行星科學的案例
無人機洞穴掃描技術（轉載）
這次研究的結果發表于第50屆月球和行星科學會議（2019年3月18日至22日在德克薩斯州休斯頓召開)，你可以在這里閱讀他們的英文原論文：https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2019/pdf/3118.pdf
左：月球靜海上一個直徑80米的坑洞。
Credit: NASA/LRO
右：藝術概念圖，噴射式飛行器探索月球上的一個坑洞。
Credit: Pascal Lee
轉載（http://dy.163.com/v2/article/detail/EDR1EBMC0511CD72.html）
展開 續航5000公里 普渡大學研發新動力電池技術
普渡大學地球、大氣和行星科學杰出教授以及數學教授John Cushman表示，單電池液系統可實現更大的能量密度，也意味著可為電動汽車提供更輕、但是續航里程更長的電池，并可使液流電池成為電動汽車動力的有力競爭者。
此外，該新技術產生的氫氣可以以更低的壓力進行存儲。目前，該系統已經在小型摩托車和高爾夫球車上進行了測試，基于該技術正在進一步發展，研究人員認為其可讓電動汽車續航里程達到3，000至3，600英里（約合4，800至5，800公里）。
唯一的要求就是駕駛員在行駛到4800公里左右時，需要停下來更換電池液，就像給汽車加油一樣，無需像給鋰離子電池電動汽車充電45分鐘一樣麻煩。研究人員表示，與停車加油的過程類似。事實上，該系統有可能會被改造成現有的加油站配液器。一旦汽車行駛大約5，000公里，電池陽極耗盡時需要更換電池液。更換電池液與換油的時間相同，費用大約為65美元（約合440．3元人民幣）。
展開 KEXCELLED 3D打印PEEK用于小行星探測器返回艙熱防護系統
與此同時，在24日舉行的2021年中國航天大會主論壇上，中國科學院院士葉培建透露，中國小天體探測任務已經進入工程研制階段，計劃探測地球共軌天體2016HO3和小行星311P。他指出，小天體探測任務是行星探測重大工程的標志性項目，也是中國航天強國建設征程的標志性任務。
3D打印材料廠商KEXCELLED參與了“小型空間樣品返回艙熱防護系統”項目。此系統用于近地軌道科學樣品或小行星采樣返回任務，起到保護返回艙在再入地球的過程中安全著陸作用。創新采用3D打印PEEK結構件，同時作為結構材料和熱燒蝕材料用于20kg級小型返回艙結構。滿足空間使用溫度、真空環境材料脫氣要求，并且能夠經受最大熱流100 W/cm2的苛刻考驗。
“小型空間樣品返回艙熱防護系統”利用PEEK 3D打印技術成本降低了70%，制造時間縮短了90%。采用的高層間結合力PEEK 3D打印線材，層間結合力最高能夠達到水平方向的88%，XY軸拉伸強度達到96MPa，Z軸方向拉伸強度最高達到85MPa。不僅能夠滿足航空航天結構件的要求，在骨科醫療、汽車、消費電子和5G領域也具備廣闊應用市場。
小天體探測任務對于中國的航天意義重大，對于3D打印行業來說，采用3D打印技術來制造返回艙的關鍵部件，既困難，又具有偉大的意義。這將證明國產的3D打印設備和材料，不僅在原型制造上面有相對優勢，在要求最高的航空航天領域的應用也并不落后。
今年的TCT展會，KEXCELLED將在現場展示返回艙的全尺寸工程樣件。
據悉中國的首顆小行星探測器計劃2022年5月在西昌發射。屆時搭載著3D打印返回艙的探測器將展開遙遠的太空之旅，踏足人類從未到過的空間，著陸小行星采集樣本并返回地球。
展開 NASA正論證搞更大的火星直升機
在作為尚在編制的行星科學十年調研報告的一部分提交的一份白皮書內，科學家們指出了“火星科學直升機”的幾項應用，包括研究火星地質和大氣以及在不會造成污染的情況下對具有天體生物學研究意義的“特殊地區”進行考察。白皮書中描述的一項概念性任務是造訪漫游車很難進入、名為馬沃斯谷（Mawrth Vallis）的一個溢流河床，從幾個位置采集樣品，然后送回著陸器，以進行分析。扎內托斯說，“我們對新的思路和概念持開放態度”。
