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华人策略celue世界上最有意思的三件事:监听宇宙、上天挖矿
浏览: 发布日期:2019-10-05

2019年5月31日,华人策略celuePingWest品玩举办的2019科技创新者大会(Tech Innovators Conference),对演讲者和观众而言都是一场挑战。


对于常年在幕后和基础科学、繁琐数据打交道的演讲者而言,想解释清楚自己的工作是什么,就已经很难了;对于观众而言,扑面而来的信息量也需要全神贯才能完全接受。


用了整整一上午时间,来自中科院、哈佛史密斯天体物理研究中心和 NASA 埃姆斯研究中心的科学家们共同回答了一个问题:最近,科技创新者们都在干什么?


他们给出的答案是:监听宇宙,上天挖矿,卫星种菜。


监听宇宙:宇宙的起源,让宇宙自己讲给我们听

中科院国家天文台宇宙暗物质研究团首席科学家陈学雷,日常的工作就是“监听宇宙”。


如何“监听”呢?其实,宇宙并非沉默不语,它无时无刻不在讲述着自己的身世之谜。


在宇宙大爆炸结束后,宇宙中留下了大量的热辐射(宇宙微波背景辐射),这些热辐射扩散在整个宇宙中,随宇宙不同阶段的发展而变化,成为了宇宙生长而形成的“年轮”。因此,宇宙微波背景辐射在现代,就成为了精确测量宇宙学的关键。


德国马克斯普朗克天体物理研究所 Torsten Enßlin 博士曾这样形容宇宙微波辐射:


“宇宙微波背景是我们宇宙中最古老的光,当宇宙刚刚 380,000 岁时就刻在了天空上。它显示出微小的温度涨落,对应着局部密度的细微差异,代表着所有未来的结构,是当今的恒星与星系的种子。”


通过观测微波背景辐射,我们可以推断出宇宙的过去:从宇宙最初极高速的爆炸,到转入所谓热大爆炸,再到逐渐冷却、形成第一代的恒星和星系、形成今天的宇宙……微波背景辐射的角功率谱上,忠实地记录着这一切。



而如今,为了更精确地观察微波背景辐射,陈学雷博士及其团队将目光锁定在 21 厘米辐射上。


21 厘米辐射,其实就是波长为 21 厘米的电磁波,这种电磁波是氢原子特有的一种辐射。而氢,是宇宙中分布最广、含量最多的一种元素。“理论上来讲,研究 21 厘米辐射,可以把宇宙从大爆炸到现在的物质是怎么分布的,都搞清楚。”陈学雷博士说。


但是,21 厘米辐射很微弱,观测起来非常困难。银河系里还存在很多其他辐射,我们称之为前景辐射,挡在我们和 21 厘米辐射中间。想要听到 21 厘米辐射,就像在巨大的噪声中找到一首小声哼唱的歌一样。


很难,但并非不可能。


如今,中国已经建成世界最大单口径、最灵敏的球面射电望远镜FAST,也有了小而精的“天籁计划望远镜阵列”,在硬件上已经有了取得突破的可能。



而对于陈学雷博士个人来讲,“创新”从来都是一场硬仗。“对天文学的追求如同遥望山岭,”陈学雷博士告诉Pingwest品玩,“尽管山岭景色美,但在前往山岭的过程中,往往是枯燥困难的,甚至连自己是不是在正确的道路上也无从得知。”


“但是,追求新的东西,知道、发现、创造前人所没有的东西,同时获得智力上的愉悦,这就足够了。”陈学雷博士说。


上天挖矿:其实我们生活在一个最不适合工业发展的星球上

哈佛史密斯天体物理研究中心研究员苏萌,则把目光放在了更有形的目标上——如何从太空中挖矿?


空中有没有颜如玉我们不得而知,但事实已经证明,空中藏有黄金屋。



在苏萌看来,地球是一颗用来养活生命的星球,而不是适合发展工业的星球。


“我们生活在一个最不适合工业发展的星球上,资源其实都不在这里,”苏萌说道,“我们丰富的资源都是特别轻的,比如碳、硅、铝。所以我们基于这些很轻的元素,建立起来我们的文明。”


但实际上,以宇宙的尺度来看,我们有理由相信其他星球有使用金、银等贵金属做基础材料的文明,这些文明会发展成什么样子呢?拿金子当首饰的地球人是暂时是无法想象的。


遥远太空中的金子文明我们无法触及,但确实有“金矿小行星”曾掠过地球。苏萌告诉我们,就在几年前,有一个横截面像足球场那么大的小天体从地球旁边略过,这个小天体的铂金含量特别高。高到什么程度?把这个小天体上面的铂金采回来的量,比地球上已知的铂金加在一起都多。保守估计,这颗小行星的价值超过 1.7 万亿美元。


一颗巨大的铂金从我们头顶飞过,我们却没有好好珍惜。



但如今,我们离宇宙挖矿的距离,已经比想象中更近了。现在,我们已经能把小探测器送到小天体,送到小行星,把矿石样本带回来以确定小天体成分,也能挖掘约50立方米的矿物并带回地球。在苏萌看来,在未来规模化开采外星矿石,已经拥有了足够的理论基础。也许下次再有金矿掠过,我们就能牢牢把它抓在手心了。


然而,开采外星资源,不仅是为了反哺地球,更是为了人类突破地球的束缚做准备。


在星际旅行中,人类不能带上所有干粮上路,只能在身边的小行星上取得资源。无论是建立火星殖民地所需的一砖一瓦,还是生存所必须拥有的水,抑或是发展工业所需的重金属,都要取之于宇宙、用之于宇宙,


如今对于宇宙采矿的研究,正是为有朝一日人类必将完成的远行进行预演。


知天而作:用卫星种菜,向规模农业进发

佳格天地创始人兼 CEO 张弓,曾在 NASA 埃姆斯研究中心研究了八年空间数据。在这个过程中,张弓接触到了大气资料、卫星影像、地面观测数据整合成的数据组,他发现,原来美国农民都真的是“看天吃饭”的。


“通过卫星,我们能看到每个地方植物长得好不好。”张弓说,“这个精度很高,可以到米级别,每块地的状况我们都知道。”



然而在中国,农民们“看天吃饭”,却并不能看个分明。


想要提高产量、规避灾害,需要根据外界的情况做出更合理的判断。通过气象模型和卫星数据结合,可以做出整个中国的风场情况,如果精确到北京区域,还可以通过新的技术手段,把每一个地方的天气搞清楚。未来几天会不会下雨?明天几点几分有没有雨?都可以做出高精度的判断。


有了这些“看天”工具,我就能给出来相应的灾害和相应的天气变化,从而指导农民的行动。比如一个暴雨天气即将过境,我们已经知道它未来要下雨,现在就不用灌溉了。



同理,通过卫星预判,也可以帮助农民避免寒潮灾害。


寒潮和我们的生活息息相关,今年苹果涨价飞快,就是因为去年中国的苹果主产区受到了冻害。而今年,通过和国家农业信息中心合作,配合气象模型,我们完全可以找到冻害高危区域,提前往地里灌水,防止土地温度突然下降。


在未来,中国农民很可能不用再看老天爷的脸色吃饭,看看手机就够了。


本文作者:邢逸帆,华人策略论坛登陆方法介绍来源:PingWest品玩