朴金兰(左二)与同事通过先进的电子成像显微镜对不明动物毛发进行观察。
物镜20倍下观察到的神农架不明动物毛发,可以看到明显的毛发髓质空腔及不厚的腔壁。
物镜20倍下的人发,因为根本不透明,所以无法看到内部构造,外表相对光滑,有翘起鳞片。
物镜10倍下的米色毛发,发梢还有没褪去的黑色,但是发腔一样明显。
此次近距离贴近观察提供了关于彗星彗核部分足够清晰的图像,可以首次允许科学家们判断彗星的尘埃与气体喷流究竟来自彗核上哪些具体地点。美国宇航局和其他机构的科学家们目前开始对图像进行分析。
EPOXI飞船在考察期间注意到了一个彗核“雪球风暴”现象,当飞船接近彗核时,它观测到一股由二氧化碳形成的喷流,其间夹杂大量小如高尔夫球或大于篮球的松散冰晶团块,从土豆形状的彗核中喷射出来。
由于这是这艘飞船近距离考察过的第二颗彗星,科学家们得以将考察数据与其先前考察过的一颗彗星进行对比研究。在2005年,这艘飞船曾经成功逼近坦普尔-1号彗星,并向其彗核发射撞击器,实施“深空撞击”计划,并对撞击后果进行观测。
“这是我们首次在彗核周围空间观测到微细质地的冰球云,并且确认它是由二氧化碳喷流驱动的。”迈克尔·奥哈恩(Michael A'Hearn)说。他来自美国马里兰大学,是EPOXI项目的首席科学家。“我们曾经在坦普尔-1号彗星周围搜寻这种现象的存在,但结果并未发现。”
这项新的发现证明哈特利-2彗星的彗核活动和坦普尔-1号或其他全部三颗已经被探测器考察过的彗星彗核都不一样。二氧化碳的因素似乎在研究哈特利-2彗星时显得尤为重要,并且或许可以解释为何该彗星粗糙和平坦的表面对太阳热量的反应如此不同。另外,这颗彗星上内部水分的逃逸机制可能也很不同。
“当我们第一次看到彗核周围飞散的雪球时,我们的下巴都快掉下来了,”皮特·斯科尔茨(Pete Schultz)说,他来自布朗大学,是EPOXI项目的项目科学家。“立体图像显示彗核前方和后方都存在雪球,我们就像进入了冰雪世界。”
此次的观测数据显示哈特利-2彗核表面的平坦区域看上去的样子和实际性质都很类似坦普尔-1彗核,地下的水发生蒸发,从地表尘埃层渗出。但哈特利-2彗核表面的粗糙区域的性质则非常不同,这里到处都是二氧化碳从地下喷射而出形成的喷流。
“从粗糙地区向上发生的二氧化碳喷流带出了大量水的冰晶微粒,在彗核周围形成了冰雪云,”杰西卡·桑雪(Jessica Sunshine)说。她也是该项目的科学家,来自马里兰大学。“在靠中间的较平坦地区,地下水分比较倾向于形成水汽并通过多孔的地表逃逸,结果就是我们在这些区域观测到大量的水汽。”
而加州帕萨迪纳喷气推进实验室(JPL)的工程师们显然更关心这些雪球对飞船的撞击会否造成严重的安全影响。到目前为止,他们已经记录到大约9次微粒碰撞事件,其重量估计不大于下大雪时的一片雪花,这些撞击并未对飞船造成损害。
喷气推进实验室的EPOXI项目经理蒂姆·拉尔森(Tim Larson)表示:“EPOXI探测器在哈特利-2彗星彗核附近空间保持了良好的工作状态,并完全按照计划拍摄了大量令人惊叹的珍贵照片。”
科学家们还需要更多的数据来判断这场“风暴”已经发生了多久,以及它中间部位的平坦地域,以及两端的粗糙地域之间的差异是何种原因导致的。是否是某种在45亿年前彗星最初形成时的原因所导致?还是由于之后演化过程中的某种因素?
