【天文宇宙】幸运相遇：太阳轨道飞行器穿越了一颗解体彗星的尾巴；NASA分享哈勃修复完成后拍摄的首批银河系照片

原创 shrimp小小白 Science科学

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幸运相遇：太阳轨道飞行器穿越了一颗解体彗星的尾巴
蓝色起源公司分享杰夫·贝索斯等人在零重力环境下庆祝的视频
NASA分享哈勃修复完成后拍摄的首批银河系照片
SuperBIT：一种可媲美哈勃望远镜的低成本天文望远镜
业余天文学家发现了一颗新的木星卫星
“毅力号”火星车开始寻找火星上的生命迹象

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幸运相遇：太阳轨道飞行器穿越了一颗解体彗星的尾巴

在日前举行的National Astronomy Meeting 2021上提出的一项新研究中，一次对解体彗星尾部的偶然飞越为科学家提供了一个研究这些非凡结构的独特机会。去年，ATLAS彗星在接近太阳之前分裂并留下了它以前的尾巴，其以一缕尘埃和带电粒子的形式穿过太空。

哈勃太空望远镜于2020年4月观察到了衰变现象，但最近，ESA航天器太阳轨道器(Solar Orbiter)在执行任务过程中飞近了残骸尾部。

这次幸运的偶遇给研究人员提供了一个独一无二的机会来研究一个孤立的彗星尾巴的结构。通过利用太阳轨道器的所有原位仪器的联合测量，科学家们已经重建了ATLAS的尾部的相。由此得出的模型表明，由太阳风携带的行星间磁场“覆盖”在彗星周围，并围绕着一个磁场较弱的中央尾部区域。

彗星的典型特征是有两个独立的尾巴：一个是众所周知的明亮弯曲的尘埃尾巴，另一个--通常比较暗淡--是离子尾巴。离子尾巴源于彗星气体和周围太阳风之间的相互作用，太阳风是由带电粒子组成的热气体，其不断地从太阳吹来并渗透到整个太阳系。

当太阳风跟像彗星这样的固体障碍物相互作用时，它的磁场被认为会弯曲并“覆盖”在它周围。同时存在的磁场覆盖和由冰核融化释放的彗星离子随后产生了典型的第二离子尾巴，它可以延伸到彗星核下游很远的地方。

来自伦敦帝国理工学院的太阳物理学家、这项研究的领导者Lorenzo Matteini表示：“这是一个非常独特的事件，也是一个让我们以前所未有的细节来研究彗星尾巴的组成和结构的令人兴奋的机会。希望随着帕克太阳探测器和太阳轨道器现在比以往任何时候都更接近太阳，这些事件在未来会变得更加常见！”

这是第一次发现彗星尾部如此接近太阳--在金星的轨道内。这也是为数不多的科学家能从碎片彗星上进行直接测量的案例之一。彗星跟太阳风的相互作用及其离子尾巴的结构和形成都将极大地帮助我们理解彗星跟太阳风的相互作用。

蓝色起源公司分享杰夫·贝索斯等人在零重力环境下庆祝的视频

蓝色起源公司的首次载人飞行于当地时间20号取得了成功，杰夫·贝索斯实现了他期待已久的太空梦，一段新视频显示了贝索斯和其他三名乘客在进入太空后的庆祝活动。新谢泼德火箭只在零重力状态下呆了几分钟，因为乘员舱通过了卡门线边界，这是公认的太空与大气层的边界线。

在过去的几周里，这被证明是一个有争议的话题，因为理查德·布兰森和维珍银河公司试图击败贝索斯进行一次大型火箭发射。虽然布兰森的VSS Unity可能在一个多星期前率先起飞，但它并没有像新谢泼德号那样越过卡门线。

事实上，鉴于只有蓝色起源的航天器通过了地球平均海平面以上62英里（330,000英尺）的界限，有观点认为布兰森甚至根本没有进入太空。当然，现实情况是，在火箭方面，这两家太空旅游公司都没有做得更多。例如，今年晚些时候，SpaceX公司计划用载人“龙”飞船送一名乘客绕地球飞行，这一任务将持续数天，而不仅仅是几分钟。

