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科普文章

“我们可以从哪些角度去探测火星是否有生命迹象?”——圆桌提问
发布时间:2019-07-16    514   墨子沙龙

提问环节

▐ “我想问刘红教授。报告里提到在月宫一号里黄粉虫是用来补充蛋白质的,可不可以用大麦虫替换黄粉虫?大麦虫产量是黄粉虫的五倍,而且蛋白质远高于黄粉虫,这样效率可能会更高一点。”

刘红:你这个建议是很有建设性的,在我们选了黄粉虫之后,欧洲也有些科学家开始研究大麦虫,所以它也是一个有潜力的虫。

▐ “我想问一下宇宙飞船里面的空气是怎么来的?”

刘红:宇宙飞船里面的空气从一开始是带在船里面的。具体宇宙飞船的分类,比如近地轨道的、非近地轨道的、神舟系列飞船,都是一开始带着,之后再往里面补充氧气。

▐ “我想请问一下张教授,关于中子星为人类地球进行导航,中子星排除自转,是不是还有一些公转或者是运动,会不会对它的导航精确性造成一些影响?”

张双南:问的问题太专业了一点,如果中子星和另外一个天体组成一个双星系统,相互绕转当然就有公转了,这个时候计算脉冲到达探测器时间的时候,需要把公转对频率的影响去除掉。这个影响是两个方面,一个方面是运动的时候与我们的距离会变,所以脉冲到达的位向就要改变。第二个由于速度的影响,狭义相对论小行星运动速度非常快的,有多普勒效应,也会对它的周期发生影响,这两个效应都要去掉。去除掉还挺不容易的,很可能和我们自己的飞行器的运动耦合起来,所以我们倾向于选择孤立的脉冲星,只有它自己,不绕着另外一个脉冲星在跑的,这样的脉冲星也有很多。当然两个绕转,如果对它的性质了解足够清楚的话,也是可以用的,很多脉冲星可以用来做导航。现在大概有两三千颗银河系内的脉冲星,其中适用于做导航的大约有100来颗左右。以后天眼卫星有可能再发现一些,将来银河系内适合于做导航的脉冲星会很多,原则上有四颗就可以确定飞行器的完整的位置,包括飞行的速度。有这么多脉冲星可以用的话,原则上来讲,将来我们可以利用它做导航,可以浪遍宇宙不迷路。

▐ “想问一下将来造宇宙飞船,要学什么知识?”

舒嵘:造宇宙飞船,我觉得数理化先学好。造宇宙飞船是一个系统工程,飞船造完,要发射上去,在真空下,要能扛得住宇宙射线,还有导航系统、生命支持系统,各个专业都能够发挥作用。今天刘老师说了,宇宙飞船要长时间在空间待着的话,说不定还要有植物学家,所以学好基础的数学、物理、化学,后面的专业才能打好基础。

▐ “地球为什么是绕着太阳运转,而不是绕着木星或者其他星星?”

张双南:因为太阳的质量要比木星的质量大的多,太阳要重得多。在整个太阳系里面,任何一个天体所受到的引力,来自太阳的引力是最大的。月亮是地球的卫星,除了每一个天体的卫星之外。每一个行星主要是受到太阳的引力,整个太阳系的质量主要是集中在太阳里面,所以其他的天体都是微不足道的,这就是为什么所有的天体都绕着太阳运动,就是它最重。

▐ “张老师您好!关于您在《流浪地球》给导演支招,在地球保持自转的情况下,把所有的发动机放在南半球不停地去变换发动机的开关,让它去控制转向的问题。在电影里面讲到,想搞定一个发动机的开关,付出的代价是非常大的,如果用这招去控制地球转向,需要同步所有的南半球的发动机和地球自转的频率,是不是这招真的可行?”

张双南:我讲的是科学的原理,技术上来讲,现在人造太阳还没有做成,技术上离得还很远,我们首先要能够烧石头(可控核聚变),然后能够自如的点火、关火,这样人类才能够流浪,才能够走,如果点着就关不了,发动机打开就关不上,那还不具备流浪的条件。真要推着地球跑,还得到想点燃就点燃,想关掉就关掉的程度才可以。

刘红:还有50亿年可以研究呢。到那时一定有办法。

张双南:到那时候也许我们已经到月亮上、到火星上去了。

▐ “问一下舒老师,我对火星的探测车比较感兴趣,火星的探测车和目前的机器人技术相比有什么共同点,比如火星探测器的一些技术在机器人应用方面有没有可以指导借鉴的技术?”

舒嵘:火星探测器跟机器人比起来,功能上都一样,首先要有眼睛,在火星上面是要有视觉导航,这个是最主要的。第二个就是要有能源系统,因为它一定是自我吸收太阳能,将太阳能转化成电储存起来。第三个要有中心控制的大脑,还有一个就是要有耳朵进行数据传输。但是火星车上要解决的是很恶劣环境下的传感技术,包括生存的能力,硬件的投入代价是非常大的,人类在地球上的机器人是用不起的,但是一些算法是可以借鉴来用的。

▐ “我们可以从哪些角度去探测火星是否有生命迹象?”

舒嵘:生命迹象应该是看有没有微生物存在的一些痕迹,就跟在地球上找化石是一样的。第二个是寻找一些大气或者说一些元素,比如说碳、氢、甲烷,因为甲烷的存在,是生命会存在、产生生命迹象的一种非常重要的物质条件。从各个角度在火星上进行探索,火星上是不是有生命,目前还是On going (正在进行)的一件事。

▐ “我想问一下张教授,太阳变成白矮星的时候,它变冷了以后会再变热吗?”

张双南:太阳燃烧到最后,当内部的核燃料全部烧完之后就没有能量的来源了,内部靠原子核聚在一起,叫核反应,像核电站一样里面产生能量。但是这个核燃料最终是要烧完的,烧完之后就不能再燃烧了,所以就没有能量的来源,它就开始收缩,收缩到最后就变成一个白矮星,所以白矮星里面也没有能量的来源了。白矮星不能产生能量,就不会再变热了,它就会越来越冷,就冷下去了。现在我们在太阳附近之所以待得很开心,是因为万物生长靠太阳,有能量。所以,即便我们离开太阳去流浪,在外面躲一阵子又回来,也没啥意义了,因为没有能量了。

关于“墨子沙龙”

墨子沙龙是由中国科学技术大学上海研究院主办、上海市浦东新区科学技术协会及中国科大新创校友基金会协办的公益性大型科普论坛。沙龙的科普对象为对科学有浓厚兴趣、热爱科普的普通民众,力图打造具有中学生学力便可以了解当下全球最尖端科学资讯的科普讲坛。