青岛什么好玩的:十大最有野心的科学实验(二）

十大最有野心的科学实验
发布时间： 2011-08-30  |   作者：刘霞
http://www.stdaily.com 2011年08月30日 来源： 科技日报 作者： 刘霞    “朱诺”号木星探测器、人造太阳、甚大阵……这些大型装置传递着科学家的野心。
   本报记者 刘霞 综合外电 “朱诺”号木星探测器效果图 
美国国家点火装置 甚大阵 “海王星”海底观测站效果图 相对论重离子对撞机    （上接8月16日8版）
    6.“朱诺”号探测器——木星勇敢的“探险家”    美国国家航空航天局（NASA）宣布，美国东部时间8月5日12时25分，“朱诺”号探测器由一枚“宇宙神-5”运载火箭搭载，从卡纳维拉尔角空军基地升空，前往险象环生的木星进行探测。由太阳能提供动力的“朱诺”号探测器将在太空飞行5年时间，在经过最初的两年飞行之后，它将于2013年10月重返地球，以便借助地球引力进行借力加速飞行，从而将其推向外太阳系。“朱诺”预计于2016年7月抵达绕木星运行轨道，并在木星辐射带中运行一年，任务计划于2017年10月结束。    届时，“朱诺”的速度将高达21.4万公里/小时，使它成为有史以来运行速度最快的人造设备。一旦进入木星轨道，“朱诺”将环绕木星极地33圈，然后直接俯冲进入木星。探测器将在木星那里遭受强烈的宇宙射线的照射，强度超过太阳系内除太阳以外任何有探测器造访过的地方。这段险象环生的旅程一旦开始，“朱诺”将在木星充满氢气的大气中艰难求生，然后像流星一样燃烧殆尽。    “朱诺”由美国洛克希德—马丁公司制造，NASA下属的喷气推进实验室负责整个探测任务的运行，项目总成本为11亿美元。    科研效用    当“朱诺”围绕木星旋转时，其上的9个设备将研究木星的方方面面。同太阳类似，木星的主要成分也是氢和氦，其与太阳平均距离超过7.7亿公里，是地球与太阳距离的5倍多。科学家普遍认为，木星是太阳系内形成的首个行星。因为其体型如此庞大，木星上的引力会让在早期太阳系上发现的一些原初物质（主要是氢气和氦气）得以保存，这种特性使木星成为研究太阳系起源的窗口。    “朱诺”号探测器提供的数据将研究这一巨型气体行星的内部构造、大气、极光、磁场以及是否存在水以及固体内核等。对木星磁场的测量将终结木星是否拥有冰岩芯的争论；“朱诺”上的磁强计将测量出在木星内部发现的金属氢海洋的深度和运动情况，这些金属氢海洋产生了太阳系内除太阳周围以外的最强磁场。“朱诺”携带的微波辐射计将测量木星上水的含量，这是我们理解木星最初如何形成以及木星大气中氨的含量的关键。    它能为你做什么？    研究木星复杂的天气模式有助于科学家预测地球上的天气，有助于我们解开早期太阳系的秘密。    7. 国家点火装置——“人造太阳”的威力不容小觑    美国国家点火装置（NIF）位于加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室，是世界上最大、最高能的激光器，其长度约为3个足球场长，有10层楼高。    据悉，NIF可以把200万焦耳的紫外线能量，通过192条激光束聚焦到一个2毫米大的冷冻氢气球上，从而产生1亿摄氏度的高温和约为地球大气压1000亿倍的高压，类似恒星和巨大行星的内核以及核爆炸时产生的温度和压力。在此基础上，科学家可进行此前在地球上无法进行的许多试验。    科研效用    科学家们除了利用NIF来模拟超新星、黑洞边界、恒星和巨大行星内核的环境，为科学界提供大量之前无法获取的数据外，也可用它来模拟核爆。最后，因为激光射中目标内的环境与质量巨大的星球内部的环境一致，科学家们希望能借此洞悉聚变反应如何产生诸如金和铀等一些重金属元素。    它能为你做什么？    一些NIF的拥护者表示，NIF可制造出类似太阳内部的可控氢核聚变反应，因此，可用来生产可持续的清洁能源。    8. 甚大阵——能倾听宇宙的射电望远镜阵列    甚大阵（VLA）是美国国家射电天文台在新墨西哥州建造的射电望远镜阵，是全球最大的望远镜之一，其共有27个口径为25米的抛物面天线，排列成Y型，每臂长约1公里，观测波长可短至1厘米。    甚大阵采用一种综合口径技术，其分辨率相当于口径为27公里的一个单抛物面天线，可以收集宇宙中最明亮的物体发出的信号。其姐妹阵列超长基线射电望远镜阵列（VLBA）由十台射电望远镜排成一条直线而形成，VLBA的最大长度为8611公里。    