4种改变未来生活的太空技术：避免世界末日到来
科学家现在能观察到恒星的大量细节，上图是哈勃望远镜拍摄的银河系中最大的恒星形成区域之一——船底座星云
云堤上方的雷电活动有助于科学家探测龙卷风的形成
北京时间 9 月 9 日消息，你能否想象一个人类生活不再受严重风暴、龙卷风和洪水威胁的世界吗？不仅如此，未来世界中，从伦敦飞往澳大利亚的航程可能都不用一个小时。甚至，人类或许已经对时间的起源和宇宙性质有足够深入的了解，使得时间旅行不仅存在于理论中。
在美国加利福尼亚州帕罗奥图的一个实验室中，科学家正在对上述这些技术进行研究。这个实验室属于美国航空和国防工业巨头——洛克希德·马丁(Lockheed Martin)公司，他们宣称自己正在开发能够改变世界的科技。
通过与美国航空航天局(NASA)、众多世界顶尖大学和多个商业伙伴的合作，洛克希德·马丁公司把工作重点放在 4 个能改变历史走向的未来项目上，即：保护人类生命财产安全；发现宇宙起源的更多信息；以极超音速飞行；避免世界末日的到来。
日冕物质抛射，由美国航空航天局的日冕仪拍摄
追踪闪电
今年五月份，龙卷风、洪水和其他剧烈天气使美国经济损失了 30 亿英镑。据统计，单单在这一个月内就报告了 412 场龙卷风。在中国，同样是五月份，梅雨季节的到来造成了 81 人死亡，10 万户房屋受损，损失总额接近 30 亿英镑。
有害天气给人类生活造成的影响怎么夸张都不为过。没有什么地方可以避免这种影响：2011 年泰国的严重洪水过后，由于许多 IT 部件生产工厂受损，导致全球 IT 工业产品价格急速上涨，接踵而来的便是硬盘供应的短缺。
如果能对龙卷风、洪水等事件的预测更加准确，就能使更多的生命幸免于难。静止卫星闪电测绘仪(Geostationary Lightning Mapper，GLM)或许能帮助我们实现这一目标。
洛克希德·马丁公司先进技术中心的副总裁斯科特·福斯(Scott Fouse)说：“有很多活动发生在云层之中，独立于击向地面的闪电，这些活动可以为预测有害天气提供数据。”GLM 传感器将整合到美国气候国家海洋与大气管理局的 GOES-R 气象卫星中，这颗卫星预计在明年发射。
“这是一个堪与哈勃望远镜媲美的设备，利用通常用于观测恒星的技术来观测我们的地球，” GOES-R 卫星的首席工程师斯蒂芬·乔利(Steven Jolly)说，“在龙卷风活动形成之前 10 分钟时，闪电活动会急剧上升，这意味着我们可以凭此拯救更多的生命。”
这种高科技气象设备可以对地球进行每秒 500 帧的拍摄，还能为飞机提供避开风暴系统的导航服务，并且在地面电网受到威胁的时候还能发出警告。在原始 GLM 的基础上，科学家还在开发各种应用于不同环境的设备，以满足世界不同地方的需求。
不仅是地球的天气会对我们的生活和飞机运行造成威胁，日冕物质抛射——大量气体和磁性粒子从太阳表面猛烈抛射出来——能在 1 到 3 天内到达地球，小规模的抛射会导致卫星停止工作，中止全球通讯系统，干扰飞行器控制和电网运行等。
日冕物质抛射的规模越大，所造成的后果就越严重。“它们能在任何时间发生，”斯蒂芬·乔利说，“取决于抛射出现在太阳上的位置，以及当这些物质到达时遇上的什么区域。地球上有些地方会因此失去电力长达五个月时间。”
每一年，保险公司都要为此类事件造成的电力损失赔偿约 100 亿美元。一种新的设备——太阳紫外成像器——同样将装载于 GOES-R 卫星上，它将追踪这类地磁事件，作出相应的警告，以减少干扰和损失。
另一种设备是 geoCARB，目前正由洛克希德·马丁公司与俄克拉荷马大学合作开发，它将对地球大气层中的碳水平进行测量，以帮助我们更精确地了解未来几年内，碳元素对地球生命的影响。
2018 年 10 月，近红外线照相机(NIRCam)将由欧洲航天局(ESA)的阿丽亚娜-5 运载火箭送到詹姆斯·韦伯太空望远镜上。它将利用日冕仪探测光线。日冕仪可以用于拍摄中心发光天体周围的黯淡物体。借助 NIRCam，我们可以获得正在形成的恒星和星系的详细图像。
“通过光谱仪，我们还可以了解入射光的更多信息，比如当时的化学组成，以及观察气体云形成的过程，”斯蒂芬·乔利说，“这将为科学家了解宇宙起源提供线索。”
NIRCam 还将帮助我们了解暗物质和暗能量的奥秘，目前的望远镜还无法对这些神秘现象进行观测——尽管我们知道它们在那里。此外，它也将帮助我们了解空间和时间在最基础水平上是如何相互作用的。
“我们认为时间在一个方向上发挥作用，但空间并不是以我们想象的方式出现，”斯蒂芬·乔利说，“空间会由于大型物体，如太阳，而产生涟漪。这种现象是否会导致时间旅行的出现？我不会排除任何可能。”
NIRCam 所采集的数据将对世界产生根本性的影响，不仅是对宇宙学家，而且是对人类的宗教和信仰体系。“通过了解宇宙的起源，我们将能够解释许多目前还无法理解的现象。”斯蒂芬·乔利说道。