他并未談及“火星科學直升機”的潛在耗資或飛行機遇問題，雖然白皮書指出該直升機“在一系列任務級別下有可行的角色可以扮演”，包括NASA的“發現”和“新邊疆”級別任務。白皮書認定，基本上是才智號加大版的一個簡化型號“從重量和體積上說足可以在未來所有前往火星表面的發射機會下加以考慮”。
NASA官員今年早些時候曾表示，他們尚未考慮為其下一項火星著陸器任務增設直升機。該局下一項火星著陸探測任務稱為“樣品回送著陸器”，是“火星樣品回送”計劃的一部分，擬不早于2026年發射。
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NASA正論證搞更大的火星直升機
在作為尚在編制的行星科學十年調研報告的一部分提交的一份白皮書內，科學家們指出了“火星科學直升機”的幾項應用，包括研究火星地質和大氣以及在不會造成污染的情況下對具有天體生物學研究意義的“特殊地區”進行考察。白皮書中描述的一項概念性任務是造訪漫游車很難進入、名為馬沃斯谷（Mawrth Vallis）的一個溢流河床，從幾個位置采集樣品，然后送回著陸器，以進行分析。扎內托斯說，“我們對新的思路和概念持開放態度”。
他并未談及“火星科學直升機”的潛在耗資或飛行機遇問題，雖然白皮書指出該直升機“在一系列任務級別下有可行的角色可以扮演”，包括NASA的“發現”和“新邊疆”級別任務。白皮書認定，基本上是才智號加大版的一個簡化型號“從重量和體積上說足可以在未來所有前往火星表面的發射機會下加以考慮”。
NASA官員今年早些時候曾表示，他們尚未考慮為其下一項火星著陸器任務增設直升機。該局下一項火星著陸探測任務稱為“樣品回送著陸器”，是“火星樣品回送”計劃的一部分，擬不早于2026年發射。
<完>
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作者：張小平
編輯：李婧
審核：李陽
文章來源：行星科學
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展開 空氣動力學 | 仿真助NASA“機智號”直升機火星首飛
仿真與科學改寫行星探索史
從開始任務至今，“機智號”已取得令人矚目的成就。它并沒有與“毅力號”失聯，反而成為引領前路的稱職前哨。
它們一起以前所未有的方式探索火星，窺探這顆紅色星球是否曾經存在過生命。
這絕對是見證仿真和科學改寫行星探索史的激動人心的時刻。
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“機智號”亮點成就
1. 4月6日，“毅力號”和“機智號”停靠在耶澤洛隕石坑地表，一起自拍。
2. “機智號”離開“毅力號”后，便無法依賴“毅力號”保護它免受火星夜間酷寒的侵襲，因此承受了可低至-130 F的溫度。
3. 離開“毅力號”可靠的電力供應后，“機智號”用自身搭載的太陽能電池板自給自足。
4. 4月19日，“機智號”完成地外行星上的首次有動力受控飛行，并安全返回地面著陸。
5. 4月22日，“機智號”在第2次飛行中，在距火星地表17米處拍下第一張彩色照片。
6. 7月，“機智號”創下39英尺的飛行高度記錄。
7. “機智號”在第6次飛行中通過了火星大氣產生的意外搖晃的考驗。當時它經歷超過20度的俯仰和橫滾運動，電力消耗出現尖峰。這證明“機智號”能夠控制差錯，不會失控和引起失穩。
8. 在第9次飛行中，“機智號”以每秒5米（16英尺）的飛行速度，滯空166.4秒/2.8
分鐘。
參考文獻：
1. “Flight Dynamics of a Mars Helicopter,” H.
