
艺术家对欧空局欧几里德飞船的印象。 Image credit: ESA/ATG medialab spacecraft; 美国宇航局, ESA, CXC, C. Ma, H. Ebeling and E. Barrett University of Hawaii/IfA, et al. and STScI background
据美国宇宙网 By Keith Cooper:欧洲航天局的欧几里德任务将绘制宇宙中物质的几何形状,特别是宇宙岛分布的形式,以了解更多关于宇宙中我们看不到的部分——暗能量和暗物质。
欧几里德任务的目标是在其预期的六年生命周期中,绘制过去100亿年宇宙古代中的15亿个宇宙岛。
欧几里德预计将于2023年7月至9月之间的某个时候在佛罗里达州肯尼迪航天中心搭载SpaceX猎鹰9号火箭发射升空。任务已经被推迟了好几次;该计划原来计划在法属圭亚那发射俄罗斯联盟号火箭,但俄罗斯入侵乌克兰意味着该计划被搁置。
欧几里德将何去何从?
欧几里得大约需要30天才干到达它在L2拉格朗日点的目的地——包括詹姆斯韦伯宇宙望远镜在内的其他几个航天器共享的同一位置。L2距离地球约100万英里 160万公里,但与太阳方向相反。这是一个特殊的位置,因为在L2,地球和太阳的引力与航天器在轨道上绕地球摆动时作用在航天器上的向外离心力相平衡。这使得位置准稳定——航天器不会被抛入更深的空间,但它需要机动推进器来保持位置。
L2还提供了更清晰的深空视图,地球、月亮和太阳总是在飞船后面。如果欧几里德要成功完成在过去100亿年的宇宙古代中绘制15亿个宇宙岛的任务,产生比地面观测清晰四倍的图像质量,这是必不可少的。
当作一项调查任务,Euclid将持续至少6年,覆盖15,000平方度的天空。它的调查将以“步进凝视”模式进行,这意味着望远镜每次将指向并测量大约0.5平方度的天空。
世卫组织的欧几里得任务是以谁的名字命名的?
以几何学之父的名字命名绘制宇宙几何图形的宇宙任务再合适不过了。希腊数学家欧几里得生活在亚历山大大帝的时代,虽然他的生活的已知详情充其量是粗略的,但他的遗产是当作数学学科的几何学的发明。欧几里得发明了我们今天所称的欧几里得几何,它是诸如三角学等数学领域的基础。
宇宙也有欧几里得几何。NASA的威尔金森微波各向异性探测器 WMAP的测量结果显示,宇宙是“平坦的”,没有像球体或马鞍一样的曲率。平行线永远保持平行,三角形的内角总和始终为180度。
欧几里德会做什么?
欧几里德将向科学家展示更多关于“黑暗宇宙”的东西。它的重要目标之一是精确绘制宇宙岛红移图——随着物体远离我们,光向更红的波长延伸,就像宇宙向各个方向膨胀一样。哈勃定律告诉我们,到宇宙岛的距离与宇宙膨胀带着宇宙岛远离我们的速度有关,后退速度越高,宇宙岛越遥远,红移越高。因此,测量红移可以告诉天文学家宇宙膨胀的速率以及暗能量加速膨胀的强度。该任务将追溯到100亿年前就存在的宇宙岛 红移约为2,或太阳系年龄的两倍以上。在至少6年的时间里,欧几里德将绘制大约36%的天空,并对天空中总共40平方度的三个较小区域进行超深度调查。
欧几里德的探测器将进行两次宇宙探测。其中一个将会研究弱引力透镜效应——物质集中导致的光线边缘弯曲。这有助于通过测量宇宙岛图像被透镜扭曲的程度来绘制宇宙岛和宇宙岛团周围暗物质的位置。
另一个探测器将研究重子声波振荡 BAO,这是宇宙微波背景 CMB辐射波动的遗迹,今天在宇宙岛的空间分布中表现出来。在非常大的尺度上,宇宙岛往往以标准距离成对聚集在一起。这个标准距离与早期宇宙中等离子体 电离气体中的声波有关;声波以密度波的形式在等离子体中传播,如今被联系到暗物质晕的位置,或与宇宙岛相关的暗物质浓度。随着宇宙的膨胀,这个标准距离的大小会随着时间的推移而增加,因此Bao是测量宇宙膨胀的标准标尺,因此也是测量宇宙古代上不同时期暗能量强度的标准标尺。
专家解答的欧几里德常见问题
我们问了欧洲航天局欧几里德项目经理朱塞佩·拉卡几个关于欧几里德任务的常见问题。
朱塞佩·拉卡
欧几里德项目经理
朱塞佩·拉卡是欧洲航天局欧几里德项目经理。
欧几里德任务将怎么增进我们对暗能量的了解?
