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：35.低级错误 Apr 19, 2025

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1998年底发射的火星气候勘测者号探测器，千里迢迢飞到了火星附近，就要进入刹车捕获阶段了。探测器开始开反推火箭刹车，然后，探测器一拐弯儿，就绕到火星背后去了，按理说，绕过来以后，应该再此和地球取得联系，但是，地面测控站左等没消息，右等还没消息，后来就再也没能去测联系。这颗探测器就这么不明不白的丢了。

1999年11月10号，事故调查委员会发布了第一阶段报告，详细介绍可能导致探测器发生事故的问题。

问题就出在了第4次修正上。地面人员是在1999年9月8日完成修正-4的计算，随后在1999年9月15日执行执行了程序。这次调整的目的是让探测器调整至最佳位置，这样一来，9月23号，火星气候勘测者号会从火星上空226公里高度开始拐弯，变成环绕火星运转的卫星。这个高度还是比较合适的。

但是在完成了这次轨道修正以后，地面测控人员就觉得不对劲，因为探测器擦过火星，开始拐弯的轨道高度根本不是226公里，可能只有110公里，这个高度实在太低了，无法避免火星大气的影响。这还只是毛估一下的数值，事后仔细检查测控数据，发现当时探测器的轨道高度是57公里，这显然太矮了。低于80公里就肯定要坏菜，何况57公里呢。探测器肯定是被强风吹扁了。

这到底是怎么回事呢，调查委员会给出的答案让人哭笑不得。这是个彻头彻尾的低级错误。这颗探测器是洛克希德马丁公司制造的。人家洛马公司的工程师用的单位制都是公制单位，引擎推力单位用的是牛顿。地面的控制人员在编写轨道修正程序的时候，用的是英制单位磅。这纯属是驴唇不对马嘴啊。这件事给NASA提了个醒，一律使用公制单位，不得使用英制。做科学计算，这是硬标准。

说白了，美国人在英制公制转换上不知道吃了多少亏了，没办法，就是改不过来。

探测器列传：34.着陆爱神星 Apr 12, 2025

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因为爱神星的引力实在是太小了，所以探测器必须小心翼翼的和爱神星保持同步，然后略略提速，再刹车减速。2月14号，苏梅克探测器进入环绕爱神星的轨道。你别说，NASA还挺会挑日子，选了个情人节。

进入轨道一个月以后，为了纪念已故的苏梅克。NASA才正式把这个探测器的名字改为苏梅克号。此前一直叫做“近地小行星交汇任务”。我们为了省事，就一直管它叫苏梅克号啦。

一开始，轨道半径大概是300多公里。爱神星太小了，引力非常小，稍微花一点力气，轨道变动就好大，大家不得不小心翼翼，因此轨道的收缩花了很长时间。一直到7月14号，轨道缩小到了半径35公里。苏梅克号探测器在这个轨道上停留了大概10天。在此期间肯定是拍了不少的照片嘛。伴飞和环绕的任务基本上都完成了。能拍的照片也都拍了，可见光波段的和红外线波段也凑起了。现在要完成最后一个任务了，那就是着陆爱神星……

探测器列传：33.SOHO探测器 Apr 05, 2025

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1998年的4月底，SOHO探测器已经完成了预定的任务。6月底，这个SOHO出事儿了。这个SOHO探测器既然要拍照片，自然需要3轴稳定。而且对3轴稳定的要求还很高。这个探测器是第一个使用陀螺仪来调整自身指向的探测器。15分钟内，指向太阳的角度不能偏离超过±10角秒。这是啥概念？转一圈是360度，1度分60份叫1角分，1角分再分60份叫1角秒。你说这个角度有多小吧。

SOHO探测器使用了3个飞轮来控制自身指向角度。随着机器设备的工作运转，时间长了误差总是会慢慢积累。误差积累大了，靠飞轮来调整就不够用了，必须开发动机调整一下。每次开发动机调整，需要花费48小时的时间，可是科学家们实在是不舍得48个小时不能观测。所以，SOHO的工程师们就重新编写了一个代码，可以把时间压缩到24小时。倒霉就倒在这上边，这段代码是有BUG的。没有经过完整测试，就这么上传到了探测器上……

