故障物理学分析哈勃陀螺仪故障

故障物理学分析哈勃陀螺仪故障 地球上空的哈勃太空望远镜插图。图片来源：欧空局/哈勃（M. Kornmesser 和 L. L. Christensen）5月24日，美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜因陀螺仪问题（Gyro）进入安全模式，暂停科学运行。哈勃的仪器运行稳定，望远镜健康状况良好。当三个陀螺仪中的一个出现遥测读数错误时，望远镜自动进入安全模式。哈勃望远镜的陀螺仪测量望远镜的回转率，是决定和精确控制望远镜指向的系统的一部分。美国国家航空航天局预计，哈勃望远镜将在本十年甚至下一个十年继续有所发现，并与该局的詹姆斯-韦伯太空望远镜等其他天文台合作，为人类造福。2009年5月19日，亚特兰蒂斯号航天飞机上的一名STS-125机组成员拍摄到了哈勃太空望远镜的这一静态图像，当时两个航天器继续进行相对分离，在此之前，这两个航天器已经连接在一起长达一周之久。在这一周中，共进行了五次太空行走，以完成轨道观测站的最后一次维修任务。资料来源：美国国家航空航天局哈勃太空望远镜（HST）是美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（European Space Agency）于 1990 年发射的一个大型天基观测站，最近刚刚庆祝了它诞生 34 周年。它的轨道不受地球大气层的影响，可以提供高分辨率的天体图像。这带来了许多科学突破，例如准确确定宇宙膨胀的速度、观测最遥远的星系以及研究系外行星的大气层。哈勃的独特功能使其成为天文学史上最重要的仪器之一。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯与哈勃的结合：穿越创世之柱的震撼3D之旅

韦伯与哈勃的结合：穿越创世之柱的震撼3D之旅 这张图片是"创世之柱"可视化图像中同一画面的可见光和红外光视图的马赛克。哈勃太空望远镜版本（可见光）和韦伯太空望远镜版本（红外光）交替显示了为可视化序列创建的创世之柱三维模型。资料来源：Greg Bacon（STScI）、Ralf Crawford（STScI）、Joseph DePasquale（STScI）、Leah Hustak（STScI）、Christian Nieves（STScI）、Joseph Olmsted（STScI）、Alyssa Pagan（STScI）、Frank Summers（STScI）、NASA's Universe of Learning来自马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所（STScI）NASA"学习的宇宙"（Universe of Learning）的一个团队，通过结合NASA哈勃（Hubble）和詹姆斯-韦伯（James Webb）太空望远镜的数据，制作出了鹰星云中高耸的"创世之柱"的全新三维可视化图像，令人叹为观止。这是迄今为止关于这些标志性恒星孕育云的最全面、最详细、最多波长的影片。1995 年，美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜让位于鹰星云中心的创世之柱一举成名，它们以其摄人心魄的空灵之美俘获了全世界的想象力。现在，美国国家航空航天局（NASA）利用哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据，发布了关于这些高耸的天体结构的全新三维可视化图像。这是迄今为止关于这些恒星孕育云的最全面、最详细的多波长影片。位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）的首席可视化科学家弗兰克-萨默斯（Frank Summers）解释说："通过飞过这些天柱并置身其中，观众可以体验到它们的三维结构，并看到它们在哈勃可见光视图与韦伯红外光视图中的不同外观，这种对比有助于他们理解为什么我们有不止一台太空望远镜来观测同一天体的不同方面。"他是美国国家航空航天局"学习的宇宙"电影开发团队的负责人。四根创世之柱主要由冷氢分子和尘埃构成，正在被附近年轻炽热恒星的狂风和紫外线侵蚀。比太阳系还大的指状结构从创世神柱顶端伸出。在这些指状结构中，可以嵌入胚胎恒星。最高的星柱横跨三光年，相当于太阳和下一颗最近恒星之间距离的四分之三。影片带领参观者进入石柱的三维结构。这段视频并非艺术诠释，而是基于英国达勒姆大学副教授安娜-麦克劳德（Anna McLeod）领导的一篇科学论文中的观测数据。麦克劳德还担任了项目的科学顾问。"创世之柱一直是我们想制作的三维作品。