2016年NASA亮点回顾

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-12-30 21:21:14 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:1160次 ]

原文标题:NASA Reveals the Unknown in 2016

作者:Bob Jacobs / Allard Beutel    原文来自:NASA   Posted: 2016. 12. 15

编译:Melipal   审校:Linq(编译版权所有,未经许可请勿转载)

在2016年里,NASA推动着技术、科学、航空与空间探测的进步,这些都增强着全世界对地球的认识、创新以及管理。

NASA行政长官查尔斯·博尔登(Charles Bolden)说:“在过去的一年里,对于我们的探索目标而言,我们作出了破记录的进展。我们驶向太阳系深处的能力有所增强,同时对我们的家园以及宇宙的观测在深入。我们知道了更多关于如何在太空中持久生活和工作的事情,当然还激励了新一代前往火星并作出自己发现的领导者。”

太阳系与太阳系之外

7月4日,NASA的朱诺号探测器在花费将近5年航向太阳系中最大的行星后,成功进入了环绕木星的轨道。朱诺号将探索木星遮蔽性的云层之下的事情,并研究木星的极光,以了解更多有关这颗星球起源、结构、大气与磁层的信息。它传回的数据经由NASA空间通信网络的收集,可以让科学家在今后的若干年内有得忙了。

这张插图描绘了抵达木星的NASA朱诺号探测器,它的太阳能电池板与主天线指向遥远的太阳和地球。(图片提供:NASA/JPL-Caltech)

9月8日发射的NASA第一架小行星采样探测器开始了革新我们对早期太阳系认知的征途。这架名为起源—光谱资源解码风化层安全鉴别探测器(OSIRIS-REx)的航天器设计目标是与小行星贝努(Bennu)会合并对其进行研究,然后在2023年带着它的样本返回地球。

NASA的行政长官与该机构的科学家和工程师讨论了该机构新一代大型天文台——詹姆斯·韦布空间望远镜下一步的计划。2月,当望远镜的最后一块主镜单元完成组装后,他们还拍下了望远镜镜面难得的图像。这架史上最庞大、最强有力的空间望远镜正在为2017年运往NASA约翰逊航天中心作准备,在那里它将接受2018年最终组装和发射前的测试。

在多年的研究之后,2016年,NASA正式启动了一项天体物理学计划,其目标是帮助我们破解宇宙的秘密。这个名为广域红外巡天望远镜的任务将帮助研究者揭开暗能量和暗物质的秘密,并探索宇宙的演化。它还将发现太阳系外新的行星(也就是系外行星),并促成我们搜索可能宜居的星球。

5月,NASA的开普勒望远镜证实了1284颗新的行星,这一数字让开普勒已证实行星数量翻了一番还多,是迄今规模最大的一批系外行星的发现。这为科学家带来了希望,让他们确信有朝一日,我们终将在宇宙中一颗类太阳恒星的周围发现另一个地球。对2015年7月公布的开普勒空间望远镜候选行星目录进行的分析辨认出了4302颗候选行星。

这张艺术概念图描绘了NASA的开普勒空间望远镜迄今发现的部分系外行星。(图片提供:NASA/W. Stenzel)

天文学家使用NASA的哈勃空间望远镜拍下了疑似木卫二表面喷出的水蒸汽羽状结构的画面。木卫二有着庞大的全球性海洋,其中的水量两倍于地球上的海水,而这颗卫星也被视作太阳系中最有希望找到生命的地方之一。

5月进行的新研究表明,太阳爆发可能是在40多亿年前向地球埋下生命种子的关键因素。

5月,NASA宣布,它第一次操控4颗多尺度磁层卫星(MMS)穿过了太空中的一场看不见的旋风——磁重联之中,这就好像是将传感器送进风暴之内一样。MMS现在从距离地球表面43500英里的地方创下了GPS信号确定的最高高度的吉尼斯世界记录