暗能量本质上是使宇宙加速膨胀的东西的别称。这种加速似乎是在大约50亿年前开始的,是通过地面天文台观测遥远宇宙岛的衰退速度发现的。
加速行为与具有恒定密度的真空的一种“排斥”能量或广义相对论方程的宇宙常数一致,广义相对论方程将重力描述为物质对时空几何关系。欧几里德将通过测量暗能量密度在过去的100亿年中是否真的是恒定的来提高我们的理解。
绘制宇宙岛地图将教会我们关于暗物质的什么?
暗物质是宇宙中物质的重要形式。没有它,太阳可能不会在早期宇宙中形成,宇宙中暗物质的存在对所有宇宙结构的形成至关主要。
暗物质是不可见的,也不吸收辐射,但由于其引力 更准确地说是因为其时空扭曲而使光偏转,并使观察者看到的宇宙岛形状变形。这种效应被称为引力弱透镜效应。通过观察遥远的宇宙岛,它们的光从源头穿过物质 黑暗和规则到达我们,我们可以测量暗物质在其路径上的分布。通过对数十亿个宇宙岛进行这样的研究,欧几里德将构建出暗物质在整个宇宙中分布的完整地图。
欧几里德与其他暗能量研究有何不同?
确实有很多宇宙学调查,重要是在地面上,还有一个计划中的 美国宇航局的罗马望远镜是从宇宙进行的。欧几里德的质量在于它的图像清晰度,这允许它最小化关于前述弱透镜探头的系统误差。此外,欧几里德望远镜的特色设计使其能够在相对较短的时间 6年内以前所未有的准确度和精确度覆盖大量的天空 36%。关于光谱能力,欧几里德还将对来自宇宙岛的近红外波长的光进行观测,这种光被大气层吸收,因此从地面上看不到。这种能力用于精确测量远至100亿光年的数亿个宇宙岛的后退速度。
欧几里德宇宙飞船
当作一个4,630磅 2,100千克的航天器,14.7英尺 4.5米高,10.2英尺 3.1米直径,与詹姆斯·韦伯宇宙望远镜的大小和复杂性相比,欧几里德相当适中。欧几里德的科学将由两台仪器完成,其机载3.9英尺 1.2米望远镜 在新标签中打开将捕捉并分离它们之间的光进行分析。
其中一个仪器是可视成像仪 VIS,它将包括36个专门为该任务设计的电荷耦合器件 CCD。VIS的视场是0.787度乘0.709度 比天上两个满月覆盖的面积大一点。
第二个仪器是近红外光谱仪和光度计 NISP,它将提供宇宙岛的近红外测光。目的是结合VIS '和NISP的观测来精确测量宇宙岛的红移。
NISP还将研究宇宙岛的化学性质以及宇宙岛中太阳和气体的运动,以找出宇宙岛是怎么旋转的,并揭示它们是怎么形成的。
什么是暗能量和暗物质?
