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科普之声:探月工程嫦娥四号探测器成功发射

烈山快报 <更多内容 2018-12-11 20:21:25

协办:烈山区科协

一、探月工程嫦娥四号探测器成功发射

开启人类首次月球背面软着陆探测之旅

12月8日 2  时 23 分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探测的新旅程。嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行,最终实现人类首次月球背面软着陆,开展月球背面就位探测及巡视探测,并通过已在使命轨道运行的“鹊桥”中继星,实现月球背面与地球之间的中继通信。嫦娥四号任务的工程目标,一是研制发射月球中继通信卫星,实现国际首次地月拉格朗日L2点的测控及中继通信;二是研制发射月球着陆器和巡视器,实现国际首次月球背面软着陆和巡视探测。嫦娥四号的科学任务主要是开展月球背面低频射电天文观测与研究;开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究;试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。为增进国际交流与合作,扩大开放共享,嫦娥四号任务中,与荷兰、德国、瑞典、沙特开展了4项科学载荷方面的国际合作,搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等国内高校研制的科学技术试验项目。实施探月工程,是党中央高瞻远瞩,着眼我国社会主义现代化建设全局,根据世界科技发展大势,为推动航天事业发展、促进科技进步和创新、提高综合国力作出的重大战略决策。自2004年正式启动以来,中国航天坚持创新驱动发展,探月工程已经取得“四战四捷”。2007年,嫦娥一号任务实现绕月探测,实现了中华民族千年奔月梦想;2010年,嫦娥二号成功发射,获得国际最高的7米分辨率全月图和月球虹湾地区1.5米高分辨率局部影像图,飞至150万公里远的日地拉格朗日L2点进行环绕探测,此后对700万公里外的图塔蒂斯小行星进行高精度飞越探测,不断刷新中国高度;2013年,嫦娥三号成功落月并开展月面巡视勘察,探月工程“绕、落、回”三步走的第二步战略目标全面实现,嫦娥三号着陆器成为了在月球表面工作时间最长的人造航天器;2014年,再入返回飞行试验任务圆满成功,突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回关键技术,对我国月球及深空探测乃至航天事业的持续发展具有重大意义。探月工程各项任务的连续成功,开启了中国人走向深空、探索宇宙奥秘、增进人类福祉的时代。2014年,嫦娥三号任务圆满完成后,国防科工局牵头组织开展了嫦娥四号任务实施方案调整的论证工作。综合考虑国际前沿、科学价值、经济和技术可行性等因素,最终确定了月球背面软着陆和巡视探测的总体方案。月球背面具有独特的电磁场环境和地质特征,特别适合开展低频射电探测等空间天文学研究和月球物质成分探测等科学研究,同时,月球背面着陆探测尚属国际空白,有利于增进人类对宇宙未知奥秘的认知。嫦娥四号任务于2016年1月经国务院批准正式实施,包括中继星和探测器两次任务。“鹊桥”中继星于2018年5月21日在西昌卫星发射中心由长征四号丙遥二十七运载火箭成功发射,进入环地月拉格朗日L2点使命轨道,目前状态正常。探月工程重大专项由国防科工局牵头组织实施。嫦娥四号任务由工程总体及探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统组成。其中,工程总体由国防科工局探月与航天工程中心承担;探测器、运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院、中国运载火箭技术研究院、上海航天技术研究院研制生产;发射和测控任务由中国卫星发射测控系统部负责;地面应用系统由中国科学院国家天文台承担,有效载荷由中国科学院和中国航天科技集团有限公司相关单位研制。此次发射任务是长征系列运载火箭的第294  次发射。

二、地球上的玻璃是远古恒星的“遗物”吗?

当你凝视玻璃杯或走在沙滩上时,是否会联想到这些材料跟恒星的死亡有关?

近日,一个国际科学家团队表示,他们已经发现,离地球数十亿光年的两个超新星的残余物中包含玻璃的主要成分二氧化硅。研究人员使用美国国家航空航天局的斯皮策太空望远镜来分析垂死恒星发出的光,获得了二氧化硅的“指纹”。宇宙中所有重元素的熔炉

“这是我们首次证明,超新星爆发产生的二氧化硅足以对整个宇宙中的尘埃产生影响。”英国卡迪夫大学物理和天文学院的海莉·戈麦斯(Haley Gomez)表示。

实际上,地球上大部分自然元素都与超新星爆发过程有关。为什么这是第一次证实超新星产生的硅元素足够成为宇宙尘埃中硅元素的来源呢?中国科学院国家天文台研究员邓李才告诉科技日报记者:“从理论上来讲,科学家很早就知道超新星爆发能够产生硅元素,而本次研究的突破主要是在观测层面进行了证实。”

“恒星是宇宙中所有重元素的熔炉。”邓李才解释道,宇宙大爆炸初期的主要成分是氢和氦,氢约占80%,氦约占20%。在恒星演化过程中,氢最先燃烧,氢燃烧完以后再点燃氦,氦燃烧的过程中会产生碳和氧。“碳氧燃烧的过程就会产生硅、钙、镁等元素,这些元素也会燃烧,不过需要更高的温度。”

这种先后燃烧的机制跟恒星的温度分布有关,恒星中央温度最高。“就像洋葱一样,一层一层燃烧,它可以确保恒星内部结构的平衡。”邓李才告诉记者。

在“洋葱”中,有两层与硅元素的产生有关。一层是硅自身的燃烧,一层是产生硅元素的燃烧过程。邓李才说:“如果这两个燃烧过程在超新星爆发前还未结束,其中的硅元素就会在超新星爆发时被抛射到宇宙之中。”

除了氢和氦,氧也很活跃,遇到硅之后,就形成了二氧化硅。而二氧化硅是制造玻璃和形成尘埃的主要成分。如果遇到合适的条件,尘埃就会冷却聚集,慢慢变大,最后变成第二代及以后的恒星或行星,比如地球。“在宇宙中,这个过程非常普遍。”邓李才表示。二氧化硅约占地壳的60%。从某种程度上讲,地球上的二氧化硅是远古恒星的“遗物”。

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