近红外线照相机(NIRCam)的光学模块。该相机由洛克希德·马丁公司和亚利桑那大学共同开发，在送上太空后，它将用来拍摄时间出现不久后的宇宙景象。
极超音速的旅行
极超音速太空旅行的想法并不新鲜。这个词在 20 世纪 70 年代就已经出现，表示的超过 5 马赫的速度，即 5 倍以上的音速。许多商业投资者试图解决极超音速飞行的难题，其中德国的一个项目提出，将在 2030 年时开发出能在 90 分钟内从欧洲飞往澳大利亚的极超音速航班。目前，洛克希德·马丁公司正在开发 20 马赫——超过 2.4 万公里每小时——和 30 马赫的技术。这意味着从英国飞到澳大利亚只需要不到 1 小时的时间。
想要达到 20 马赫的速度，首先面临的挑战便是缺乏足够结实的材料。这种材料必须能承受极超音速所产生的高温，因而非常复杂。斯科特·福斯说：“我们拥有一种能够通过发散电子进行降温的材料，就像人体通过流汗降低体温一样。”
洛克希德·马丁公司正在与伦敦帝国学院合作，后者拥有一个极超音速炮风洞，能用于测试这些新材料。“他们正走在技术的尖端，” 斯科特·福斯说道。
极超音速飞行不仅能用于客运旅行。在国防工业上，这种技术能让政府占得先机；而当人道主义危机发生的时候，救援人员和物资也可以更快地到达目的地。不过，这种飞行方式在初期的成本可能会十分高昂。
极超音速材料将与其他创新材料——如碳纳米管——一道，成为未来机械的主要材料。碳纳米管的直径比人头发直径小 5 万倍，在电池技术和纳米技术中正起着巨大的推动作用。
“在我们设计宇宙飞船、飞机、汽车到可穿戴电脑设备的过程中，碳纳米管正引导着范式的改变，”斯蒂芬·乔利说，“现在我们有了能自己供能，并自动开启、关闭的传感器，而且不需要任何导线。这将有助于制造出极其微小和精致的卫星——大概是现在卫星的千分之一。想象一下未来的汽车会是什么样子，谁知道呢？”
极超音速飞行和时间旅行？电影《回到未来》里的场景能否成为现实？
6600 万年前，一颗小行星的撞击导致了恐龙的灭绝
避免世界末日
2013 年，一颗宽约 15 米的陨石撞向了俄罗斯的车里雅宾斯克，造成大约 2000 人受伤。这是近期历史中第一次有一颗小行星能够穿破地球大气层，并造成大规模的破坏。
地球几乎无时不刻都受到太空岩石的撞击，但只有那些较大的陨石才会造成问题。根据美国航空航天局的估算，如果一颗小行星要造成全球性灾难， 其宽度需要超过 400 米，而这种事件只是十万年一遇。
地球在太阳系中的位置十分优越，其他巨大的行星将危险的物体从我们身边拉开。上一次严重的撞击发生在 1908 年，一颗小行星同样撞击了俄罗斯，导致了一场里氏 5 级的地震。由于撞击地点非常偏僻，只导致了一人死亡。如果这颗小行星在 4 小时 47 分钟之后撞向地球，它将直接落在圣彼得堡，当时该城市的人口超过一百万。
现在科学界的主流意见认为，在 6600 万年的白垩纪，由于一颗约 10 公里宽的小行星撞击地球，导致当时繁盛的恐龙灭绝。这颗小行星落在了墨西哥的尤卡坦半岛，现在该地点被称为希克苏鲁伯陨石坑。据估算，此次撞击的能量相当于 10 亿颗广岛原子弹的威力，导致了一系列化学反应。
NASA 和洛克希德·马丁公司的科学家试图找出一种避免类似灾难的方法。从 1998 年开始，NASA 就在资助对所谓“近地小行星”进行分析归类的项目。不过，预计在 2016 年 9 月发射的一项任务将改变人类与小行星的关系。
“如果一块足够大的物体撞向地球，那将是非常糟糕的一天，”斯蒂芬·乔利说，“我们需要找到靠近这些近地物体的方法，我们要做的就是改变它们的轨道。”
OSIRIS-Rex 是一个载人航天器，它的目的地是小行星 101955(Bennu)。这颗小行星很有可能在 22 世纪末撞向地球。NASA 目前监控的小行星超过 1400 颗，它们都有可能给地球带来重大损失。
“OSIRIS-Rex 将靠近一颗近地小行星，采集样品后带回地球，”斯蒂芬·乔利解释道，“我们不会炸掉任何东西，但这只是开始。我们正在学习如何影响小行星的运行路线。”
这项任务还很可能在这颗小行星上找到新的元素。“每一次我们从太空中带回样品，无论是星际尘埃，还是彗星物质，或者太阳深处发射出来的粒子，有关太阳系的所有理论每次都会有所改变，”斯蒂芬·乔利说，“如果你有一本超过 10 年历史的科学教科书，现在或许可以把它扔到一边了。”
保护地球需要的还不仅仅是防御小行星。“最大的谜题之一是，火星上的水发生了什么？”斯科特·福斯说，“我们为 NASA 建造了 MAVEN (火星大气与挥发演化)探测器，它将在火星轨道上运行，并进行深层接触，采集样品，从而进一步了解火星大气层。这些数据将帮助我们更好地了解地球的复杂环境。”或许这才是保护地球未来的最好借鉴。
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