尽管如此，新谢泼德火箭的高度足以进行一些零重力行动，蓝色起源公司已经分享了贝索斯、他的兄弟马克·贝索斯、18岁的学生奥利弗·戴门和82岁的沃利·芬克在零重力环境下庆祝的视频。

虽然这对蓝色起源及其人类参与者来说是一个巨大的里程碑，但周二的发射也是该公司可重复使用的太空技术的进一步展示。例如，发射新谢泼德的助推火箭在脱离乘员舱后安全着陆。这是该特定助推器连续第三次着陆。

与SpaceX一样，证明曾经只有一次的部件的可重复使用性是蓝色起源公司任务的一个关键部分。该助推器被设计为自主地返回地球，降落在距离德克萨斯州范霍恩发射台约两英里的平台上。蓝色起源目前有两个助推器在使用。

现在贝索斯的飞行已经结束了，最大的问题是蓝色起源多久可以开始定期的太空旅游飞行。该公司有一个潜在宇航员的等待名单，该公司表示，每个人都在排队等候乘坐11分钟的飞行，在失重状态下度过几分钟。该公司还没有确认门票的实际价格，尽管非官方的估计是每张50万美元左右。

NASA分享哈勃修复完成后拍摄的首批银河系照片

哈勃望远镜可能刚被修好，但美国宇航局（NASA）立即让标志性的太空望远镜恢复工作并分享遥远星系的最新图像。对哈勃来说，这是一个意外停机月，因为在6月中旬，管理望远镜的有效载荷计算机关闭后，观测工作突然停止了。

鉴于哈勃现在已经有三十多年的历史，故障是可以预期的。尽管如此，位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理望远镜的团队还是遇到了一个棘手的问题，因为亲自修理哈勃是不可能的。相反，他们想出了一个复杂的切换到机载备份计算机的方法，并在7月16日（周五）进行了危险的操作。这很顺利，到了周六下午，哈勃又开始拍摄前所未有的邻近星系的照片。

NASA局长比尔·纳尔逊(Bill Nelson)在谈到该望远镜的回归时说：“我很高兴看到哈勃重新注视着宇宙，再次捕捉到几十年来让我们感到好奇和启发的那种图像。这是一个庆祝一个真正致力于这项任务的团队取得成功的时刻。通过他们的努力，哈勃将继续其第32年的发现，而我们将继续从该天文台的变革性愿景中学习。”

至于哈勃将其观测转向了什么，随着过去一个月的预定任务现在被推上日程，是两个不寻常的螺旋星系成为其待办事项的首要任务。ARP-MADORE2115-273--上图中的左图--是一对位于南半球的相互作用的星系，这是一个很少被观测到的配置。ARP-MADORE0002-503--在上图的右边--同时，是另一个螺旋星系，但它既有延伸的旋臂，又有三个旋臂，都是罕见的。

它们是西雅图华盛顿大学的Julianne Dalcanton正在进行的一个项目的主题。NASA表示，本周末哈勃还拍到了球状星团和巨行星木星的极光。

由于哈勃早在1990年就已发射，并在之前的几年里一直在开发，因此有一大批曾参与太空望远镜项目的工程师、科学家和其他人员，但他们后来都转行或退休了。在过去的一个月里，这被证明是一种宝贵的资源，因为NASA正在努力找出导致哈勃切换到其保护性安全模式并停止观测的原因，以及如何能够修复。

NASA解释说：“哈勃的‘校友们’回来支持目前团队的恢复工作，提供了几十年的任务专业知识。例如，帮助建造望远镜的退休人员知道科学仪器和指挥与数据处理单元的来龙去脉，该单元是有效载荷计算机所在的地方--这对于确定下一步的恢复工作至关重要。其他前团队成员则通过搜寻哈勃的原始文件，浮现出30至40年前的文件，帮助团队规划前进的道路。”

他们的集体发现是，恢复科学工作的挑战将比仅仅将哈勃的计算机重新打开要难得多。戈达德花了15个小时的时间来唤醒替换的计算机，并将操作安全地转移到它们身上，而不是仅仅抛出一个开关来翻转到备份系统。

