人類首次行星防御實(shí)驗(yàn)成功

在距地球數(shù)百萬(wàn)千米外，一顆被命名為“迪莫弗斯”的衛(wèi)星千百萬(wàn)年來(lái)都在與另一顆稍大的小行星相互環(huán)繞。2022年9月26日，美國(guó)航空航天局（NASA）用一枚航天器撞擊了迪莫弗斯，永久地改變了它的軌道——同樣的策略也可能在將來(lái)拯救整個(gè)人類文明。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是雙小行星改道測(cè)試（DART）計(jì)劃的一部分，其使用的航天器以6千米/ 秒的速度成功撞擊了直徑160米的迪莫弗斯。為了這次撞擊，早在2021年年底，航天器就從地球出發(fā)了，發(fā)射時(shí)重約 610 千克。它搭載了約50千克重、用于航天器制動(dòng)和姿態(tài)控制的肼類推進(jìn)劑，以及約60千克用于操作離子推進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的氙。NASA 的目標(biāo)是將迪莫弗斯稍稍撞向它所環(huán)繞的小行星，以縮短其軌道周期。若在未來(lái)探測(cè)到環(huán)繞地球的小行星，使用這一方法可消除其帶來(lái)的威脅。

在撞擊發(fā)生之前的幾分鐘，DART航天器搭載的衛(wèi)星傳回了迪莫弗斯的圖像，人們可通過圖像清楚地看到它是一個(gè)蛋形的巖石堆。在撞擊之后的兩周，科學(xué)家整理了觀察的結(jié)果，確認(rèn)該衛(wèi)星大約12小時(shí)的軌道周期縮短了32分鐘。這次碰撞實(shí)驗(yàn)為科學(xué)家提供了非常重要的數(shù)據(jù)，可幫助他們?cè)谥蠼⑿⌒行瞧D(zhuǎn)任務(wù)的動(dòng)量模型。

根據(jù)NASA 的研究，大約有2.5萬(wàn)個(gè)常見的近地小行星會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生威脅。然而截至目前，天文學(xué)家只探測(cè)到其中的40%。DART 已經(jīng)展現(xiàn)了避免此類危機(jī)的可能性，如果在預(yù)期撞擊前5年或10年發(fā)現(xiàn)具有潛在威脅的小行星，運(yùn)用這一方法能有效保護(hù)地球。

“夸父一號(hào)”首批太陽(yáng)觀測(cè)科學(xué)圖像已公布“夸父一號(hào)”全稱為“先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)”（ASO-S），是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)二期先導(dǎo)專項(xiàng)研制發(fā)射的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星，于2022年10月9日成功發(fā)射?！翱涓敢惶?hào)”的研究目標(biāo)瞄準(zhǔn)“一磁兩暴”，即同時(shí)觀測(cè)太陽(yáng)磁場(chǎng)和太陽(yáng)上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關(guān)聯(lián)，同時(shí)為空間天氣預(yù)報(bào)提供支持。

“夸父一號(hào)”成功發(fā)射后，幾臺(tái)有效載荷按照既定計(jì)劃開展了大量針對(duì)太陽(yáng)的在軌測(cè)試和觀測(cè)，獲取了若干科學(xué)觀測(cè)圖像。其中，全日面矢量磁像儀（FMG）實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次在空間開展太陽(yáng)磁場(chǎng)觀測(cè)，獲取的太陽(yáng)局部縱向磁圖的質(zhì)量達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為聚焦“一磁兩暴”科學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高時(shí)間分辨、高精度的太陽(yáng)磁場(chǎng)觀測(cè)奠定了良好基礎(chǔ)。太陽(yáng)硬X 射線成像儀（HXI）實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次太陽(yáng)硬X 射線成像，提供了地球視角目前唯一的太陽(yáng)硬X 射線圖像，為實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)耀斑展開非熱輻射空間分布、時(shí)間結(jié)構(gòu)、能譜特征觀測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡（LST）的3個(gè)子載荷中，太陽(yáng)日面成像儀（SDI）首次在衛(wèi)星平臺(tái)上獲得了萊曼阿爾法波段全日面像，其中日珥的演化圖像清晰完整；太陽(yáng)白光望遠(yuǎn)鏡（WST）觀測(cè)到太陽(yáng)邊緣上兩個(gè)罕見的白光耀斑，萊曼阿爾法波段的觀測(cè)能力得到驗(yàn)證。隨著子載荷太陽(yáng)日冕儀（SCI）開機(jī)對(duì)日冕物質(zhì)拋射展開觀測(cè)，萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡（LST）將在日冕物質(zhì)拋射的日面形成和近日冕傳播觀測(cè)方面發(fā)揮不可替代的作用。