探测器列传：32.板块运动 Mar 29, 2025

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科学家们在木卫二的高清照片上，也找到了非常类似的裂缝。这些棕红色的裂缝看起来地球上的中洋脊，这些高山峡谷也有类似转换断层的结构。也出现了某一段的整体错位。同样，科学家们也找到了类似俯冲带的结构。一块冰盖插入了另外一块冰盖之下。

当然，科学家们推测，冰层俯冲带和地球上的岩石俯冲带还是有区别的。冰板块的边缘可能会碎裂，造成一大堆的碎冰。但是，大家要明白一点，太阳系的星球上，咸水远比淡水要多得多。木卫二上的冰层是含盐的。但是因为两块板块的含盐度不同。有些碎冰块轻一点，有些稍微重一点。重一点的会被压在下边，甚至被推到了冰盖的下边，就起到了俯冲带的作用。这些被挤下去的冰块，最终会化成水。

当然啦，这种板块活动是不是全球性的呢？这还难说。现在能找到的俯冲带比较短，不像地球上的俯冲带那么广泛。另外，板块活动的动力来源依然还是有疑问的。

对了，为什么那些裂纹会变成棕红色呢？现在科学家们分析，这是因为这些地方的盐份比较高，在高能带电粒子的轰击下，这些盐变色了而已……

探测器列传：31.安全模式 Mar 22, 2025

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说实话，要给木卫一拍照片是个很费劲的事儿，因为这里距离木星太近了，木星周围的高能粒子辐射带经常会引起探测器整机关机保护。当伽利略项目进入延长段，探测器有了一次接近木卫一的机会。1999年的10月11号，机会终于来了。结果好巧不巧，内存被一颗高能带电粒子给砸到了。程序执行出错，引起探测器整机进入安全状态，能关的的仪器都关了，只留下最基本的遥控通讯模块。

进入这种安全状态，通常需要过几个礼拜才能恢复。JPL的地面小组火急火燎的查找问题，这时候距离掠过木卫一只有19个小时了，一直折腾到最后还剩下两个小时的时候，毛病被解决。其他仪器好不好无所谓，照相机好使就行。这才有机会拍了几张高清彩色照片。

1999年的11月26号，这天正是感恩节，JPL伽利略项目团队正在吃大餐呢，警告灯又亮了，这一次伽利略探测器又一次被高能带电粒子给砸了。程序又一次出错了。但是上次打的补丁这次起作用了，仪器没有全关掉。但是，时间太紧迫，上次还有19个小时的时间，折腾到最后2小时才修好，这次就更惊险了，折腾到预定拍照时间之前3分钟才修好。

提前3分钟也不算晚啊，这次拍摄非常成功。伽利略号上的相机捕捉到了一座正在喷发的火山，这家伙产生的熔岩羽流长达32公里，规模足够大而且温度非常高，不但近在咫尺的伽利略号探测器拍到了这个壮观的景象，就连夏威夷莫纳克亚山顶的NASA红外线望远镜也拍到了这个现象。木卫一小啊，引力也小，喷出去的烟尘远比地球上火山喷发高多了。地面上的望远镜都发现了，木卫一“长毛”了。

当然啦，这几次探测器上的仪器毕竟没有全开，所以数据是不完整的。所以，JPL的团队安排了下一次拍照的任务，但是当时木星正好位于和地球相距最远的位置上，中间还隔着一个太阳。所以，任务必须在几个小时之中搞定。拍照倒是拍了，但是中间又一次遇上高能带电粒子的辐射，程序又重启了，所以很多数据依然是不完整的。而且这一次磁带机也出毛病了，真是屋漏偏逢连夜雨。由此可见，探测木卫一的麻烦有多大……

探测器列传：30.彗星撞木 Mar 15, 2025

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首先是撞击产生的强烈闪光，撞击以后1分钟左右，因为木星大气层的反射。地球上也可能看到，木星的边缘被照亮了。撞击5分钟以后，升腾的炽热火球扩散上升到木星大气边缘。我们地球上虽然视线被遮挡，但是依然能看到木星地平线之下冒出头的火球边缘。

再过10分钟，随着自转，撞击痕迹出现在了木星的地平线上，隐隐约约能看见。撞击以后20分钟，撞击烟尘的红外信号强度达到了最大值。撞击以后1小时，烟雾羽流的扩散范围达到最大值。这个黑色的伤疤非常明显，尺寸比地球还大。这次撞击是一大串，某些撞击的痕迹范围甚至超过了大红斑的尺寸。