韦伯数据与哈勃数据的结合让我们能够看到创世神柱更完整的细节，"STScI的制作负责人格雷格-培根（Greg Bacon）说。"了解科学以及如何以最佳方式表现科学，让我们这个人才济济的小团队能够应对将这一标志性结构可视化的挑战。"新的可视化技术帮助观众体验世界上最强大的两台太空望远镜是如何协同工作，为天柱提供更复杂、更全面的描述。哈勃看到的是在数千度可见光下发光的物体。韦伯的红外视觉对温度只有几百度的较冷天体很敏感，它能穿透遮蔽的尘埃，看到嵌入星柱中的恒星。位于华盛顿的美国国家航空航天局总部天体物理学部主任马克-克兰平（Mark Clampin）说："当我们把美国国家航空航天局的太空望远镜在不同波长光线下的观测结果结合起来时，我们就拓宽了对宇宙的认识。创世之柱区域不断为我们提供新的见解，加深了我们对恒星如何形成的理解。现在，通过这一新的可视化技术，每个人都能以全新的方式体验这一丰富迷人的景观。"该三维可视化视频将与美国国家航空航天局天体物理学任务中的科学和科学家的直接联系与对青少年、家庭和终身学习者观众需求的关注结合在一起。它使观众能够探索科学中的基本问题，体验科学是如何完成的，并亲自发现宇宙。图像中突出显示了恒星形成的几个阶段。当观众走近中央星柱时，会看到星柱顶端有一颗嵌入其中的幼年原恒星，在红外光下闪烁着耀眼的红光。在左侧星柱顶部附近，是一颗新生恒星喷射出的物质的对角喷流。虽然喷流是恒星诞生的证据，但观众看不到恒星本身。最后，在左侧星柱一根突出的"手指"末端，是一颗炽热的全新恒星。这张照片展示的是鹰星云中著名的创世之柱的 3D 打印模型。创世之柱可视化中使用的三维雕刻计算机模型被转换成了STL文件格式，并放置在一个圆形底座上，供三维打印机使用。资料来源：Leah Hustak（STScI）、Ralf Crawford（STScI）、NASA's Universe of Learning这次可视化的附加产品是创世之柱的全新3D 打印模型。可视化中使用的四根支柱的基础模型已被调整为 STL 文件格式，这样观众就可以下载模型文件并用 3D 打印机打印出来。以这种触感和互动的方式来研究这些支柱的结构，为整体体验增添了新的视角和见解。通过美国国家航空航天局"学习的宇宙"（Universe of Learning）制作的其他产品，如"视空间"（ViewSpace），可以探索星云科学与学习者之间的更多可视化联系。参观者不仅可以观看视频，还可以利用博物馆和天文馆现在提供的互动工具探索太空望远镜拍摄的图像。美国国家航空航天局的"学习的宇宙"（Universe of Learning）教材是根据美国国家航空航天局授予太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）的编号为 NNX16AC65A 的奖项，与加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院/IPAC、马萨诸塞州剑桥的哈佛和史密森天体物理学中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian）以及加利福尼亚州拉卡纳达弗林特里奇的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）合作编写的。哈勃太空望远镜于 1990 年发射升空，是天文学史上最重要的仪器之一。哈勃望远镜在距地球约 547 公里的高空环绕地球运行，它不受地球大气层的遮挡，以异常清晰和深邃的视角观察宇宙，彻底改变了我们对宇宙的认识。几十年来，它提供了宝贵的数据和令人惊叹的图像，促成了天体物理学各个领域的重大发现，包括宇宙膨胀率、暗物质的存在以及系外行星的特性。与地面望远镜不同，哈勃可以捕捉紫外线、可见光和近红外线的高分辨率图像，提供天体和现象的全面视图，改变了科学知识和公众对太空探索的兴趣。2021 年 12 月 25 日发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）代表了太空观测站的下一次飞跃。韦伯望远镜距离地球近 150 万公里，主要用于红外光谱观测宇宙，可以比以往任何时候都更早地观测到宇宙大爆炸之后。这种能力使天文学家能够研究第一批星系、恒星和行星系统的形成。与其前身哈勃太空望远镜相比，韦伯望远镜拥有一整套先进的仪器和更大的主镜，提供了前所未有的分辨率和灵敏度，使其成为探索系外行星大气层和探测可能存在的生命迹象的理想选择。该望远镜位于第二拉格朗日点（L2）的独特位置，使其免受太阳和地球的光和热的影响，确保它能够在观测宇宙时将干扰降到最低。