展開 銀河系中可能存在超過30個智慧文明
該方程式取決于多種因素，包括銀河系中如太陽般的恒星形成的頻率，擁有行星繞行的恒星數量，生命的演化頻率以及變得足夠聰明并且能夠讓我們探測到它。
Hellooooo……外星文明！你能聽見我們嗎？
通過計算，研究團隊估計銀河系中有36顆存在智慧生命的行星，科學家們將此結果稱為“天體生物學哥白尼極限”。
研究團隊補充說，“估算智慧文明數量的經典方法依賴于對與生命有關的價值的猜測，因此對此類問題的看法差異很大。使用全新數據進行的假設，使我們對銀河系中的文明數量有了一個近乎可靠的估計。假設在行星（如地球）上形成智慧生命需要50億年的時間，銀河系中至少應該有幾十個活躍的文明。”
銀河系如果存在其他智慧文明，那么距離我們最近的文明將是17,000光年，以人類目前的技術水平，發現并與他們交流并非易事。
通過尋找外星智慧生命，即使什么也沒找到，我們也是在發現自己的未來和命運。
展開 人類首次在系外行星大氣中發現羥基（-OH）
通常，熱木星的大小比木星大，而軌道比水星到太陽的距離更近
WASP-33b是一個奇怪的系外行星，它距我們約400光年，該行星之所以被稱為超熱木星，是因為它是一個巨大的氣態行星，其軌道與母恒星的距離比水星還要近，這使得WASP-33b的表面溫度達到2500℃以上，足以熔化大多數金屬。
天文學家使用斯巴魯望遠鏡觀測，通過分析WASP-33b大氣中化學物質輻射的光譜特征，最終發現了羥基，這是系外行星大氣中發現羥基的第一個直接證據。
在地球上，當水蒸氣與氧氣相互作用時，會在大氣中形成羥基。而在WASP-33b上，天文學家推測，來自恒星強烈的熱量可能會破壞水蒸氣分子而形成羥基。
這項發現重要嗎？
這項發現很重要，它表明我們已經可以了解系外行星的詳細化學信息。系外行星的科學相對較新，現代天文學的一個關鍵目標就是探索系外行星，詳細了解行星的大氣層，并最終尋找像我們自己的行星一樣的“類地球”。每個大氣中新分子的發現都進一步增進我們對系外行星的了解，并使我們更接近尋找“第二地球”的最終目標。
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展開 開普勒望遠鏡發現最遙遠的系外行星，令人驚訝地熟悉
近日，科學家發現一顆距離地球達17,000光年的系外行星隱藏在開普勒的觀測數據中。
這是我們目前探測到的最遙遠的行星世界，是之前記錄距離的兩倍
最令人驚訝的是，這顆系外行星令人驚訝地熟悉，它幾乎可以稱作木星的雙胞胎，二者質量相似，軌道距離也近乎相同。
如果新發現的是一顆“木星”，那它附近會有一個“地球”嗎？
這顆行星被命名為K2-2016-BLG-0005Lb，它是開普勒2016年觀測數中確認的第一顆系外行星，該數據使用了引力微透鏡技術而不是開普勒最主要檢測方法檢測到27個可能的物體。（你知道開普勒望遠鏡最主要的檢測方法是什么嗎？）
開普勒望遠鏡于2009年發射，花了近10年時間尋找太陽系外的行星，在此期間，它的觀測揭示了超過 3,000 顆已確認的系外行星和另外 3,000 顆候選行星，幫助科學家開拓了系外行星天文學領域。
通過開普勒望遠鏡的數據，科學家能夠確定系外行星K2-2016-BLG-0005Lb的質量約為木星質量的1.1倍，繞其恒星運行的圓周距離為4.4個天文單位，而木星的為5.2個天文單位，二者十分接近。