EPOXI探测项目是2005年“深空撞击”项目的延伸项目,当时任务完成之后飞船尚有余力,因此科学家们决定让其再执行进一步的任务。这个名字是其两大科学任务的英文缩写,即系外行星观测和测量(EPOCh),以及对哈特利-2彗星的飞掠考察,正式任务名称“深空撞击延伸观测任务”(DIXI)。两个任务目标的英文缩写结合,因此得名EPOXI。
美国宇航局下属喷气推进实验室(JPL)为华盛顿宇航局总部科学任务董事会管理EPOXI项目。飞船本身由科罗拉多州波尔多市的鲍尔航宇技术公司建造。
在加利福尼亚州利弗莫尔国家实验室,一座神秘的建筑物仍在修建中。过去十多来年,这个庞大的建筑物一直是环保主义者关注的焦点。然而,11月2日,这里进行的一次点火实验震动了科学界。因为作为世界上第一个能产生持续核聚变的反应堆,“人造太阳”一旦成功将改写人类的历史。
地球上造“小太阳”
现今人类可利用的最大、最具商业价值的能源无疑是核能。核电站利用核能的原理是核裂变,即在高温高压状态,把铀或钚等重原子分裂成轻原子,导致其释放大量能量的核反应方式。但是国家点火装置利用核能的方式则反其道而行之,不是核裂变,而是核聚变。核聚变是指由质量轻的原子,主要是指氘或氚,在高温高压下,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。太阳发光发热就是利用核聚变产生的能量。
与核裂变相比,核聚变不仅安全,而且相对环保。利弗莫尔国家点火装置曾对媒体说:“太阳产生的光和热抵达地球,不会产生任何放射性的副产品,而且能长期高效的生产。如果把太阳换成我们正在研究的核聚变反应堆,就等于在地球上建造了一个提供清洁能源的小太阳。”
释放1.3兆焦耳能量
目前,这个“小太阳”已经初具规模,并且已经进行了令人鼓舞的试验,获得了宝贵的试验数据。利弗莫尔国家点火装置的一个科研组说,11月2日他们向核聚变反应堆中心发射192束激光束,用它们瞄准一个只有花生大小却包含氘和氚气体的小球体。这个小球体释放的能量高达1.3兆焦耳,其核心最高温度大约是600万华氏度。
国家点火装置主管爱德华·摩西说,尽管这次试验没有能够达到太阳中心温度2700万华氏度,也没有引发期待中的持续性核聚变反应,但这些试验结果依然非常振奋人心。摩西还称,美国科学家有决心在2012年实现这一目标。 (张乐)
意义
“人造太阳”研究惠及后代
要想实现核聚变燃烧,首先必须点燃由氢的同位素氘和氚构成的特殊燃料。
20世纪70年代,科学家开始利用强大的激光束进行试验,压缩和加热氢的同位素,使其达到熔点,这一技术被称作惯性约束核聚变。激光发射器的作用就是促使这种核聚变快速和持续产生,包含氘和氚气体的目标物受到外部的刺激后,将发生爆炸形成冲击波,进一步加快目标物核心的燃烧,这种燃烧的持续性也更长。
一旦这种核聚变成现实,国家点火装置内靶室的温度会超过1亿华氏度,内部压力将超过地球大气压的1千亿倍。国家点火装置主管爱德华·摩西说:“为了在实验室里产生核聚变燃烧,我们进行了长达10年的研究。目前利用核聚变或核裂变产生能量的核电站,在过去50多年已经让发电量大幅增加,但迄今仍未证明利用氘和氚气体融合后持续燃烧产生能源的方法可以投入使用。”因此摩西说,“人造太阳”试验的意义不言而喻,“一旦我们掌握了实现太阳内部核聚变的技术,我们的子孙后代将享受到科技发展带来的飞跃,能源短缺的时代将一去不复返。”
结构
130吨重目标靶室是核心
从上世纪90年代后期开始,利弗莫尔国家实验室就开始建造“人造太阳”,至今整个计划已投入约35.5亿美元。11月2日进行的综合点火试验是迄今以来最成功的一次试验。未来,还有更复杂和更具挑战性的试验在国家点火装置里上演。
国家点火装置是一栋10层楼高的建筑物,其面积相当于三个足球场。媒体称,这个点火装置是世界上最大的激光科学建设项目,因而成为全球“人造太阳”试验的中心,承载着人类利用新能源的梦想。国家点火装置控制室有一套十分先进的电脑自动控制集成系统,它模仿了休斯敦美国宇航局的任务控制中心,被称为史上科学仪器设计最复杂的自动控制系统之一。
国家点火装置内部设有130吨重的目标靶室,这是“人造太阳”计划最核心的部分。靶室里的中心孔洞直径达10米,用30厘米厚的混凝土掩埋,旁边有192个激光器向其中发射中子,以点燃反应堆,并促使包含氘和氚气体的玻璃物目标产生极大的高温和高压。
这个靶室的条件将接近或达到太阳内部核聚变反应时的条件。电脑自动控制集成系统保证了试验的稳定性,因为850台电脑使激光器发射激光的间隔不超过50微秒。
应用
世界掀起“人造太阳”热
“人造太阳”技术可行性高、应用前景广阔,实际上,除了美国的“人造太阳”计划,中国、俄罗斯等世界大国目前都在研究类似“人造太阳”的核聚变技术。
国家点火装置“人造太阳”中的核反应堆目标物是氘和氚,氘可以利用并不复杂的技术,从海水里萃取;氚在金属锂中存在,锂则是土壤里的一种常见元素。所以氘和氚在现实中的开采和利用,相比核裂变要使用到的铀或钚更为简单易行。
国家点火装置在其网站上对氘和氚的利用前景作了形象的对比。他们举例称,由于海水中包含氘元素,经过一定的转化,1加仑海水可提供相当于300加仑汽油产生的能量,50加仑海水产生的燃料所含的能量,相当于2吨煤。“它们很环保,大规模应用后,可以减少对化石燃料的使用,从而大大降低碳排放量。”
更为重要的是,氘和氚没有铀或钚那样剧烈的放射性,未来使用它们做反应堆生成的放射性副产品,也比当前核裂变核电站少。
国家点火装置的官员估计,使用核聚变反应堆的发电站将在2020年开始运行,到2050年将有25%的美国民用能源由核聚变提供。
记者21日从中科院紫金山天文台、中国南极天文中心获悉,由紫金山天文台和东南大学联合研制的南极“冰穹A”天文科考支撑平台已跟随“雪龙号”奔赴南极。
中国极地科学考察船“雪龙号”近日前往南极执行第27次科学考察任务,在“冰穹A”上安装科考支撑平台是此次科考队天文专家的主要任务之一。南极“冰穹A”天文科考支撑平台是我国首座独立设计、制造及运行管理的南极天文科考平台。平台主要包括结构与温控系统、电源系统、现场主控系统、数据存储系统、通信及国内监控系统,可提供南极天文望远镜等观测设备的电力,并对天文设备进行实时监测、遥控及数据通讯等。这一平台将安装在南极昆仑站,为我国“冰穹A”自动天文观测站的科考设备提供保障。