暗能量和暗物质构成了宇宙中的大部分质量和能量。暗物质是一种看不见的物质,我们只能从它的引力来推断它的存在。暗物质贡献了宇宙中所有物质和能量的26.8%左右。另一方面,暗能量是一种神奇的能量场,它正在加速宇宙的膨胀,约占宇宙所有质量和能量的68.3%。根据欧空局的说法,剩下的4.9%是我们在宇宙中可以看到的一切——人、行星、太阳、星云和宇宙岛。
暗物质和暗能量共同影响着宇宙的几何形状。暗物质团产生了引力井,可以弯曲来自更远物体的直线光路径,而通过驱动宇宙的加速膨胀,暗能量将物质团相互拉离,降低了宇宙中物质的整体密度。通过测量它们怎么影响宇宙,天文学家可以获得对它们令人困惑的本质的主要见解。
现代宇宙航行学的奠基人 苏联科学家齐奥尔科夫斯基简介
在人类航天历史上,有三位科学家的名字将被永远铭记,他们是:苏联的康斯坦丁·、美国的和德国的。齐奥尔科夫斯基是现代宇宙航行学的奠基人,被称为航天之父。他最先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性,指出发展宇航和制造火箭的合理途径,找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。他有一句名言:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。 人物简介 康斯坦丁·爱德华多维奇·齐奥尔科夫斯基Tsiolkovski,Konstantin Eduardovich, 1857.9.17~1935.9.19,苏联科学家,现代航天学和火箭理论的奠基人。1857年9月17日生于俄国伊热夫斯科耶镇(今属梁赞州)。童年因听觉几乎完全丧失而辍学,14岁以后主要靠自学,读完中学和大学数理课程。1880年开始在卡卢加省博罗夫斯克县立学校任教并开始研究工作。研究课题有:金属气球(飞艇)、流线型飞机、气垫火车和星际火箭的基本原理等。 1903年发表了世界上第一部喷气运动理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》,提出了液体推进剂火箭的构思和原理图,并推导出在不考虑空气动力和地球引力的理想情况下,计算火箭在发动机工作期间获得速度增量的公式,为研究火箭和液体火箭发动机奠定了理论基础。后,齐奥尔科夫斯基的才智得以充分发挥。在研究喷气飞行原理方面卓有建树:提出了燃气涡轮发动机方案,解决了航天器在行星表面着陆的理论问题,研究大气层对火箭飞行的影响,首次探讨从火箭到人造地球卫星的诸问题。齐奥尔科夫斯基一生撰写了730多篇论著。1932年苏联政府授予他劳动红旗勋章。1935年9月19日在卡卢加逝世。 人物生平 童年生活 1857年9月17日,齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省一个美丽的村庄,父亲给他取的名字是康斯坦丁。这个家有7个孩子,康斯坦丁是老五。对于双亲,康斯坦丁在晚年回忆说: 父亲总是那么沉着冷静,在熟人中间,他聪明善辩,而在官僚中间,他以赤色和令人难以容忍的正直闻名。 父亲爱好建筑,曾经带领着几个孩子一起造过楼房和宫殿的模型,还总是不停地告诉几个儿子要多做体力活儿,要自立。母亲则完全是另一种性格,她活泼、热情,急躁的时候就用大嗓门说话,非常能干。康斯坦丁认为,父亲给了他坚强的意志,母亲给了他才华和对事物的热情。 童年的康斯坦丁活泼伶俐,爱读书,喜欢思考问题,尤其是爱不着边际地幻想。他说: 小的时候,为了让弟弟听我的狂想,我甚至会付钱给他。我幻想过我有很大的体力,幻想我像猫一样,顺着绳子和竿子爬得很高,看得很远。 由于家里的条件不好,康斯坦丁不能到学校读书,他受过的惟一正规的教育是在伊耶夫斯科的乡村上过一些日子的村办学校。但不幸的是,10岁的时候,他在滑雪的时候得了严重的感冒,导致猩红热,最终几乎完全失去了听觉。从那以后,康斯坦丁与外界几乎隔绝了。康斯坦丁回忆说: 我的耳朵近乎全聋,因此成了邻近的儿童们嘲笑的对象。这个生理缺陷使我同人们疏远了,但却使我发奋读书,用幻想来忘却所有的烦恼。 受到伤害的自尊总要在其他方面寻求补充和满足,康斯坦丁开始把自己幻想成一些伟大的、英雄式的人物。 也许任何一个伟大的人物,早期遭受的各种磨难都是他成为伟大人物的必备条件。康斯坦丁由于耳聋与外界断绝了联系,却从此走上了独立思考、善于幻想的道路。