科学史评话最新专辑

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平哥首个医学专栏上线啦，在喜马拉雅搜索“吴京平：通俗医学史”，抢先收听！

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探测器列传：25.暗淡的蓝点 Feb 08, 2025

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就在1990年的2月14号情人节这一天，旅行者1号开始执行这个复杂的拍摄任务。你想啊，虽然旅行者1号的相机没有被关闭，但是，也是很多年不用了，为了这次拍摄，相机启动预热了足足3个小时。拍摄全家福应该是用广角相机，然后用长焦对着每个天体拍摄特写。然后把广角照片拉大，把特写贴到对应的行星位置。既能保证视野的宽广，也能保证行星的清晰度。这两台相机前前后后要拍60多张照片，然后发回地球做拼接。我们现在熟知的那张著名的暗淡的蓝点，就是其中的一张特写照片。

现在旅行者1号已经非常遥远，拍摄这些行星需要长时间的曝光才能获得可接受的图像质量。同时，随着距离的增加，通信能力也会减弱，限制了成像系统可以使用的数量亮。拍摄的照片太大，回传速度太慢也不行，需要权衡考虑。

在拍完这套全家福之后，旅行者1号的相机就彻底休息了，以后再也用不上了，反正未来的任务也不可能接近任何已知的重要天体了，其他的仪器还要继续长时间工作，所以不论是电力也好，计算能力也好，都要留给其他的仪器了。

拍摄完的这些照片数据最初存储在机载磁带里。由于深空探测网络的主要工作被分配给了麦哲伦号和伽利略号任务，只能分出一小部分时间对准旅行者1号，所以只能等到分配给旅行者号项目的时间段，才能开始发送数据。而且距离远，数据传输极慢，在1990年3月至5月期间，旅行者1号将60帧图像传回地球，前后花了两个月时间。

发送回的照片都是各个波段的单色图像。要拍摄彩色照片，需要用蓝色、绿色、紫色三张照片来叠加。有人奇怪，怎么不是RGB啊，红色去哪儿了？紫色就是蓝色与红色的叠加，所以紫色减去蓝色，就是红色。

这三张照片的曝光时间是0.72秒、0.48秒和0.72秒。《暗淡的蓝点》这张著名的照片，就是这么拼出来的。2020年，也就是全家福拍摄30周年的时候，NASA又发布了用最新技术重新拼接的照片，颜色做了校正，而且噪音也少了很多。这张照片叫做《重访暗淡蓝点》。

探测器列传：24.冰巨星 Feb 01, 2025

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1977年，科学家们用柯伊伯机载天文台观测到了天王星遮挡一颗普通恒星的过程。柯伊伯机载天文台就是利用C141运输机改装的一个飞行天文台。本来科学家们是打算用天王星挡住一颗普通恒星的机会来研究天王星大气层。但是最后在记录的观测数据上发现了蹊跷。在天王星遮挡恒星之前，先来了几个脉冲，等到天王星遮挡结束，已经离开以后，又记录到几个脉冲。仔细提看，这两组脉冲还是对称的。

这个现象说明什么呢？那就是天王星存在光环。掩星的时候光环也参与了遮挡的过程，才会产生一前一后两组脉冲。只是这个光环太暗弱了，难以观测。你不可能用望远镜直接看见。科学家们从这些微弱的信号里前后找到了天王星的9条光环。这些光环被旅行者2号拍摄到了，而且还有得多。旅行者2号发现了两条新环，天王星的光环增加到了11条。此后，从哈勃望远镜拍摄的照片里又找到了新光环，天王星至少有20条光环。这些光环主要由冰和石块组成，比较窄，跟土星哪个宽大明亮的环形成了鲜明对比。土星的光环之中全是冰颗粒，反光率高。而且时不时冰颗粒就互相磕碰一下，表面的脏东西都掉下去了，所以土星环始终保持高反射率……

探测器列传：23.旅行者出发 Jan 25, 2025

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旅行者1号别看晚出发，但是速度更快，1977年的12月份就已经到达小行星带。然后呢，就超过了旅行者2号，1号比2号更早到达木星。1978年4月份，旅行者1号就开始执行木星成像任务，其实这时候探测器距离木星还很远。基本上也看不清什么。一直到1979年的1月份，才传回了木星的高清大图，旅行者号的相机可比先驱者号强多了。通过对照片的解读，发现今年的木星比前几年先驱者号拜访的时候更加动荡。说白了就是大气层里的旋涡更多呗。

旅行者号还给木星拍了个延时摄影，每隔96秒就拍一张，一共拍了100个小时，基本上是把木星自转给拍了10遍。木星是个流体组成的球，赤道上自转的速度和两极还不太一样。平均下来，10个小时就转一圈。这么大的一个球，又不是一个硬邦邦的刚体，比地球自转还要快一倍多。所以整个木星都被甩扁了，肉眼可见是个椭圆。赤道半径远比极半径要大得多。