NASA的卡西尼号探测器现在开始了史诗之旅的最后一年。这场历史性的科学远征任务将于2017年9月画上句号,而探测器首先会完成一段冒进的两阶段终章表演。11月30日,卡西尼号开始了一系列持续20次的F环穿越轨道,每个轨道周期将花费一周,期间探测器将从土星主光环的外边缘之外掠过。卡西尼号的最后一个阶段——华彩终章将于2017年4月开始。

10月,NASA的新视野号探测器完成了一个重要的里程碑,将2015年7月冥王星飞掠期间采集、之后一直存储在探测器数字记录仪中的最后一批科学数据安全传回了地球。

6月,新视野号获得了批准,将在2019年与柯伊伯带更深处的一个天体——2014 MU69会合。1月,NASA宣布它将进行中的近地小天体(NEO)的探测和跟踪项目正式命名为行星防御协调办公室(PDCO),这个分支部门要监督NASA赞助的所有旨在发现并定性近距离掠过地球的小行星和彗星的计划。在应对潜在撞击威胁事件期间,它还将在各家机构和政府的协调中发挥领军作用。10月,已发现的近地小行星(NEA)数量超过了15000大关,而每周平均会多出30个新的发现,这是一个重要的里程碑。

国际空间站

3月1日,NASA的宇航员、第46远征队的指令长斯科特·凯利(Scott Kelly)与俄罗斯同僚米哈伊尔·科尔年科(Mikhail Kornienko)在国际空间站完成了历史性的340天任务之后返回了地球。这次持续时间空前的任务还在继续进行着,以使科学家继续评估并应用从中获取的数据,增进NASA对火星之旅期间长时间载人太空飞行的认识和准备。

2016年1月22日:2016年1月21日,在太空共同生活一年的NASA宇航员斯科特·凯利与俄罗斯航天员米哈伊尔·科尔年科(右)庆祝了在太空持续生活的第300天。这两名宇航员在国际空间站上一共生活了340天,期间帮助科学家认识了在极长的时间内人体在微重力环境下的变化。凯利手持一朵在太空生长的百日菊,这是国际空间站上蔬菜实验的一部分。(图片提供:NASA)

在持续载人进行重大研究16年,并测试新的技术,让全球获益16年之后,国际空间站仍旧是头号轨道实验室。最近,宇航员佩吉·惠特森(Peggy Whitson)也成为了空间站的成员。2月,她将成为第一名二度指挥空间站的女性。在惠特森结束空间站任务之时,她将打破美国宇航员在太空累计生活时间最长的记录,之前的记录保持者是截止到2016年太空生活了534天的杰夫·威廉姆斯(Jeff Williams)。

2015年,共有16人在空间站上生活工作过。其中的一些人品尝了第一批在太空种植的蔬菜。机组成员在地球之外为地球进行了数百项其他的科学研究。

在2016年,NASA的商业货运合作伙伴轨道ATK公司与SpaceX公司向国际空间站发射了超过24000磅重要补给物资,其中包括机组成员补给,以及为空间站数百项科学实验以及技术论证项目送去的仪器。

这些实验包括Saffire-ISaffire-II,它们提供了在无人探测器内研究火焰的新方法;另外还有在太空中第一次对超过1000亿对DNA碱基测序的实验

比格罗(Bigelow)于4月可延展活动模块(BEAM)运抵空间站,并于5月全面展开,NASA开始了对可延展模块的第一次测试。在BEAM为期两年的测试期内,NASA将确定宇航员是否可以在深空探测任务中使用类似的结构。宇航员将数次进入该模块中,每次花上数小时获取传感器数据,并评估测试条件。

在整个2016年中,NASA、波音以及SpaceX公司的数百名工程师联手完成了让载人飞船发射重返美国本土的商业空间运载工具的最终设计、建造和测试。在载人商业计划研发继续在地球上继续的同时,空间站上也进行着重要的准备工作,其中包括第一个国际停泊转接环的运输和安装,这将使未来的机组成员可以搭乘波音公司的CST-100运输星(Starliner)与SpaceX公司的载人龙式飞船抵达空间站。