VLA和VLBA这对“姊妹花”让科学家可以管窥远至宇宙的边缘、近至月球一样的天体。    科研效用    因为射频信号能穿透让很多物体变得模糊不清的宇宙尘埃，VLA和VLBA能看清光学望远镜无法看到的事物。科学家们已经使用VLA研究了位于银河系心脏的黑洞，也用其搜寻到了伽马暴（来自遥远宇宙的瞬时高能电磁辐射爆发）并于1989年接收到了“旅行者2号”宇宙飞船通过海王星时传回的无线电广播，让我们首次看到了气体巨星和其卫星的清晰图片。    VLBA用于测量地球在宇宙中方位的偏移。通过一直聚焦于遥远的固定目标（诸如类星体），科学家们能探测地球在太空中所处方位的明显变化。遇到诸如今年年初让日本遭受重创的大地震时，地球在宇宙中的方位可能会有所偏离。    它能为你做什么？    从现代天文学教科书中随便挑出一章，人们会发现，很多物体的发现或理论的推演都基于VLA和VLBA这对“姊妹花”收集到的数据。VLBA也收集位于近地小行星上的数据，这些数据有助于科学家预测是否有小行星会同地球相撞。    9. 全球最大的海底观测站“海王星”——直播海底世界    地球约四分之三的面积被海洋所覆盖，地球上90%的生物以海洋为家。然而，迄今为止，人类对海洋的认识一直非常有限。由加拿大维多利亚大学牵头的“海王星”海底观测站将为人类直播海底世界，为我们认识海洋助一臂之力。    据加拿大新闻社报道，2009年12月8日，被称为世界上最大的海底有线局域网的加拿大“海王星”海底观测站在西部太平洋沿岸省份不列颠哥伦比亚的埃斯奎莫尔特海军基地正式启动，有专家预测，海洋学研究有望迎来一个全新时代。    科研效用    “海王星”海底观测站是目前全球最大的海底观测站，包括5个13吨重的像太空舱一样的设备、400块传感器，这些设备放置在温哥华岛西海岸海底，由约795公里长的海底光缆相连，所有这些设备都通过互联网连接在一起。据报道，该计划耗资1亿加元（约合9000万美元）。    在未来的25年时间里，这项计划将对海底发生的情况进行长期实时监测，通过这些数据，科学家能对海底生命、海底的地理情况以及化学情况有更深了解；能够了解从地震动力学到气候变化对水柱产生的影响；了解从深海生态系统到鲑鱼迁移等各种各样的信息。    维多利亚大学校长戴维·特平说，随着人们对海洋了解的不断扩大，“海王星”计划将在帮助人们以前所未有的方式认识海洋方面发挥重要作用。    它能为你做什么？    全球各地的海洋生物爱好者能通过互联网同时观看海底动物的一举一动、倾听座头鲸的歌唱等。    10. 相对论重离子对撞机——一台揭示宇宙起源的时间机器    位于美国纽约州布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）经过10年的建设，于2000年正式运行。该实验旨在通过驱动两束金离子束对撞，创造出一个微型的“宇宙大爆炸”，以便科学家研究宇宙早期的形态；寻找新物质；理解从最小的粒子物理世界到最大的恒星世界的运作方式和原理。    对撞产生的温度可达7.2万亿华氏度（约4万亿摄氏度），如此高温能将质子和中子熔化。随着质子和中子等粒子分崩离析，组成它们的夸克和胶子（为了说明夸克间相互作用之假说的无质量粒子）会自由自在地相互作用，从而形成一种新形态的物质——夸克—胶子等离子体。对撞结束后，夸克—胶子等离子体冷却下来重新形成质子和中子，整个过程能产生4000个亚原子粒子。    科研效用    为了更好地理解在我们身处的宇宙中物质如何进化而来，参与RHIC的物理学家们通过几个加速器来发送金原子、剥离它们的电子使其变成带正电荷的离子。这些离子以光速相当的运行速度进入两个循环管中发生对撞。科学家们仔细检查了对撞产生的遗留物，结果发现，出现于宇宙大爆炸后期的这些粒子，其行为更像液体而不是此前认为的气体。    它能为你做什么？    目前，参与RHIC的科学家们正在研发能给质子加速、更精确地引导质子发光并杀死人体内癌症肿瘤的设备。工程师们也使用重离子束在塑料薄片上穿打细小的孔隙，制造出能在分子层面将物质筛选出来的筛子。而且，RHIC使用的超导磁技术也有助于科学家在未来研发出更高效的储能设备。（全文完）(科技日报)责编：陈小柒
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