在学习书本知识的同时,他通过各种方式对自己掌握的知识进行检验。有一次,他自己做了一个量角器,没有出屋就测量出了与远处的火警望台的距离是284米。然后,他又步行进行校验,结果完全正确,这使他对科学的信心倍增,他开始了解到理论知识对实践生活的指导意义。 教育经历 随着年龄的增大,父母不得不考虑孩子进一步受教育的问题。在齐奥尔科夫斯基16岁的那年,父亲用积攒的钱送他到莫斯科去求学。虽然这时他仍无法进学校学习,但莫斯科的环境显然比乡下优越得多。他在莫斯科的三年多时间里完全钻进图书馆里。家里每月给他寄来15卢布生活费、学习费,但他只吃最简单的面包和蔬菜,把余下的钱都买了书和实验用品。他自学了解析几何、高等代数和微积分,学习了物理化学和力学,还以极大的兴趣学习天文学甚至大量阅读小说和杂志。 在莫斯科,齐奥尔科夫斯基为自己不断获得新的知识而由衷地兴奋,但由于长期营养不良,他的体质却越来越弱了。1876年的一天,他父亲的一个熟人在莫斯科偶然看见了他,被他那疲倦和虚弱的模样吓了一跳。于是,齐奥尔科夫斯基的父亲收到那个人写的信时,还亲自来了一趟,后才被迫回家。 工作经历 1877年秋,齐奥尔科夫斯基通过了乡村中学教师资格考试。四个月后,他被任命为卡卢加省波罗夫县一个中学的数学教师。在波罗夫县,他租了两间房子住了下来,房东是一个寡妇,有一个女儿叫索科洛娃。齐奥尔科夫斯基自己搞了一个实验室,一边教书,一边开始独立的研究工作。后来他与索科洛娃结了婚。 1881年,齐奥尔科夫斯基对气体理论进行了大量思考和研究,并完成了一篇论文,送交彼得堡的物理和化学学会。学会的科学家看到齐奥尔科夫斯基的论文后十分惊讶。因为论文的内容和结论完全正确,但这一问题早在二十多年前就已得到了圆满解决。科学家们没有把这个年轻人看作是骗子或剽窃者。他们认为:这位年轻学者可能与外界缺乏联系,并不知道他的 发现 已经问世多年了。著名科学家门捷列夫给齐奥尔科夫斯基写了一封措辞谨慎的信,对他的工作和成绩表示赞赏,还对他进行鼓励,希望他将来取得更大成果。 1892年,齐奥尔科夫斯基的研究兴趣转到飞艇上来。他曾发表了多篇有关飞艇的论文,提出了全金属硬式飞艇的设想。这段时间他还研究过飞机,但由于经费不足,实验工作无法开展。这使他认识到,像飞艇或者飞机这类大型的工程问题,靠一个人在业余时间里摸索,很难得到有实际意义的成果。因此他觉得还是应当做一些理论研究工作。这时,他开始把主要精力投入到太空飞行研究上。 太空理论 在齐奥尔科夫斯基一生中,他最感兴趣、花费精力最多、取得成就最大的领域是航天。在很小的时候,有关星际航行的问题已经开始强烈地吸引着他。他在1911年回忆说: 在过去很长时间里,我也和其他人一样,认为火箭不过是一种少有用途的玩具。我已很难准确回忆起我是怎样开始计算有关火箭的问题。对我来说,第一颗太空飞行思想的种子是由儒勒·凡尔纳的幻想小说播下的,它们在我的头脑里形成了确定的方向。我开始把它作为一种严肃的活动。 在莫斯科求学期间,齐奥尔科夫斯基就开始思索实现太空飞行的方法。16岁那年,他忽然想到利用离心力。这使他极度兴奋,以为发现了通向星际空间的道路。他后来回忆说: 当时我简直高兴得发狂,那一晚我整夜都无法入睡。我慢慢地在莫斯科的大街上徘徊,一直思考着这一发现的伟大意义。但到了第二天黎明,我终于认识到我的推理是错误的。 1882年,他在自学过程中掌握了牛顿第三定律。这个看似简单的作用与反作用原理突然使他。他在3月28日的日记中写道: 如果在一只充满高压气体的桶的一端开一个口,气体就会通过这个小口喷射出来,并给桶产生反作用力,使桶沿相反的方向运动。 这段话就是对火箭飞行原理的形象描述。 齐奥尔科夫斯基既是一个踏实的科学家,也是一个热情的探索者。他在一篇名为《太空火箭工作:1903-1927年》的文章中,系统总结了他在火箭和航天学研究过程中所做的工作和取得的成就。然后,他对航天的未来发展阶段进行了展望。这些阶段包括:火箭汽车、火箭飞机、人造卫星、载人飞船、空间工厂、空间基地、太阳能的充分利用、外太空旅行、行星基地,以及恒星星际飞行等。他在文章中提出的在飞船中利用植物生产食物和氧气、依靠旋转产生重力、更好地利用太阳能等思想至今仍是航天领域的研究方向。 十月革命 改变了齐奥尔科夫斯基的生活和研究条件,他的社会地位也有了很大提高。1919年他被选为科学院的会员,1921年苏维埃联邦社会主义共和国人民委员会会议决定给予他个人特殊养老金。