戈达德的哈勃项目副经理Jim Jeletic解释说：“主计算机必须被关闭，一个备份的安全模式计算机暂时接管了航天器。有几个盒子也必须被打开，这些盒子以前在太空中从未被打开过，而且其他硬件需要切换它们的接口。”

与此同时，NASA的另一个团队正在准备一个新的仪器，詹姆斯·韦伯太空望远镜，准备在2021年晚些时候发射。它比哈勃更强大，并且能够观测不同的波长，预计将开启对遥远星系的新洞察力，并帮助理解诸如恒星演变、黑洞的形成以及其他有助于宇宙演变的因素。

SuperBIT：一种可媲美哈勃望远镜的低成本天文望远镜

达勒姆大学、多伦多大学和普林斯顿大学及NASA和加拿大航天局合作建造了一种新型天文望远镜--SuperBIT。SuperBIT由一个足球场大小的氦气球携带，在地球大气层的99.5%以上的地方飞行。该望远镜将于明年4月首次投入使用，部署后将获得可跟哈勃太空望远镜相媲美的高分辨率图像。

Mohamed Shaaban是多伦多大学的一名博士生，他将在RAS国家天文学在线会议上的演讲中介绍SuperBIT。

来自遥远星系的光要经过数十亿年才能到达我们的望远镜。在最后的几分之一秒，光线必须穿过地球旋转、湍流的大气层。这使得我们人类对宇宙的看法变得模糊。为了克服这种问题，地面上的天文台都会被建在高海拔的地点，，然而直到现在，只有将望远镜放置在太空中才能彻底摆脱来自大气的影响。

SuperBIT全称Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope（超压气球携带成像望远镜）拥有一块直径为0.5米的镜面，由一个体积为53.2万立方米的氦气球携带到40公里的高度。

它在2019年的最后一次试飞展示了其非凡的指向稳定性，据悉，它在超过一小时的时间里变化幅度才不到三万六千分之一度。这应该能使望远镜获得像哈勃太空望远镜一样清晰的图像。

不过之前没有人这样做过，这背后的原因不仅仅是它操作起来极其困难并且气球只能在空中停留几个晚上--这对于一个雄心勃勃的实验来说时间显然太短了。然而，NASA最近开发了一种“超高压”气球，它可以让氦气气球保存数月。SuperBIT计划于4月在新西兰的瓦纳卡发射。在季节性稳定风的带动下，它将环绕地球数次--夜里成像天空，白天则利用太阳能电池板为其电池充电。

据了解，SuperBIT首个望远镜的建造和运行预算为500万美元，其成本几乎是同类卫星的1/1000。气球不仅比火箭燃料便宜，而且将有效载荷送回地球并重新发射的能力意味着它的设计在数次测试飞行中得到了调整和改进。此外，现代数码相机每年都在改进，所以开发团队在SuperBIT发射前几周将会为它的最新试飞购买最新的尖端相机。这台太空望远镜将继续升级或在未来的每次飞行中都会有新的仪器。

从长远来看，当哈勃太空望远镜不可避免地出现故障时，它将不会被再次修复。在那之后的20年里，ESA/NASA的任务将只能在红外波长（如定于今年秋天发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜）或单一光学波段（如明年发射的欧几里得天文台）进行成像。

等到那时，SuperBIT将成为世界上唯一能进行高分辨率多色光学和紫外观测的设施。该团队已经有资金来设计一个从SuperBIT 0.5米口径的望远镜升级到1.5米口径的望远镜。再加上更宽的角度镜头和更多的百万像素，这台更大的仪器将表现得比哈勃还要好。低廉的成本甚至使拥有一批太空望远镜成为可能从而为世界各地的天文学家提供时间。

Shaaban指出：“新气球技术使得参观太空变得便宜、简单和环保。SuperBIT可以不断地重新配置和升级，但它的首个任务是观察宇宙中最大的粒子加速器：星系团之间的碰撞。”

2022年飞行的科学目标是测量暗物质粒子的性质。虽然暗物质是不可见的，但天文学家绘制出了它让光线弯曲的方式，这是一种被称为引力透镜的技术。SuperBIT将测试暗物质是否会在碰撞中减速。地球上没有粒子对撞机可以加速暗物质，但这是一个关键的特征，理论预测可能解释最近对异常行为介子的观测。