1979年的10月份，旅行者1号飞进了木星的卫星系统。发现木星也有一个非常稀薄的光环。这光环主要是由尘埃构成的，因此不那么亮。土星环为啥那么亮呢？因为土星环是小冰颗粒组成的，冰颗粒不就雪嘛，那反光度能不高吗？尘埃可没那么亮。因此一直到旅行者1号探测器飞近了，才探测到原来木星还有这么一条非常暗弱的尘环。估计这个环是撞击造成了尘埃飞溅，最后绕着木星散布成了一个圈。到底是谁跟谁撞了，那就不好说了。

2025.01.19 请假 Jan 18, 2025

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我最近的外出讲座实在是有点儿多，这个周末有上图东馆的一场讲座，所以周末固定节目就没有时间准备了。那就只能顺延到下个礼拜。这个礼拜我就只能请假了。

当然啦，上海的小伙伴们，有时间可以下午三点半到上图东馆来听我分享阿什老师的新书漫画相对论，欢迎大家来捧场。

好啦，就说这么多啦，我们下次再见。

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探测器列传：22.海盗计划 Jan 11, 2025

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海盗1号是在1975年8月20号发射升空的，海盗2号是在9月9号。为了指挥和控制海盗号，美国航宇局除动用了国内6座直径26米的跟踪天线外，还动用了设置在国内外的3座直径64米的超大型天线，有800多人参与了这次行动。

经过10个月的长途跋涉，海盗1号在1976年6月19日进入环绕火星的轨道。眼看着就快到美国独立200周年大庆的时间了。但是，地面测控人员发现过去选取的那个着陆地点不太理想。那几条峡谷的交汇处，似乎不太合适。硬要降落下去，万一栽了，那可就不是给美国独立200周年献礼啦，而是添堵嘛。不行，这事儿要慎重，所以，探测器在轨道上又多转了半个月，最终选定了克里斯平原上的另外一块地方。

就在1976年的7月20号这天，海盗1号释放了着陆器，一头冲进了火星的大气层，在6.4千米的高度上打开了直径18米的巨型降落伞，抛掉了防热大底，晃晃悠悠的在天上飘了10分钟，然后启动反推火箭，扔掉降落伞，轻柔的落在了克里斯平原上。接下来嘛，加州帕萨迪诺的科学家们就沸腾了。他们为这个巨大的成功尽情地欢呼和拥抱。这些行为日后都会成为常规操作……

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探测器列传：21.金星的秘密 Jan 04, 2025

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结合上次我们讲到的内容。金星由于某种原因，导致旋转极其缓慢，所以，内部很难产生磁场，这一点是对金星最不利的因素了。第二个不利因素就是没有板块的运动，这一点也很重要。这两条几乎是就是最致命的因素了。更倒霉的是，金星上火山还特别多。

首先是没有磁场，导致太阳风高能粒子可以长驱直入。金星早期的成分和早期的地球也是差不多的，也是有水的。高层大气之中的水蒸气在紫外线照射之下会分解成氢原子和氧原子，氢原子的质量太小了，遇上高能带电粒子砸过来，基本上就跟打保龄球差不多，氢原子会被加速到逃逸速度，脱离金星的引力，逸散到太空里。

现在金星大气之中还有极微量的氢，主要是氢元素的同位素氘，金星大气之中的氢氘比要比地球高了150倍。氘原子核因为多带了一个中子，比较重，不太容易被砸跑。因此，久而久之，氢和氘的比例就会越来越悬殊。从这一点也能大致推断出氢元素是从什么时候开始逸散的。

氢跑了，氧缺了氢，也无法组成水了。氧气很活泼，很容易就和其他物质组成化合物。火山在不断地爆发，带来了大量的二氧化碳，二氧化硫，还有一部分水，但是水的补充两始终赶不上逸散的量。所以，金星上的水也就越来越少了。

缺了水，麻烦就更大了。二氧化碳无法溶解在水里，无法被吸收。所谓的岩石风化吸收二氧化碳，就是硅酸盐变成碳酸盐的过程，这样的话，二氧化碳就被吸收固定成了石头。空气中的二氧化碳就少了，但是这个过程离不开水帮忙，二氧化碳不溶解在水里，形成不了碳酸。其实板块运动也是一个回收碳元素的过程，碳酸盐被板块带到了地下深处。不知道再过多少年，才能有出头之日。

就这么年复一年，日复一日的恶性循环，金星上的二氧化碳在大气之中不断的积累直到完全热失控为止。金星也变成了一颗地狱一般的行星……

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探测器列传：20.气球漂流 Dec 28, 2024

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这个探测器是以18度的角度小角度擦进了金星大气层，降落伞在65公里的高度展开，探测器的保护罩也被扔掉了，下一步就要展开浮空气球了。先抛出一个小降落伞，用这个小降落伞把气球拉出来，在54公里的高空开始充气。然后充气装置和小降落伞就被扔掉了。等到了50公里的高度上，着陆器和气球也分离了。着陆器还有自己的工作要去做，气球展开以后，通过扔掉配重来调节升降，最后稳定在了50公里的高空，这里气温32摄氏度，压力大概是半个地球大气压。气球可以在空中飘荡几十个小时。