NASA还签署了未来货运飞船重新补给的合同,来保障在2019年到2024年间促成该机构火星之旅计划的关键科学、研究和技术论证物资可以运抵国际空间站。

火星之旅

即将参与未来深空探测任务的宇航员候选人将于2017年夏季抵达NASA,开始接受训练。他们的选择让NASA经历了史上规模最大的一次宇航员征募,期间超过18300人报名应征NASA的宇航员培训课程。这一数字比先前的记录翻了一番还多。

NASA的火星之旅计划继续推进,将派遣新的无人探测器前往红色星球,而为了迎接航天发射系统(SLS)火箭以及猎户座飞船2018年从佛罗里达州肯尼迪航天中心升级后的21世纪航天港前往深空试验场首飞,NASA也迈过了关键的里程碑。

NASA米休德(Michoud)组装设施中的工人已经完成了SLS核心级燃料箱的焊接,而我们还成功测试了固体助推火箭RS-25引擎,它们将带着SLS火箭进入太空。猎户座飞船的计划按计划如期进行,2016年在太平洋上进行了数次溅落测试减速伞测试回收测试。9月,在2018年试飞期间用于猎户座飞船防护的绝热罩运抵肯尼迪航天中心

SLS是一种先进的重载火箭,将为地球轨道之外的科学研究和载人探测提供全新的助力。(图片提供:NASA)

3月,NASA圆满完成了对肯尼迪航天中心现代化改造的全面而成功的评估。工人升级改造了发射架上一系列的系统,今年还在著名的航天器总装大楼内竖立起了新的平台,以准备SLS与猎户座的发射。

SLS的第一次飞行还将发射13颗立方体卫星,它们是作为辅助载荷的小型卫星,其上将搭载科学技术研究设备,帮助为未来的载人深空探测铺路。NASA当前正在征集好的想法,以充当火箭第二次飞行的额外载荷未来小行星重定向任务的合作机会。这些活动的基础是,NASA已经成功论证了从空间站和其他发射任务期间发射的这类小型卫星在商业、教育、技术和科研活动中的需求和使用。

1月末,国际空间站第38远征队成员在NanoRacks发射器发射一系列NanoRacks立方体卫星之后拍摄的照片。这台发射器安装在日本机械臂的末端。立方体卫星计划囊括了一系列的实验,包括地球观测与先进电子元件的测试。(图片提供:NASA)

同样在8月,NASA批准了小行星重定向任务进入无人部分设计研发的下一个阶段。NASA设在加州帕萨迪那(Pasadena)的喷气推进实验室正在征集相关无人探测器的设计,并计划在2017年签署有关研发的合同。

下面两架前往火星的无人探测器在2016年迈过了关键的里程碑。NASA向洞察着陆器2018年的发射开启了绿灯,而火星2020火星车得到了批准,进入了最终的设计和建造阶段。

7月,NASA选择了5家公司来研究未来可能的火星轨道探测器,它将承担远程通信以及全球高分辨率成像任务。

11月,研究者利用火星勘测轨道飞行器(MRO)传回的数据确定,在火星乌托邦平原低地(Utopia Planitia)地区一片破裂且存在凹坑的平原之下,一处沉积冰层含有与五大湖区最大的湖泊——苏必利尔湖数量相当所水分。MRO还在使用高分辨率的照相机考察未来无人与载人任务潜在的着陆点。同时,火星科学家继续对再发性坡地线状结构这种季节性的暗色条纹开展了研究,以查明它们是否可以说明红色星球上水分的存在。

好奇号火星车在火星岩石中找到的化学物质说明红色星球在大气中氧气的含量曾经比现在更高。好奇号还在地球之外的另一颗行星上开展了第一次活跃沙丘的实地考察,发现了地球上没有见过的明显涟漪纹。这辆火星车继续传回惊人的影像,其中包括一块外形奇特的陨铁以及默里·巴特斯(Murray Buttes)地区的惊人影像,后者让人联想到了美国西部的国家公园。好奇号现在可以自行选择激光光谱仪的目标岩石,这对于此类行星探测任务上的仪器来说还是第一遭。