美国国家航空航天局（NASA）的"学习的宇宙"（Universe of Learning）是一项综合天文学学习和教育计划，它提供资源和体验，帮助受众了解宇宙，同时将他们与美国国家航空航天局（NASA）天体物理学任务的科学和技术联系起来。通过NASA科学任务局、太空望远镜科学研究所、IPAC/加州理工学院、喷气推进实验室和史密森天体物理天文台之间的合作，该计划提供了广泛的材料，包括可视化、互动模拟和教育活动。这些资源旨在让所有年龄段的学习者都参与到科学发现的过程中来，激励下一代天文学家，增进公众对宇宙的了解。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜拍摄到的标志性图像出现在美国邮政新邮票上

韦伯望远镜拍摄到的标志性图像出现在美国邮政新邮票上 美国邮政于2024年1月22日发行了一枚优先邮件邮票，图案是美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的创世之柱（Pillars of Creation）。美国邮政的艺术总监格雷格-布里丁（Greg Breeding）设计了这枚邮票，图片由美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、加空间局（CSA）和太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）提供。图片来源：美国邮政这些图像是由韦伯望远镜的两台仪器拍摄的，其中包括由美国宇航局喷气推进实验室建造并负责发射管理的近红外成像仪。"美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜是科学、工程和艺术的完美结合，它通过捕捉到的美丽图像揭示了宇宙中最伟大的秘密，"位于华盛顿的NASA总部科学任务局副局长尼古拉-福克斯（Nicola Fox）说。"有了这些邮票，全国各地的人们就可以用自己的指尖捕捉韦伯迷人的图像以及它们所代表的令人难以置信的科学，并知道自己也是这个开创性的天文学新时代的一部分。"美国邮政于2024年1月22日发行了一枚"优先邮件快递"邮票，突出展示了美国国家航空航天局詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄的船底座星云图像。美国邮政服务公司艺术总监格雷格-布里丁（Greg Breeding）设计了这枚邮票，图片由美国国家航空航天局、欧洲航天局、加空局和太空望远镜科学研究所提供。图片来源：美国邮政第一枚新邮票是一枚"优先邮件快递"邮票，图案是韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的船底座星云中的"宇宙悬崖"图像，该星云位于大约7600光年之外。该图像显示了新出现的恒星苗圃和之前被隐藏起来的单个恒星。这一场景是韦伯望远镜于2022年7月首次曝光的全彩图像之一，展示了该望远镜窥探宇宙尘埃的能力，为我们揭示恒星的形成过程提供了新的视角。另一枚邮票是优先邮件邮票，图案是韦伯的中红外成像仪（MIRI）捕捉到的"创世之柱"图像。美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜首次让这一熟悉的景观声名鹊起，韦伯拍摄到的图像显示，气体和尘埃簇拥着正在缓慢形成的恒星，这些恒星已经形成了上千年。创世之柱位于 6500 光年之外的巨大星云中。这些新邮票将与美国邮政于 2022 年发行的一枚永久邮票一起，以艺术家的数字插画韦伯为背景，衬以满天繁星。美国邮政发行的这枚邮票是为了纪念韦伯的成就，因为它将继续执行探索宇宙未知和研究宇宙历史各个阶段的任务。韦伯已经揭开了迄今为止观测到的一些最远星系、恒星和黑洞的神秘面纱；解开了一个关于早期宇宙的长期谜团；让我们比以往任何时候都更详细地了解了太阳系外行星的大气层；并为我们自己的宇宙后院提供了新的视角和见解。 ... PC版： 手机版：

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜 NGC 5468 是一个距离地球约 1.3 亿光年的星系，这张照片结合了哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据。这是哈勃发现的最远的仙王座变星星系。它们是测量宇宙膨胀率的重要里程标。根据仙王座变星计算出的距离与该星系中的一颗Ia型超新星相互关联。Ia 型超新星的亮度非常高，它们被用来测量远超过蛇夫座星系范围的宇宙距离，从而将宇宙膨胀率的测量扩展到更深的空间。