这也是人类的一个创举，人类第一次在另外一颗行星上上释放了航空器。当然啦，这也是金星特有的条件，在火星上气球是绝对飞不起来的。这两个气球，一个测出来风速的69米/秒，一个测出来是66米/秒，无论是哪个数字，都比地球上的17级大风还要大。高层大气的湍流也远比预计的要严重多了……

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探测器列传：19.水星一日 Dec 21, 2024

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我们地球自转一圈只要一天，水星却需要59天，而且自转周期和公转周期相差不大，因此水星上的日出日落可不是自转一圈的时间，而是足足88个地球日。而且水星的轨道偏心率也很大，这种特性也就造成了非常极端的现象。比如你就站在卡路里盆地之中，太阳刚从盆地边上爬上来的时候，看上去不算大。尽管如此，也比地球上看大两倍多了。

然后呢，太阳就会逐渐的变大，运行逐渐变慢，中午时分，太阳就停留在了卡路里盆地的正上方，几乎停住不动了。运行速度极慢，这时候的太阳几乎有脸盆那么大，卡路里盆地的温度越来越高，甚至可以达到420度以上。岩石缝隙里甚至会冒出极少量含有钾和钠的气体。然后呢，太阳逐渐越来越斜，也越来越小，最后逐渐落山了，卡路里盆地突然陷入一片黑暗。

水星上没有大气层，也就不存在什么晚霞余晖，要黑就是突然变黑的。从日出到日落，足足88个地球日。水星的自转轴差不多垂直于自己的轨道面，因此水星几乎没有什么四季交替，阳光直射点几乎不会南北移动，总是停在赤道附近。卡路里盆地因为恰好总是在阳光直射点上，也因此变成了一个极端暴热的地方，大家知道为啥叫卡路里盆地了吧，卡路里不就是热量的意思嘛。

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探测器列传：18.霉运连连 Dec 14, 2024

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好在苏联的质子号火箭还是给力的。60年代刚研制出来的时候经历了一大串失败，但是进入70年代以后，产品质量稳定了下来，基本没再掉链子。火星4号和5号是1973年7月21和25号发射的。到了下个月的8月5号和9号发射了火星6号和7号，这4次发射比较成功。

但是，苏联人高兴了没几天，火星6号就出bug了，火星6号无线电信号不正常。苏联人真是不抛弃不放弃，还是不断通过设立在克里米亚半岛叶夫帕托里亚的NIP-16地面无线电工程综合体给火星6号发出各种遥测指令，希望火星6号能有消息回复。但是，火星6号传输回来的微弱信号并不包含现在探测器的状态。只能表示现在还有一口气。未来的所有操作都无法得到正确的反馈了。

这还不算是最糟糕的，屋漏偏逢连夜雨，火星4号和火星7号也出毛病了。

问题还是出在电子原件上，所以，火星4号需要刹车的时候反推火箭没开机。结果就导致火星4号没办法减速，无法进入环绕轨道，只能飞掠而过。尽管如此，火星4号还是拍了若干张火星表面的照片，分辨率还不错，每像素相当于100米见方。而且还用紫外线传感器获取了火星大气的数据。

火星7号呢，本来是个登录器，本体不减速，会飞掠而过。但是着陆器是要减速的，结果呢，这个着陆器提前被释放了，位置不对，角度不对，速度也不对。结果导致这个着陆器也是飞掠而过，根本没落到火星上。这两个家伙最后都变成了绕着太阳飞行的人造行星。谁叫他们用了不合格的电子原件呢？

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探测器列传：17.穿过土星环 Dec 07, 2024

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当距离擦过土星还有2小时的路程，照相机开机了。1979年9月2号凌晨0:36分，先驱者11号以每小时11.2万公里的速度疾驰而过，这个过程发生在土星背后，地球上是收不到信号的，所以穿过土星环的具体时间实际上来自于推测。到下半夜的3点中，戈德斯通测控站收到了先驱者回传的信号。现在可以宣布，先驱者11号穿过了土星环。现在正贴着土星环盘子的下表面往前飞呢。

从微流星体探测器接收到的数据，土星环其实根本不是由一大堆大冰块组成的。雷达数据不靠谱儿啊。误导了大家。土星环里1米大的冰块不能说没有，但是不是主流，平常根本撞不上。土星环的组成成份大部分还都是很小的冰晶颗粒。所以，先驱者11号擦着边穿过光环，基本没什么损失，穿过光环是安全的。

这时候，先驱者发送的照片也逐渐传回来了。从照片上看，土星环一点都不亮，而是发黑的。因为探测器这时候在土星环背面。背面照不到太阳，当然是黑的。B环可以说几乎是不透光的，可见密度相对来讲还是比较大的。

从发送回来的影像上，科学家们发现了一道极细的光环，只有大约几百公里宽。这道非常不明显的环在A环的外侧。大家谁也没想到这里还有一道独立的环呢。所以这道环被称为F环。F环和A环之间的缝隙被称为洛希缝。这个洛希就是那个提出洛希极限的洛希。用他的名字来命的确是非常合适的。因为土星环之所以出现，就是因为在这里形成不了大的天体，都被土星的引力扯碎了。明亮的A环之内是不可能有大型天体的，洛希缝差不多就是边界了……

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