清理福岛核电站,ISON彗星来袭

图片 1“开普勒”空间望远镜,因为配件故障而在2013年结束了运行。但是,它只是太阳系外行星大发现的起点,绝非终点。图片来源:Space.com

(译 / 红猪)任务前的那晚,松崎健二(Kenji Matsuzaki)一直睡不着。

图片 2ISON彗星即将通过近日点,有可能浴火重生,化身为一颗肉眼可见的“世纪彗星”。图片来源:slate.com

(文/Corey S. Powell)在投入了4年时间搜寻新的世界,发现了164颗行星,找到了至少3500颗其他行星存在的线索之后,“开普勒”空间望远镜在2013年5月15日,因为几只滚球轴承发生故障而陷入了瘫痪。没有了那些轴承,航天器就无法瞄准目标,“开普勒”原本搜寻行星的计划就此中断。对于从上世纪80年代起就致力于此项任务的NASA艾姆斯研究中心天文学家比尔•博鲁茨基(Bill Borucki)来说,这本是令人灰心丧气和备感挫折的一天(参见《送望远镜上天,去寻找外星行星!》‎)。

过去一年多里,松崎一直在和一支工程师团队开发一部小型机器人,它只有一片面包大,红白相间的机身上装了五只螺旋桨,顶部是透明的半圆,前后都有摄像机,全身上下还分布着好几只照明灯和传感器。这部机器人绰号“小翻车鱼”(Little Sunfish),设计意图是在水下的全黑环境中顶着强烈的辐射工作。经过三个月的测试、训练和调整,开发者认为它已经可以执行任务了:它将进入福岛第一核电站,找到堆芯熔毁后失踪的放射性燃料,并拍下照片。

(文/Phil Plait)过去十几年来,有好几颗大彗星扫过地球的天空。我还记得自己看到过的那几颗:百武(Hyakutake)、海尔-波普(Hale-Bopp)、霍尔姆斯(Holmes)、泛星(Pan-STARRS)、麦克诺特(McNaught)…… 它们全都美妙非凡,令人赞叹。

可是,为什么他又笑了呢?

图片 3在东芝的研究所里,工程师们注视着一个池子(左图)。小翻车鱼(右图)这样的机器人在进入核反应堆之前,要在这样的池子里进行测试。图片来源:SPENCER LOWELL

现在,编号C/2012 S1的ISON彗星正在扫过天空,它的亮度过去几天有了大幅的提升,现在是时候去看看它了!不过,在欣赏这颗美丽彗星的同时,我觉得我得抓住机会告诉你们关于这颗彗星的一些事情,一些会让你的大脑感受到神奇的事实。

“哦,我有一种满足感,”博鲁茨基用他特有的柔软嗓音说道,“发射前我们担心的是,宇宙中几乎没有几颗行星。这不是真的。我们正在发现大量不同大小的行星,其中还包括可能富含生命的行星。我们就快要完成我们的目标了。所以,我很开心。”

2011年的地震和海啸重创了日本东北部,也将福岛电站震成了一片辐射废墟。当时有三座反应堆堆芯熔毁,几百吨核燃料下落不明,直到今天也没人能确定它们在哪。我们唯一知道的是,这些铀燃料因为温度过高化作了液体,熔穿了钢质容器,至于在那之后发生了什么,就要打一个大大的问号了。它们是全都流到反应堆外了,还是仍有一些在里面?它们是堆成了一摞,铺成了一摊,还是溅到了墙上?在知道这些问题的答案之前,要制定燃料清理方案几乎是不可能的。然而又不能不清理。现在,每天都有多达165吨的地下水渗入反应堆,并被辐射污染。而且此地随时可能再发生一次地震或其他灾难,届时反应堆将再度破裂,辐射物也将溅入空气或海洋,甚至将两者一并污染。

1、ISON彗星是新手

有些彗星处在长长的椭圆轨道上,它们会落入太阳系内侧,然后返回太阳系的偏远地带。在那里,他们会减慢速度,停下脚步,然后再落回太阳系内侧,再次感受太阳的光和热。比如著名的哈雷彗星,就在一条周期为75年的长椭圆轨道上运行,现在已经远在海王星轨道之外。