好奇号与自2004年一直在火星上运行的机遇号火星车在11月成功进行了无线电中继测试,使用欧洲痕量气体轨道探测器上NASA提供的无线电装置,将信号传回了地球。这增强了支援火星探索的国际性远程通信网络。

航空研究

2016年,对帮助航空器节约燃料用量、排放更少废气以及飞行更安静的研究取得了大量进步,用NASA丰饶的航空研究遗产增强了其技术创新史,而这些研究涉及让超音速飞行重返商业运营的工作。对超音速飞行验证机QueSST(安静超音速飞行技术的缩写)的初步设计在2016年开始,其目标是展示一种新的航空器外形设计方法,让飞机在超音速飞行时不会产生任何音爆。

作为相关说明,在航空业协同建立长期研究规划之后,2016年,NASA重新开始了数种实验机(X飞机)的设计、建造和飞行,以作为论证关键的绿色技术,并协助加速其产业应用的手段。这些都是奥巴马总统始于2016年10月1日的2017财政年度预算请求中为期10年的航空新视野提议的一部分。

这张渲染图描绘了洛克希德—马丁公司提出的未来超音速飞行先进概念机,其特征是两架悬挂在机翼下的引擎以及一架置于机身上方的引擎(在图中不可见)。

这个10年中NASA的第一架获得正式编号的X飞机于2016年公布。X-57“麦克斯韦”是一种通航级别的飞机,装备有14支螺旋桨,每支螺旋桨都在自身的电动引擎驱动下旋转,而引擎都被纳入了设计独特的机翼中。预计X-57将在2018年3月迎来首飞。

NASA的航空创新者门与政府和产业界合作者一道在夏洛特—道格拉斯(Charlotte Douglas)国际机场启用了一座新的研究实验室。这家航空航天技术演示(ATD-2)实验室是一项5年计划的一部分,其目标是简化飞机的进港和离港,并改进地面工作,以增进安全性、提升效率,并减低美国航空系统的燃料使用量。

可能成为无管制或管制空域或太空中无人航空器系统(UAS,俗称“无人机”)安全操控体系一部分的技术也取得了进步。今年夏天,使用NASA伊卡纳(Ikhana)UAS与虚拟或实体“入侵”航空器进行的一次复杂的飞行活动论证了常规国内航空航天任务中复杂的“探测规避”技术。

4月,来自全美各地联邦航空管理局(FAA)6处UAS试验场的NASA工程师与操作员同时操控22架无人机飞行,以评估NASA的UAS交通管理(UTM)研究平台的地方性运营情况。这是此类论证活动的第一次,也是最大的一次。

为了考虑未来挑战的革命性解决方案,NASA选择了5种绿色技术概念进行研究,其中包括替代性的燃料电池、使用3D打印来增进电动引擎的输出功率、使用锂—空气电池存储能量、在飞行中改变机翼形态的新方法,以及在飞机天线的设计和研发过程中使用名为气凝胶的轻量材料。

地球

今年,新的地球科学计划在进行着,以促进研究的进行,最终揭开从大气最高处到地核一切关乎地球的复杂性。NASA与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)以及欧洲的合作伙伴在1月发射了一颗海洋学卫星Jason-3,它将延续对全球海平面上升几乎持续了1/4个世纪的监测记录。来自Jason-3卫星的数据将改进天气、气候与海洋预报,其中包括协助NOAA国家天气服务以及其他全球性天气和环境预报机构更准确地预报热带风暴的强度。

SpaceX公司的猎鹰9号火箭亮相加州范登堡(Vandenberg)空军极地的4号航天发射综合体东发射台,准备1月17日的发射。(图片提供:SpaceX)

11月,NASA成功为NOAA发射了一系列新的超先进静地轨道气象卫星——静地运行环境卫星-R(GOES-R)。GOES-R卫星将增进美国的气象观测能力,让我们更好更及时地进行气象预报、监测和预警。