盡管我們目前沒有關于該系統的更多數據，但這一發現對我們尋找外星生命有很大影響，有證據表明，木星在地球上出現和繁衍生命的條件中發揮了重要作用，尋找繞著遙遠恒星運行的木星類似物可能是識別這些條件的一種方法。
我們期待開普勒的數據能進一步發現地球的“雙胞胎”！
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中國第一個隕石坑里的新發現 —“毛河光礦”
毛河光先生認為：廣州地化所陳鳴研究員與北京高壓科學研究中心束今賦研究員等的合作研究主要有三個方面的重要意義：一個是發現了毛河光礦，另一個發現了納米金剛石，再一個更有意義的是發現天然金剛石形成的新機理。
毛河光簡介
中國科學院院士，1941年生于上海，1963年畢業于國立臺灣大學，1968年獲美國羅切斯特大學博士學位；美國華盛頓卡內基研究院地球物理研究所研究員，長期從事高壓科學與技術的研究工作，在高壓實驗技術、高壓物理、地球與行星內部科學、高壓化學、高壓材料學等廣闊領域，開創了一系列舉世矚目的工作，引領和造就了近半世紀來全世界高壓科學與技術的先河和爆發。毛河光院士首次解決了百萬大氣壓的產生和標定問題，創建了多種微區原位測量高壓下物質結構和性質的實驗方法與實驗系統，利用高壓解決了讓“鉆石快速長大”的科學難題。現在，國際上靜態超高壓研究多數都使用他發明的高壓裝置、壓力標準與實驗技術或引用他的研究成果，他是公認的當今世界上最杰出的高壓科學家。
展開 人類尋找外星生命的三個希望
如何從沒有生命創造生命，是當今科學界懸而未決的一個大問題，但如果生命可以存在于這里，也許在木衛二或土衛二的海底，也有類似的生命。(美國國家海洋和大氣局（NOAA）/太平洋海洋環境實驗室（PMEL）噴口項目)
盡管無論是過去還是現在，我們都從未在另一個世界上找到過生物證據，但這種可能性是誘人的。火星上有沉積巖，是由過去的水環境形成的，當我們進行調查時，我們能否在那里找到化石記錄？木衛二和土衛二要在冰層下有整個海洋需要調查，它們的水域中會有微生物或其他更好的東西嗎？甚至有人認為，在隕石碎片中發現的硅藻是一種原始的生命形式，可能來源于外星而不是地球。這是我們可以想象到的最低級的生命形式，但是我們有很多的優勢，我們可以通過物理世界來接近、參觀或測量。如果原始的、簡單的生命無處不在，那么徹底地研究我們的太陽系，我們終能發現它。
地球上反射的陽光，以及通過大氣層吸收的陽光，是人類目前正在開發的兩種技術，用來測量遙遠世界的大氣含量和表面性質。在未來，這也可能包括對有機特征的搜索。(麥爾馬克（Melmak） / pixabay網站)
2）尋找圍繞其他恒星的系外行星。在過去的25年中，系外行星的科學領域已經從嬰兒期爆發成為寶藏區，現在已知有數以千計的行星存在于太陽之外的恒星周圍。這些星球中有很多是小型的，巖質的，假設它們有地球類似規模的大氣層，并且在恒星的合適距離上，它們表面上應該會存在液態水。如果太陽系里存在生命，我們將無法探測到它們上的單個微生物或化石，但如果生命繼續存在并茁壯成長，那我們可以使用一種間接的方法，即尋找生命對外星星球大氣層所產生的改變。
當一顆行星在它的母恒星前面經過時，如果有大氣層存在，光線不僅會被阻擋，也會在光線通過時過濾部分光線，產生足夠復雜的天文臺能夠探測到的吸收或發射譜線。如果行星上存在有機分子或大量分子氧，我們可能也能找到。
展開 機載LiDAR在滑坡識別中的應用