从那时起,他更加勤奋地专心于航天学的研究。 十月革命 前,齐奥尔科夫斯基共写出了130篇论文,以后却写出了450余篇。更为重要的是,在他的论文和著作的影响下,一批火箭和航天爱好者走上了航天探索的道路。他的成就也被欧美广泛承认,德国航天先驱奥伯特曾在致齐奥尔科夫斯基的信中说: 您已经点燃了火炬,我们绝不会让它熄灭。让我们尽最大的努力,以实现人类最伟大的梦想。 但是,他仍然不满足于已经取得的巨大成就。他在1931年写道: 儿童时代以来,严重的耳聋使我完全不顾及日常的生活方式,也因此缺少“交际”。这也许是我到了68岁仍然进展缓慢,没有取得真正成功的原因。沉思、计算和实验构成了我的全部生活。我的住房底层的车间始终陪伴着我。即使由于火灾和洪水将其摧毁,我也很快把它恢复起来……重大的问题还远未解决,我还有足够的能力或者健康允许我把这些思想变成现实吗? 随着世界范围内火箭和太空飞行研究热潮的兴起,齐奥尔科夫斯基的名望在迅速增长。1932年在他75周岁生日时,苏联的各大报纸和杂志都刊登了有关他的事迹和科学成就的长篇文章,也向他发去了生日贺电,一时间这位老人成了苏联杰出的人民英雄。他在新的时代里感到充满了希望。他在给斯大林的信中表达了他的兴奋之情: 我在航空、火箭和太空飞行方面的一切工作都是为了和苏维埃政府--人类文化发展的卓越领袖。我充分相信在他们的领导下,一定能够成功地完成这些伟大的事业 。 免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。
宇宙星系中代表智慧的星座 宇宙星系的星座
宇宙中的星系 星座仙女座星系是银河系的两倍,旅行者1号花了37年时间才从银河系的太阳系中飞出。因此,我们无法想象仙女座的大星系,它仍然位于仙女座中,所以仙女座也是全天的星座之一。现在我们知道仙女座星系是仙女座中的一个星系,仙女座在88个星座中只排名第19位,也就是说,前18个星座的面积大于仙女座。仙女座也有更明亮的恒星,其中最亮的是仙女座α星星在中国古代被称为“壁宿二”,这颗恒星是前飞马座秋季四边形的重要组成部分之一。飞马座有三颗恒星,仙女座有一颗恒星,四颗恒星被称为“秋季大方框”。在这四颗恒星中,最亮的是仙女座α星了。星系和星座有什么区别?星座只是天空中某一区域几颗星星的连接,除此之外没有其他意义。星系是指由一群行星或恒星组成的大型聚集区。例如,太阳系是行星系,银河系是恒星系。任何恒星都有自己的运动,在我们看来,不同恒星的轨道差异是不规则的,四面八方都有;然而,与我们相比,它们的速度非常慢,在每秒几公里、十几公里的数量级上,它们离我们很远。根据一颗水平速度为10公里/s的恒星,它离我们很远。在我们看来,它与一只2500万公里外的蜗牛没有什么不同。2500万公里的概念是什么?地月距离60多倍!地球直径2000倍!更何况大部分能看到的恒星离我们都有几十、几百光年啊!仙女座星系可能存在智慧生命吗三角星系的星座希腊数学家、天文学家、地理学家、历史学家和诗人埃拉托色尼计算出,地球的周长与日本和地球的距离非常接近今天的测量值,这在那个时代真的很棒。他还发现,天空中三颗明星的形状和希腊字母Δ有点像,所以这个星座叫Deltoton。后来,人们认为它更像一个三角形,所以它被称为三角形。这就是三角座的起源。这个星座也象征着尼罗河三角洲,在罗马人眼里是西西里岛。星座和星系的区别星座只是从视角上人为划分的区域。星系是实际的天体结构。例如,一切都很清楚,把你的房间当作地球,你坐在房间里,房间的窗户就是整个天空。所以你所在的城镇(假设房子在城镇)是银河系,也可以被称为银河系。在银河镇,只能看到镇上的局部风景(比如睡猫、凳子、古塔都在这个镇上)。从窗户上看,你看不到整个镇的全貌,所以银河系不是星座,而是星系(镇)。同一个星座的星星有联系吗?是的,同一星座的星星之间有着深刻的联系。1.星座由天球赤道圆通过一个点分成12个部分。因此,同一星座的星星出现在相似的位置,受相似的影响,具有相似的性质和特征。2.天文学家和占星家认为,同一星座的星星不仅有明显的相似之处,而且有微妙的联系。在占星术中,同一星座的星星通常与星座的特定性质紧密结合,形成了一种独特的占星术解读方法。3.此外,同一星座的星星也会相互影响,例如,太阳在某一星座中的运动会导致这一星座中其他星星的共同变化。因此,同一星座的星星之间的联系是非常明显和深刻的。