资料来源：NASA, ESA, CSA, STScI, Adam G. Riess (JHU, STScI)宇宙膨胀的速度，即哈勃常数，是了解宇宙演化和最终命运的基本参数之一。然而，用各种独立的距离指标测得的哈勃常数值与根据宇宙大爆炸余辉预测的值之间存在着持续的差异，这种差异被称为"哈勃张力"（Hubble Tension）。NASA/ESA/CSA 詹姆斯-韦伯太空望远镜证实，哈勃太空望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了人们对哈勃测量结果的疑虑。哈勃的历史成就建造NASA/ESA 哈勃太空望远镜的科学依据之一是利用其观测能力为宇宙膨胀率提供一个精确的数值。在哈勃望远镜于 1990 年发射之前，地面望远镜的观测结果存在巨大的不确定性。根据推导出的宇宙膨胀率数值，宇宙的年龄可能在 100 亿年到 200 亿年之间。在过去的 34 年中，哈勃已经将这一测量值的精确度缩减到了百分之一以下，将两者的年龄差值缩小到了 138 亿年。哈勃通过测量被称为"仙王座变星"的重要里程碑，完善了所谓的"宇宙距离阶梯"，从而实现了这一目标。然而，哈勃值与其他测量结果并不一致，其他测量结果表明宇宙在大爆炸后膨胀得更快。这些观测数据是由欧空局普朗克卫星对宇宙微波背景辐射绘制的地图得出的，宇宙微波背景辐射是宇宙从大爆炸冷却下来后结构演变的蓝图。解决这个难题的简单办法是说，也许哈勃的观测结果是错误的，因为它对深空尺度的测量出现了误差。詹姆斯-韦伯太空望远镜的出现，让天文学家能够核对哈勃的观测结果。韦伯对仙王座的红外观测结果与哈勃的光学数据一致。韦伯证实了哈勃望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了对哈勃测量结果的任何疑虑。这些并排图像的中心是一种特殊的恒星，它是测量宇宙膨胀速度的里程标仙王座变星。这两幅图像的像素非常高，因为它们是一个遥远星系的放大图。每个像素代表一颗或多颗恒星。詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）拍摄的图像在近红外波段要比哈勃望远镜（主要是可见光-紫外光望远镜）清晰得多。通过韦伯更清晰的视野来减少杂波，仙王座就能更清晰地显现出来，消除任何潜在的混淆。韦伯望远镜被用来观测一个仙王座样本，并证实了之前哈勃观测的准确性，而哈勃观测是精确测量宇宙膨胀速度和年龄的基础。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Adam G. Riess（JHU、STScI）宇宙奥秘与理论挑战最重要的一点是，与早期宇宙的膨胀相比，近邻宇宙中发生的事情之间所谓的哈勃张力（Hubble Tension）仍然是宇宙学家耿耿于怀的难题。空间结构中可能存在一些我们还不了解的东西。解决这一差异需要新的物理学吗？还是由于确定空间膨胀率的两种不同方法之间存在测量误差？哈勃和韦伯现在已经联手进行了明确的测量，进一步证明了是其他东西而不是测量误差在影响膨胀率。宇宙观测的进展巴尔的摩约翰-霍普金斯大学的物理学家亚当-里厄斯说："在消除了测量误差之后，剩下的就是我们误解了宇宙这一真实而令人兴奋的可能性。亚当因与他人共同发现了宇宙膨胀正在加速这一事实而获得诺贝尔奖，这一现象现在被称为'暗能量'。"作为交叉检验，2023 年的首次韦伯观测证实，哈勃对膨胀宇宙的测量是准确的。然而，为了缓解"哈勃张力"，一些科学家推测，随着我们对宇宙的深入观察，测量中看不见的误差可能会增加并变得明显。特别是，恒星拥挤可能会系统地影响对更遥远恒星亮度的测量。合作验证与未来方向亚当领导的 SH0ES（用于暗能量状态方程的超新星 H0）小组利用韦伯望远镜获得了更多的观测数据，这些天体是关键的宇宙里程碑标记，被称为仙王座变星，现在可以与哈勃数据进行关联。亚当说："我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围，我们可以非常有把握地排除测量误差是哈勃张力的原因。"团队在 2023 年进行的前几次韦伯观测成功表明，哈勃在牢固确立所谓宇宙距离阶梯第一级的保真度方面走在了正确的道路上。这幅插图展示了天文学家用来计算宇宙随时间膨胀速度的三个基本步骤，这个值被称为哈勃常数。所有这些步骤都涉及建立一个强大的"宇宙距离阶梯"，首先测量附近星系的精确距离，然后再测量越来越远的星系。这个"阶梯"是一系列对不同种类天体的测量结果，研究人员可以利用这些天体的固有亮度来计算距离。对于较短的距离来说，最可靠的是仙王座变星，这些恒星以可预测的速率脉动，从而显示出它们的内在亮度。最近，天文学家利用哈勃太空望远镜观测了附近大麦哲伦云中的 70 个仙王座变星，对该星系进行了最精确的距离测量。