NASA还在推进着一项新技术的进展,这项技术将促进我们对全球范围内飓风的认识。全球气旋导航卫星系统(CYGNSS)于12月15日发射。这是一组独特的小型卫星群,将帮助我们改进对飓风强度的测量、跟踪以及风暴出现预报。

2017年,NASA将向国际空间站发射两台对地观测仪器,这是该机构持续利用这座轨道实验室研究变化中的地球的一部分。NASA兰利(Langley)研究中心负责的同温层气溶胶与气体实验仪器III(SAGE III)将为NASA提供监控地球防护性臭氧层,并记录其进行中的恢复过程的新方法。马歇尔太空飞行中心提供的闪电成像传感器(LIS)将测量地面很大一部分区域云中以及从云层向地面发出的闪电,这些数据将帮助增进我们对闪电同天气及相关现象的认识。这两台仪器都将继续进行重要的长期数据记录工作,说明地球的运转机制。

2002年NASA发射的双子卫星重力测量和气候实验(GRACE)自升空以来就成为了定量测量陆地水体储量趋势的第一种得力工具。2月公布的GRACE卫星新的测量结果让研究者第一次得以测量倘或海平面因气候变化而上升,陆地上储存的多少水体会涌入海洋中,导致海平面上升。

本年度,NASA与美国国际开发署在非洲西部的发展中国家拓展了他们支援的SERVIR环境监控中心网络

技术

NASA的空间技术任务理事会选择了3家公司考察太空中的自动加工与组装计划。这一计划将促成相关概念与技术的成熟,它们将革新我们向地球低轨道与更远处设计并发射航天器与大型航天构件的方式,其中包括附加制造、自动化制造与自主制造,可以让我们在轨道上制造组装航天器的结构系统。

NASA的太阳能电推进计划正在开发关键的技术,保证更安全、更经济地飞往火星与小行星等目标2016年,一家商业供应商——航空喷气—火箭达因公司(Aerojet Rocketdyne)被选中并与NASA签署了为期3年的合同,来为飞行推进系统开发关键元件,其中包括为即将上马的飞行论证任务提供所用的4个模块。

上图展示的是正在加州帕萨迪那NASA喷气推进实验室进行开发的尖端太阳能电推进器。它使用氙离子作为推进剂。NASA前往小行星带的黎明号探测器使用了上一代的太阳能电推进引擎。这种引擎是作为小行星提议的一部分被开发的。这一提议的目标是自动俘获一颗近地小行星,并将其安全地重新定向到地月系的稳定轨道上,宇航员可以访问其上并对其进行探测。上图是在这台离子引擎测试期间从JPL真空室的舷窗中拍摄的。

7月,NASA的“改变游戏规则”开发项目成功将一台自给自足的蜡基热交换器发射向国际空间站。这台新的交换器将帮助补偿热量,并更好地调节猎户座飞船等航天器所承受的温度变化。这台设备的目标是测量这台物质相变热交换器飞行验证机在太空中的表现,以供NASA的探索任务-2(也就是猎户座飞船与航天发射系统火箭的第一次载人飞行)考虑。

NASA的技术转移计划在2016年继续进行,以空前的速率同产业界、学术界和其他政府机关分享该机构的技术,让用户可以更简单、更快捷地受益于NASA在航空航天领域的投资。5月,NASA的专利赠与提议将该机构的数十项技术专利公布给了公众,让政府研发的技术可以不受限制地转为商业使用。而一个可以搜索的数据库也已上线,其中囊括了数以千计先前受专利保护的NASA技术,也可以供任何人自由使用。

公众参与

通过参与公众活动,2016年,有超过200万人有机会与美国的航天机构代表互动。这些活动包括西南以西、美国科学与工程节、本质节(Essence Festival)、芝加哥航空与水面展、《星际迷航》50周年庆典、纽约任务,以及全美范围内的地球日活动。在这些活动期间,NASA社交媒体的使用影响了超过4亿公众。