暗物質(zhì)多信使探測(cè)研究取得進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)合作，重新分析了反質(zhì)子宇宙線在太陽(yáng)系內(nèi)的傳播過程和Fermi-LAT 銀心觀測(cè)數(shù)據(jù)，證實(shí)了在反質(zhì)子和銀心伽馬射線中存在顯著的超出現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)如果用暗物質(zhì)模型解釋這些超出，所給出的模型參數(shù)正好可以同時(shí)解釋費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的W 玻色子超重現(xiàn)象。該項(xiàng)研究暗示這三種反?，F(xiàn)象可能具有共同的來(lái)源，而且很可能與人們長(zhǎng)久以來(lái)試圖探尋的暗物質(zhì)有關(guān)。

多個(gè)尺度的天文學(xué)觀測(cè)證據(jù)表明，宇宙中存在大量的不發(fā)光物質(zhì)，即暗物質(zhì)，它們?cè)谟钪娴男纬珊脱莼^程中起著重要作用。但是人們僅探測(cè)到其引力效應(yīng)，而對(duì)暗物質(zhì)粒子的性質(zhì)知之甚少。因此，搜尋暗物質(zhì)粒子引力之外的相互作用形式是粒子物理最重要的研究課題之一，相關(guān)突破有望擴(kuò)展已知的標(biāo)準(zhǔn)粒子模型，通往“新物理”。

“中國(guó)天眼”獲得銀河系氣體高清圖像

作為人類在浩瀚宇宙中的家園，銀河系的結(jié)構(gòu)和組成存在很多謎團(tuán)。

銀河內(nèi)1500億～4000億顆恒星之間的廣袤星際空間并非虛無(wú)，而是充滿了稀薄的星際介質(zhì)，這些星際介質(zhì)中隱藏著有關(guān)恒星生死的奧秘，一直是天文學(xué)家不斷探索的目標(biāo)。

“中國(guó)天眼”是目前世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，因配備了高靈敏度的L 波段1 9波束制冷接收機(jī)，成為發(fā)現(xiàn)脈沖星、研究銀河系星際介質(zhì)的利器。韓金林研究團(tuán)隊(duì)于2 0 1 9年巧妙設(shè)計(jì)并啟動(dòng)了“銀道面脈沖星快照巡天”項(xiàng)目，至今已發(fā)現(xiàn)5 0 0多顆脈沖星，且亮度比之前發(fā)現(xiàn)的脈沖星弱。他們?cè)谒褜っ}沖星的同時(shí)，同步記錄了星際氣體輻射的譜線數(shù)據(jù)，兼具高靈敏度、高頻譜分辨率、高空間分辨率的特征，是探究銀河系結(jié)構(gòu)和星際生態(tài)循環(huán)的寶貴資源。近期，該團(tuán)隊(duì)完成了第一批數(shù)據(jù)的處理，發(fā)布了銀河系星際空間原子氣體、電離氣體、磁場(chǎng)以及無(wú)線電輻射的最新研究結(jié)果，為天文學(xué)家提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源。

可控核聚變實(shí)驗(yàn)取得新突破

核聚變是兩個(gè)輕原子核相互碰撞形成重原子核，同時(shí)釋放出巨大能量的過程。這種過程發(fā)生在熱核武器以及太陽(yáng)等恒星內(nèi)部。

在能源領(lǐng)域，科學(xué)家想要獲得的是高度可控的核聚變，它有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，比如清潔、低碳、低風(fēng)險(xiǎn)、低廢棄物、可持續(xù)等?？茖W(xué)家們已經(jīng)通過各種不同的方式實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)，但從來(lái)沒有一個(gè)持續(xù)的聚變反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)火”——即聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量等于或大于輸入能量的時(shí)刻。

2022年12月，可控核聚變迎來(lái)了一個(gè)里程碑式突破：一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)通過將2.05兆焦耳的激光聚焦到一個(gè)胡椒粒大小的聚變?nèi)剂贤枭?，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，研究人員奮斗數(shù)十年所追求的目標(biāo)終于實(shí)現(xiàn)了。雖然這一突破并不代表我們已經(jīng)解決了能源需求，但不可否認(rèn)的是，這是一次偉大的成功，它標(biāo)志著我們向商業(yè)核聚變邁出了重要的一步。