天文学家将附近的仙王座变星的测量结果与更远星系的测量结果进行比较，这些星系还包括另一个宇宙尺度被称为Ia型超新星的爆炸恒星。这些超新星比仙王座变星亮得多。天文学家用它们作为"里程标"，来测量从地球到遥远星系的距离。每一个标记都建立在"阶梯"的前一步之上。通过使用不同种类的可靠"里程标"来扩展"阶梯"，天文学家可以测出宇宙中非常遥远的距离。天文学家将这些距离值与整个星系的光线测量值进行比较，由于空间的均匀膨胀，星系的光线会随着距离的增加而逐渐变红。这样，天文学家就可以计算出宇宙膨胀的速度：哈勃常数。图片来源：NASA、ESA 和 A：NASA, ESA and A. Feild (STScI)宇宙距离阶梯的复杂性天文学家使用各种方法来测量宇宙中的相对距离，具体取决于所观测的天体。这些技术统称为宇宙距离阶梯每一级阶梯或测量技术都依赖于前一级阶梯的校准。但一些天文学家认为，沿着"第二梯级"向外移动，如果仙王座的测量结果随着距离的增加而变得不那么精确，那么宇宙距离的阶梯可能会变得不稳固。出现这种不准确的情况可能是因为仙王座的光线可能会与邻近恒星的光线混合在一起随着距离的增加，这种效应可能会变得更加明显，因为天空中的恒星会挤在一起，彼此变得更加难以区分。观测方面的挑战在于，过去哈勃拍摄的这些更遥远的仙王座变星的图像，在我们和它们的宿主星系之间的距离越来越远时，看起来与邻近的恒星更加拥挤和重叠，因此需要仔细考虑这种效应。中间的尘埃使可见光测量的确定性变得更加复杂。韦伯望远镜能穿过尘埃，自然地将倒灶系恒星与邻近恒星隔离开来，因为它在红外波段的视力比哈勃望远镜更敏锐。"韦伯望远镜和哈勃望远镜的结合为我们提供了两全其美的解决方案。我们发现，当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时，哈勃的测量结果仍然是可靠的，"亚当说。新的韦伯观测结果包括八个 Ia 型超新星的五个宿主星系，共包含 1000 个蛇夫座天体，并延伸到蛇夫座天体测量结果最远的星系距离 1.3 亿光年的 NGC 5468。"这横跨了我们用哈勃测量的全部范围。因此，我们已经走到了宇宙距离阶梯第二级的尽头，"合著者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的加甘迪普-阿南德（Gagandeep Anand）说，该研究所为美国国家航空航天局（NASA）运营韦伯望远镜和哈勃望远镜。哈勃和韦伯对"哈勃张力"的确认，... PC版： 手机版：

陀螺仪故障已修复，哈勃太空望远镜重新开始科学观测任务

陀螺仪故障已修复，哈勃太空望远镜重新开始科学观测任务 美国宇航局今天发布新闻稿，宣布哈勃天空望远镜已经“重返工作岗位”，重新开始科学观测任务。 此前哈勃太空望远镜辅助转向的 3 个陀螺仪中，11 月 19 日其中 1 个返回错误读数，让其进入安全模式。 团队发现问题之后迅速采用行动，修复了这个问题。但陀螺仪并不稳定，导致系统在 11 月 21 日和 11 月 23 日两次进入安全模式。 美国宇航局随后宣布暂停哈勃太空望远镜的观测任务，团队在经过远程数据调校之后，让所有三个陀螺仪再次恢复正常运行。 美国宇航局表示“3 号宽视场相机”（Wide Field Camera 3）和“高级测量相机”（Advanced Camera for Surveys,）两个主要相机，已经于本周五恢复了科学观测。 该团队计划在本月晚些时候恢复“宇宙起源光谱仪”（ Cosmic Origins Spectrograph）和“太空望远镜成像光谱仪”（Space Telescope Imaging Spectrograph ）的运行。 消息来源:

SpaceX与NASA合作研究，希望抬升轨道延长哈勃望远镜寿命

SpaceX与NASA合作研究，希望抬升轨道延长哈勃望远镜寿命 当地时间周四，美国国家航空航天局（NASA）宣布，其正在与SpaceX公司合作，探索一项延长哈勃望远镜寿命的私人航天任务。 NASA 和 SpaceX 签署了 Space Act Agreement 协议，展开为期半年的研究，确定将 Dragon 飞船与有 32 年历史的哈勃对接然后提升轨道的可行性。NASA 的目标是将哈勃望远镜轨道高度从目前的 535 公里提高到 600 公里，与 1990 年发射时的高度相同。自 2009 年最后一次维护以来，哈勃的高度一直在缓慢下降，而这一过程预计将会加速，最终会进入大气层烧毁。提升轨道高度将能把哈勃的寿命延长 15 到 20 年。 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot