損，損失總額接近30億英鎊。

　　有害天氣給人類生活造成的影響怎么夸張都不為過。沒有什么地方可以避免這種影響：2011年泰國的嚴(yán)重洪水過后，由于許多IT部件生產(chǎn)工廠受損，導(dǎo)致全球IT工業(yè)產(chǎn)品價(jià)格急速上漲，接踵而來的便是硬盤供應(yīng)的短缺。

　　如果能對(duì)龍卷風(fēng)、洪水等事件的預(yù)測更加準(zhǔn)確，就能使更多的生命幸免于難。靜止衛(wèi)星閃電測繪儀(Geostationary Lightning Mapper，GLM)或許能幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

　　洛克希德·馬丁公司先進(jìn)技術(shù)中心的副總裁斯科特·福斯(Scott Fouse)說：“有很多活動(dòng)發(fā)生在云層之中，獨(dú)立于擊向地面的閃電，這些活動(dòng)可以為預(yù)測有害天氣提供數(shù)據(jù)?！盙LM傳感器將整合到美國氣候國家海洋與大氣管理局的GOES-R氣象衛(wèi)星中，這顆衛(wèi)星預(yù)計(jì)在明年發(fā)射。

　　“這是一個(gè)堪與哈勃望遠(yuǎn)鏡媲美的設(shè)備，利用通常用于觀測恒星的技術(shù)來觀測我們的地球，” GOES-R衛(wèi)星的首席工程師斯蒂芬·喬利(Steven Jolly)說，“在龍卷風(fēng)活動(dòng)形成之前10分鐘時(shí)，閃電活動(dòng)會(huì)急劇上升，這意味著我們可以憑此拯救更多的生命?！?/p>

　　這種高科技?xì)庀笤O(shè)備可以對(duì)地球進(jìn)行每秒500幀的拍攝，還能為飛機(jī)提供避開風(fēng)暴系統(tǒng)的導(dǎo)航服務(wù)，并且在地面電網(wǎng)受到威脅的時(shí)候還能發(fā)出警告。在原始GLM的基礎(chǔ)上，科學(xué)家還在開發(fā)各種應(yīng)用于不同環(huán)境的設(shè)備，以滿足世界不同地方的需求。

　　不僅是地球的天氣會(huì)對(duì)我們的生活和飛機(jī)運(yùn)行造成威脅，日冕物質(zhì)拋射——大量氣體和磁性粒子從太陽表面猛烈拋射出來——能在1到3天內(nèi)到達(dá)地球，小規(guī)模的拋射會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星停止工作，中止全球通訊系統(tǒng)，干擾飛行器控制和電網(wǎng)運(yùn)行等。

　　日冕物質(zhì)拋射的規(guī)模越大，所造成的后果就越嚴(yán)重?！八鼈兡茉谌魏螘r(shí)間發(fā)生，”斯蒂芬·喬利說，“取決于拋射出現(xiàn)在太陽上的位置，以及當(dāng)這些物質(zhì)到達(dá)時(shí)遇上的什么區(qū)域。地球上有些地方會(huì)因此失去電力長達(dá)五個(gè)月時(shí)間?！?/p>

　　每一年，保險(xiǎn)公司都要為此類事件造成的電力損失賠償約100億美元。一種新的設(shè)備——太陽紫外成像器——同樣將裝載于GOES-R衛(wèi)星上，它將追蹤這類地磁事件，作出相應(yīng)的警告，以減少干擾和損失。

　　另一種設(shè)備是geoCARB，目前正由洛克希德·馬丁公司與俄克拉荷馬大學(xué)合作開發(fā)，它將對(duì)地球大氣層中的碳水平進(jìn)行測量，以幫助我們更精確地了解未來幾年內(nèi)，碳元素對(duì)地球生命的影響。

　　2018年10月，近紅外線照相機(jī)(NIRCam)將由歐洲航天局(ESA)的阿麗亞娜-5運(yùn)載火箭送到詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上。它將利用日冕儀探測光線。日冕儀可以用于拍攝中心發(fā)光天體周圍的黯淡物體。借助NIRCam，我們可以獲得正在形成的恒星和星系的詳細(xì)圖像。