2016年,NASA广受全球欢迎的NASA.gov网站在威比奖(Webby Awards)全球最佳网站评选期间,再度获得了“人民之声”最佳政府网站奖。这次是NASA主页第8次获得人民之声奖的大众投票,而在2015年重新设计改版之后,这也是NASA第4次以全新的设计获得该奖。网站的访问量持续在增加着,今年访问量比2015年增加了20%,每天访问次数超过30万次。在所有美国政府网站中,NASA的网站继续跻身用户满意度评价的最高者之列。

NASA在2016年继续增进在社交媒体中的亮相。该机构的Twitter旗舰帐号现在拥有了超过2000万名粉丝,这是美国联邦政府帐号中粉丝最多的,也是Twitter粉丝数最多的百大帐号之一。NASA还在Facebook上拥有政府部门数量最多的大约1800万个点赞。除了NASA电视台之外,该机构还第一次在Facebook直播页面上直播了火箭发射,观众超过80万人。而在轨道上的国际空间站中,#YearInSpace帐号的管理者、宇航员斯科特·凯利还在太空中主持了NASA的第一次Twitter聊天、Reddit问答、Tumblr解答时间,以及Facebook的问答活动。在返回地球后,他主持了一场Facebook直播,而NASA还在Snapchat上正式亮相。12月,NASA正式启用了Pinterest和GIPHY帐号。该机构还举办了15次NASA联谊活动,让在社交媒体上与NASA互动过的超过1000名粉丝获得了独特的个人探索体验和机遇。

全民科学、奖项与挑战

NASA在2016年联同几乎12万2千名参与者发起了28次挑战活动,收到了超过5000项提议,并颁发了总数为120万美元的现金奖项,8名公民科学家被列为经过同行评议的学术论文的合作者。该机构推出了新的全球观测者手机应用,让公民科学家可以跟踪当地环境的变化,也为公众提供了参与探索太阳系最大的行星——木星的机会。

NASA与美国机械工程师协会合作发起了两场为学生准备的未来工程3D打印比赛——星际迷航复制机跳出框框思考挑战赛。今年夏天,2014年航天工具设计未来工程师挑战赛的获奖者设计的多功能工具在空间站上打印成形。NASA的卓越合作创新中心(CoEC)成功举办了7次NASA锦标实验室挑战赛最终让公众开发的ISS食物消耗跟踪软件成功部署到了空间站上的iPad平板电脑中,供宇航员使用。

NASA的百年挑战计划还发起了两项新的竞赛。血管组织挑战赛是希望能够使用再生性的药物来帮助人体挺过长时间的太空飞行,而太空机器人挑战赛的目的是建造可以在飞向火星的过程中帮助人类的机器人。NASA还向西弗吉尼亚大学赠与了75万美元的采样返回机器人挑战赛奖金,以及在Cube Quest挑战赛的两次地面锦标赛期间得分最高的团队总共30万美元的奖金。

STEM教育合作

NASA继续与其他联邦机构、产业合作伙伴与学术界一同努力,为全美的学生和教师在科学、技术、工程和数学(STEM)教育方面提供独特而吸引人的机会。本年度NASA为12家非正式教育组织提供了大约1300万美元的经费,来帮助他们激励新一代的科学家和工程师。该机构还继续通过NASA的少数族裔大学研究与教育计划等项目赞助学生,并为111名学生颁发了奖学金和学术奖励,其中包括通过航空奖学金以及高级STEM训练和研究奖学金计划向14名学生提供了超过80万美元的资金。NASA还为1734名学生提供了在全美各地属下机构实习的机会。

作为NASA激励并教育新一代科学家、数学家和探索者的努力的一部分,同时也是为了纪念非裔美国女性在NASA以及20世纪60年代的社会上打破偏见的故事,教育办公室制成了一套现代人物工具包,帮助教育工作者指导K-12基础教育;另外该部门还在12月1日于NASA兰利研究中心主持了一场数字学习的网络活动,讲述了即将上映的电影《看不到的人物》背后的故事。

更多关于NASA任务、研究与发现的信息请访问:http://www.nasa.gov/

(全文完)

Tags:2016 NASA 回顾

责任编辑:Melipal

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