目前該技術已在地形測繪、三維城市建模、環境監測、地球科學及行星科學等諸多領域得到廣泛應用[17-18],在活動斷裂[19]、古地震[20]及地質災害[21-22]等地學領域的應用也取得了顯著成效,但對緩傾地層滑坡這一特殊地質災害類型及其拉裂槽識別的應用還相對較少。
本文以四川省北部緩傾地層滑坡多發的通江縣春在鎮南部為研究示范區,基于機載LiDAR獲取的高分辨率數字高程模型(high-resolution digital elevation model,HRDEM),選取典型示例開展應用分析,論述機載LiDAR與地形可視化技術在高植被地區緩傾地層滑坡及其拉裂槽識別領域的應用,并實地驗證相關結果的準確性。
1 研究區概況
研究區位于四川省北部通江縣境內,地處大通江以東春在鎮南部周邊(圖1)。該區為典型侵蝕剝蝕低山地貌,屬亞熱帶秦巴區濕潤季風氣候區,大陸性季風氣候顯著,雨量充沛,水系發達。研究區大地構造位置處大巴山歹字型構造中段南側,區內構造線展布以NW-SE向為主,斷裂不發育,新構造運動不活躍。研究區地表除第四系松散堆積層外,主要出露白堊系(K)紫紅色砂質泥巖夾薄層泥質粉砂巖,白堊系下統(K1)灰黃色鈣質細砂巖與棕紅色砂質泥巖層等。
研究區地質災害多發,以降雨誘發的中小型土質滑坡最為常見,具蠕變慢滑特征,斜坡變形特征明顯。以往調查顯示[23],區內滑坡以牽引式為主,其中較為典型的水井巷、小羅坪、毓貴山和雷家河等滑坡均表現為地層產狀緩傾、砂泥巖互層、分塊式解體明顯、階梯狀陡坎及張性裂隙帶發育等,具有緩傾地層滑坡的顯著特征。
展開 火星探測陸空協同無人系統的研究發展分析
（4）陸空協同合作系統的信息為無中心分布，各地理空間域內無人平臺均只擁有系統的部分信息，呈現信息分散的特點，以地面探測器或在軌運行行星探測衛星為時空基準，進行探測信息的有效融合共享。
表2 陸空協同系統相對單一探測系統的SWOT分析表
Table 2 SWOT of ground-aerial cooperative unmanned systems
（5）在復雜未知的行星探測作業環境中，通信環境比較苛刻，難以保證信道隨時暢通，且存在帶寬受限、高丟包率、長延時等情況，呈現通信約束的特點，必須要考慮陸地探測器、空中飛行器和在軌探測衛星之間的泛網絡通信問題。
（6）行星地表環境下的自主熱控管理技術，需要研究陸空協同無人系統各自對環境溫度的自適應調控，確保自身儀器系統正常運行，設計合理的溫控系統。比如，當本體溫度較低時，規劃后續工作模式為通信、感知、探測等大功率模式，提高溫度水平；反之，則規劃后續進入小功率工作模式，并推遲大功率工作模式，降低溫度水平。
（7）未來發展陸空協同行星探測系統，系統本身實現實時任務級控制必須要考慮信息過載問題，進一步采用類腦認知智能技術，利用搭載多層次傳感器進行陸空無人協同系統平臺的多源數據采集、分析、融合處理，并研究使用多源注意機制解決實時任務控制過程中可能出現的信息過載問題。
（8）加強行星探測過程中的導航技術，可靠的行星探測地表導航技術能夠確保未來火星等行星探測任務科學價值的最大化，可以通過開發智能排序、傳感器約束路徑規劃、自然地形視覺定位和實時狀態估計來解決這一問題。
（9）陸空協同合作系統必須要考慮探測行星的地表環境、輻射以及大氣氣候環境，開展地面模擬環境逼近模擬試驗，對陸空協同無人系統開展嚴苛的地面模擬測試試驗，確保系統可靠運行，提高協同系統的生存能力。
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