杜伦大学的Richard Massey教授补充称：“原始人可以把岩石打碎看看它们是由什么组成的。SuperBIT正在寻找暗物质的收缩。这是同一个实验，你只需要一个太空望远镜就能看到它。”

业余天文学家发现了一颗新的木星卫星

每个人都知道，地球上只有一颗围绕地球运转的卫星，无论我们在地球上的什么地方，我们都能在大多数晚上看到它。虽然地球只有一颗卫星，但太阳系其他行星的卫星却多得多。例如，木星有79颗已知的卫星，而且今天又被认为多了一颗。

去年，一位业余天文学家找到了四颗未知的木星卫星，并在此过程中确认了一颗之前被观察到但没有被重视的卫星。这位业余天文学家名叫Kai Ly，这一发现是早期对最近发现的木星卫星（包括Valetudo、Ersa和Pandia）的回收前图像调查的衍生品。这些卫星是在检查2003年使用3.6米Canada-France-Hawaii望远镜拍摄的数据时发现的。

这些图像以前曾被用来发现33颗围绕木星运行的新卫星。这些图像仍然在网上可以获得，而Ly则认为在2003年收集的数据中可能还隐藏着更多未被发现的卫星。Ly首先检查了2003年2月拍摄的图像，当时木星处于对立面，这意味着其卫星处于最明亮的状态。

Kai Ly在2月24日晚上的不同时间对覆盖同一天空区域的三张调查图像进行检查，结果发现有三颗潜在的卫星以每小时13到21角秒的速度移动。更换时间后，Ly无法找到其中两个潜在的卫星，但却发现了第三个疑似卫星的运行轨迹。根据2月25日至27日的调查观测以及2月5日和6日通过斯巴鲁望远镜拍摄的图像，它被暂时命名为EJC0061。

这些图像显示了一个22天的轨道，表明该天体与木星有联系。Kai Ly有足够的数据在3月12日至4月30日的调查图像上追踪该卫星的轨道。该月球被发现在其预测的位置附近，后来的图像是由望远镜在2018年初的观测中拍摄的。该卫星非常微弱，星等在23.2到23.5之间。最终，这项研究在略多于15年的时间里收集了76次观测的弧线，给出了足够的数据，认为其卫星轨道在几十年内都是可持续的。

“毅力号”火星车开始寻找火星上的生命迹象

美国宇航局宣布，“毅力号”火星车已经完成了其机械臂上的仪器测试，并准备开始工作，毅力号会在工作中测试岩石和灰尘，以寻找红色星球表面过去生命的证据。该探测器拥有一条七英尺长的机械臂，末端连接着几个仪器。

这些仪器可以使用X射线和紫外线来分析岩石。漫游车将放大特写岩石表面的微小部分，这些部分可能有过去微生物生命的证据。“毅力号”的X射线仪器被称为PIXL，是X射线岩石化学行星仪器的缩写。美国宇航局说，该仪器在测试期间提供了"意想不到的强大"的科学结果。该仪器可向目标发射X射线，并配合搭载的各种仪器确定火星尘埃的成分。

美国宇航局的科学家Abigail Allwood说，在“毅力号”还没有观察到一块值得研究的岩石之前，该项目的研究人员就得到了有史以来最好的火星尘埃的成分分析。该仪器将通过绘制整个岩石中的化学物质图来获得岩石纹理、轮廓和成分的详细概况。这些化学地图可以与称为SHERLOC和WATSON的仪器所产生的数据相结合。

SHERLOC是指用拉曼和发光技术扫描生物可生存环境的有机物和化学品，它使用紫外线激光来识别岩石中的一些矿物。WATSON可以拍摄特写图像，科学家可以用它来确定样本颗粒大小、圆度和纹理，以帮助确定岩石的形成过程。由WATSON拍摄的处理图像已经为科学家们提供了重要的数据，包括各种颜色、沉积物中绿色的大小，以及颗粒之间类似于水泥的媒介的存在。这些仪器被设计为可以帮助科学家发现地球以外的第一条生命。