　　“通過光譜儀，我們還可以了解入射光的更多信息，比如當(dāng)時(shí)的化學(xué)組成，以及觀察氣體云形成的過程，”斯蒂芬·喬利說，“這將為科學(xué)家了解宇宙起源提供線索?！?/p>

　　NIRCam還將幫助我們了解暗物質(zhì)和暗能量的奧秘，目前的望遠(yuǎn)鏡還無法對(duì)這些神秘現(xiàn)象進(jìn)行觀測——盡管我們知道它們在那里。此外，它也將幫助我們了解空間和時(shí)間在最基礎(chǔ)水平上是如何相互作用的。

　　“我們認(rèn)為時(shí)間在一個(gè)方向上發(fā)揮作用，但空間并不是以我們想象的方式出現(xiàn)，”斯蒂芬·喬利說，“空間會(huì)由于大型物體，如太陽，而產(chǎn)生漣漪。這種現(xiàn)象是否會(huì)導(dǎo)致時(shí)間旅行的出現(xiàn)?我不會(huì)排除任何可能?！?/p>

　　NIRCam所采集的數(shù)據(jù)將對(duì)世界產(chǎn)生根本性的影響，不僅是對(duì)宇宙學(xué)家，而且是對(duì)人類的宗教和信仰體系?！巴ㄟ^了解宇宙的起源，我們將能夠解釋許多目前還無法理解的現(xiàn)象?！彼沟俜摇汤f道。

　　近紅外線照相機(jī)(NIRCam)的光學(xué)模塊。該相機(jī)由洛克希德·馬丁公司和亞利桑那大學(xué)共同開發(fā)，在送上太空后，它將用來拍攝時(shí)間出現(xiàn)不久后的宇宙景象。

　　極超音速的旅行

　　極超音速太空旅行的想法并不新鮮。這個(gè)詞在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)出現(xiàn)，表示的超過5馬赫的速度，即5倍以上的音速。許多商業(yè)投資者試圖解決極超音速飛行的難題，其中德國的一個(gè)項(xiàng)目提出，將在2030年時(shí)開發(fā)出能在90分鐘內(nèi)從歐洲飛往澳大利亞的極超音速航班。目前，洛克希德·馬丁公司正在開發(fā)20馬赫——超過2.4萬公里每小時(shí)——和30馬赫的技術(shù)。這意味著從英國飛到澳大利亞只需要不到1小時(shí)的時(shí)間。

　　想要達(dá)到20馬赫的速度，首先面臨的挑戰(zhàn)便是缺乏足夠結(jié)實(shí)的材料。這種材料必須能承受極超音速所產(chǎn)生的高溫，因而非常復(fù)雜。斯科特·福斯說：“我們擁有一種能夠通過發(fā)散電子進(jìn)行降溫的材料，就像人體通過流汗降低體溫一樣?！?/p>

　　洛克希德·馬丁公司正在與倫敦帝國學(xué)院合作，后者擁有一個(gè)極超音速炮風(fēng)洞，能用于測試這些新材料?！八麄冋咴诩夹g(shù)的尖端，” 斯科特·福斯說道。

　　極超音速飛行不僅能用于客運(yùn)旅行。在國防工業(yè)上，這種技術(shù)能讓政府占得先機(jī);而當(dāng)人道主義危機(jī)發(fā)生的時(shí)候，救援人員和物資也可以更快地到達(dá)目的地。不過，這種飛行方式在初期的成本可能會(huì)十分高昂。

　　極超音速材料將與其他創(chuàng)新材料——如碳納米管——一道，成為未來機(jī)械的主要材料。碳納米管的直徑比人頭發(fā)直徑小5萬倍，在電池技術(shù)和納米技術(shù)中正起著巨大的推動(dòng)作用。

　　“在我們設(shè)計(jì)宇宙飛船、飛機(jī)、汽車到可穿戴電腦設(shè)備的過程中，碳納米管正引導(dǎo)著范式的改變，”斯蒂芬·喬利說，“現(xiàn)在我們有了能自己供能，并自動(dòng)開啟、關(guān)閉的傳感器，而且不需要任何導(dǎo)線。這將有助于制造出極其微小和精致的衛(wèi)星——大概是現(xiàn)在衛(wèi)星的千分之一。想象一下未來的汽車會(huì)是什么樣子，誰知道呢?”