不过,有些彗星要更极端一点。如果它们在漫漫旅途中被额外“踢了一脚”,比如被撞了一下,或者受到行星引力的加速,它们的椭圆轨道就有可能变成开放的双曲线轨道:它们拥有了足够的能量,能够永远地逃离太阳系。一旦他们走了,那就是真的走了。

ISON彗星的轨道就是一条双曲线,这意味着:未来几周将是我们能够看到它的唯一机会。当它绕过太阳远去之后,它就再也不会回来了。这很可能是它第一次闯入太阳系内侧,正是这一点令科学家如此兴奋。我们看到的是一颗原生态的彗星,已经有几十亿岁高龄,是远古太阳系的遗物。它是一个时间胶囊,让我们有机会研究太阳和行星仍然年轻时太阳系的环境。

“开普勒”应当成为太阳系外行星大发现的起点,而非终点——这是博鲁茨基最重要的目标之一。当初设计“开普勒”的初衷,就是要在小小一片天区里一窥银河系的全貌。从这个角度上来说,它已经取得了前所未有的成功。“开普勒”的统计学分析暗示,我们银河系中就包含多达3000亿颗行星。相当于地球上的每一个人都对应着40多个不同的世界——有大量的目标可以让未来的“探险家”们忙上好一阵子了。

人类无法进入福岛反应堆的核心去寻找失踪的燃料,否则就会因为吸收大剂量辐射而丧命。这项工作只能交给机器人来完成。问题是此前并没有机器人执行过这样的任务。很多试过的机器人都失败了:它们有的被碎片绊倒,有的被近一米厚的混凝土墙挡住了无线信号,还有的被辐射搞乱了微处理器和摄像元件。现在当务之急是造出一部有去有回的机器,不能像之前派去的那些一样变成反应堆里的一具具机器尸。任务落在了松崎健二的肩上,这个眼神害羞的41岁男人是东芝公司核技术分部的高级科学家。

2、ISON是一颗掠日彗星

ISON彗星的轨道会把它带到非常非常靠近太阳表面的地方。11月28日,它将从距离太阳表面仅有110万千米的地方掠过。考虑到太阳自身的直径就有140万千米,这种程度的飞掠绝对称得上是擦身而过了。它将感受到极端的高温,有可能撑不过这一场近距离接触。

图片 4ISON彗星的轨道从太阳附近极近的地方经过。这张图显示了NASA的SOHO探测器视场中,ISON彗星的运行轨迹。不同的同心圆,表示了SOHO探测器上不同设备的观测视场。图片来源:slate.com

第一位“探险家”TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite,凌星外星行星巡天卫星),预计于2017年发射。它将沿着一条从未有航天器采用过的特殊轨道飞行,以便获得没有死角的视野,能够扫描整个天空,在邻近的明亮恒星周围寻找行星。未来10年之内,目前正在研发的革命性的成像技术将给我们带来终极大奖:直接看到另一颗跟地球几乎一模一样的行星。难怪博鲁茨基的精神会如此之好。

图片 5松崎健二,小翻车鱼计划首席科学家。图片来源:SPENCER LOWELL

3、近距离飞掠太阳时,它的速度会超过600千米/秒

设想丢出一块石头。你丢它的位置越高,地心引力拉扯它的时间越久,它砸到地面时移动的速度就越快。

如果你能从无穷远处丢一块石头,那它砸到地面的速度就会最快,将是地球表面的逃逸速度——物理学上的自由下落可以反转过来,因此如果你以逃逸速度往上抛一块石头的话,它将永远不会掉落下来(所以这个速度才被称为“逃逸速度”)。

对于绕着太阳转(有时候还会撞上太阳)的彗星来说,情况也是如此。由于ISON彗星本质上相当于是从无穷远处掉落下来的,所以当它来到太阳附近的时候,它的速度就会达到太阳的逃逸速度,也就是大约360千米/秒。这有多快呢?要比步枪子弹的出膛速度快上百倍,要比民航客机的飞行速度快1500倍——以这个速度飞行的话,彗星用不了15秒就能横跨美国的东西海岸。

事实上,这个速度已经达到了光速的0.1%!这要比人类迄今发射过的任何一艘太空船都要快得多。而它的唯一推动力,就是引力。

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