　　極超音速飛行和時(shí)間旅行?電影《回到未來》里的場景能否成為現(xiàn)實(shí)?

　　6600萬年前，一顆小行星的撞擊導(dǎo)致了恐龍的滅絕

　　避免世界末日

　　2013年，一顆寬約15米的隕石撞向了俄羅斯的車?yán)镅刨e斯克，造成大約2000人受傷。這是近期歷史中第一次有一顆小行星能夠穿破地球大氣層，并造成大規(guī)模的破壞。

　　地球幾乎無時(shí)不刻都受到太空巖石的撞擊，但只有那些較大的隕石才會(huì)造成問題。根據(jù)美國航空航天局的估算，如果一顆小行星要造成全球性災(zāi)難， 其寬度需要超過400米，而這種事件只是十萬年一遇。

　　地球在太陽系中的位置十分優(yōu)越，其他巨大的行星將危險(xiǎn)的物體從我們身邊拉開。上一次嚴(yán)重的撞擊發(fā)生在1908年，一顆小行星同樣撞擊了俄羅斯，導(dǎo)致了一場里氏5級(jí)的地震。由于撞擊地點(diǎn)非常偏僻，只導(dǎo)致了一人死亡。如果這顆小行星在4小時(shí)47分鐘之后撞向地球，它將直接落在圣彼得堡，當(dāng)時(shí)該城市的人口超過一百萬。

　　現(xiàn)在科學(xué)界的主流意見認(rèn)為，在6600萬年的白堊紀(jì)，由于一顆約10公里寬的小行星撞擊地球，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)繁盛的恐龍滅絕。這顆小行星落在了墨西哥的尤卡坦半島，現(xiàn)在該地點(diǎn)被稱為?？颂K魯伯隕石坑。據(jù)估算，此次撞擊的能量相當(dāng)于10億顆廣島原子彈的威力，導(dǎo)致了一系列化學(xué)反應(yīng)。

　　NASA和洛克希德·馬丁公司的科學(xué)家試圖找出一種避免類似災(zāi)難的方法。從1998年開始，NASA就在資助對(duì)所謂“近地小行星”進(jìn)行分析歸類的項(xiàng)目。不過，預(yù)計(jì)在2016年9月發(fā)射的一項(xiàng)任務(wù)將改變?nèi)祟惻c小行星的關(guān)系。

　　“如果一塊足夠大的物體撞向地球，那將是非常糟糕的一天，”斯蒂芬·喬利說，“我們需要找到靠近這些近地物體的方法，我們要做的就是改變它們的軌道。”

　　OSIRIS-Rex是一個(gè)載人航天器，它的目的地是小行星101955(Bennu)。這顆小行星很有可能在22世紀(jì)末撞向地球。NASA目前監(jiān)控的小行星超過1400顆，它們都有可能給地球帶來重大損失。

　　“OSIRIS-Rex將靠近一顆近地小行星，采集樣品后帶回地球，”斯蒂芬·喬利解釋道，“我們不會(huì)炸掉任何東西，但這只是開始。我們正在學(xué)習(xí)如何影響小行星的運(yùn)行路線?！?/p>

　　這項(xiàng)任務(wù)還很可能在這顆小行星上找到新的元素?！懊恳淮挝覀儚奶罩袔Щ貥悠罚瑹o論是星際塵埃，還是彗星物質(zhì)，或者太陽深處發(fā)射出來的粒子，有關(guān)太陽系的所有理論每次都會(huì)有所改變，”斯蒂芬·喬利說，“如果你有一本超過10年歷史的科學(xué)教科書，現(xiàn)在或許可以把它扔到一邊了?！?/p>

　　保護(hù)地球需要的還不僅僅是防御小行星?！白畲蟮闹i題之一是，火星上的水發(fā)生了什么?”斯科特·福斯說，“我們?yōu)镹ASA建造了MAVEN(火星大氣與揮發(fā)演化)探測器，它將在火星軌道上運(yùn)行，并進(jìn)行深層接觸，采集樣品，從而進(jìn)一步了解火星大氣層。這些數(shù)據(jù)將幫助我們更好地了解地球的復(fù)雜環(huán)境?！被蛟S這才是保護(hù)地球未來的最好借鑒。