当然，仔细观察这些大的暗斑，你会发现，这东西也有类似环形山的圈圈结构。其实这也很容易理解，一滴水掉进池塘，也会出现一圈圈扩散的涟漪。道理都是一样的。我这几天在用模拟软件做希克苏鲁伯陨石坑的撞击过程。其实过程也是差不多的，大地也会瞬间融化，表现出近似液体的特征，也会出现涟漪，最后固化成了双圈环形山。

至于木星的卫星会不会被照亮，而出现闪光，这种现象还真的出现了。但是并不是每次撞击都有。有些闪光现象，持续时间达到几分钟。木卫一的颜色都改变了。其实这不是撞击一刹那闪光照亮了周围的卫星。而是爆炸产生的大火球照亮了木卫一。所以不但变亮了，还变色了。持续时间达到几分钟。说白了爆炸火球的色温不对。

更加神奇的是，在撞击发生45分钟之后，在木星的北半球出现了极光现象。也就是说，这种规模的撞击，对木星的电离层和磁层都有扰动。这种现象被罗塞塔X射线探测器发现并且记录下来了。不仅仅是可见光波段，X射线波段，也有扰动。7月21号，日本和我国的射电天文台发现了木星在射电波段有爆发……

探测器列传：29.碎裂的彗星 Mar 08, 2025

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到了3月25号白天，卡洛琳开始用一种叫做立体显微镜的仪器来观察前期拍摄的照片，把相隔两个小时拍摄的同一个天区拿出来比对。如果两张胶片一模一样，没有任何天体移动过，那么双眼是看不出立体感的。但是，如果有个小天体移动了，就会产生立体感，这个小黑点就漂起来了。你要是眼睛好，观察仔细，就能迅速发现移动的掉黑点。卡洛琳是公认的高手，她截止到2002年，一共发现32颗彗星，500多颗小行星。

就这么一直折腾到下午4点钟，她发现一个小黑点漂起来了。也就是发现了一个移动的小天体。一般来讲，要是一个小圆点，估计就是小行星。要是带这个大尾巴，那就彗星，可是这个小天体不一样，虽然有个大尾巴，但是慧头部分似乎是被压扁了。这到底是个啥？

卡洛琳马上叫尤金过来看，尤金也觉得这东西很奇怪。他们马上叫了同事列维过来一起看，还是列维眼睛比较好，他发现，这是一个被撕裂的彗星，现在这颗彗星已经变成了一串小颗粒，挤在一起，所以看起来像是个被拍扁的彗星。

当时天气不好，帕洛马山上空浓云密布，看来夜里无法观测了。尤金马上打电话给基特峰天文台的吉姆·斯科蒂，麻烦他用基特峰天文台的太空监视望远镜观测一下。太空监视望远镜口径1.8m，主管单位是亚利桑那大学的月球与行星实验室。用这个望远镜来进行观测，显然比尤金他们用的46cm施密特望远镜要强多了。

斯科蒂用他的大望远镜，真的找到了这颗破碎的彗星。于是这颗彗星就以发现者的名字来命名，也就是苏梅克-利维9号彗星。尤金和卡洛琳他们两口子共同的姓氏是苏梅克。从编号你也看得出，这是他们和列维合作发现的第9颗彗星了……

探测器列传：28.一波三折 Mar 01, 2025

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这个探测器的总重量大概是2.2吨。轨道器采用了自旋稳定。也就是说探测器本身每分钟转3.5圈，用陀螺效应来保证自己的姿态稳定。但是，这个探测器很特殊，上半身旋转，下半身不转，因为下半身装着相机等等探测器一起，要是跟着一起打转转，那就没办法拍照了。这个探测器装了个CCD摄像机，清晰度比“旅行者”探测器的高20～1000倍，可分辨出木星卫星表面30～50米范围的细节。还装了红外线和紫外线的光谱仪。整个探测器的CPU是个8位的芯片，计算能力跟任天堂的红白机性能差不多。内存也只有16K。但是性能已经够用了。

当然，既然是自旋稳定，也就无法安装大面积的太阳能电池板，多新鲜啊，装了那不成电扇啦。只能用同位素电池，所以这个探测器也得用一根细长的杆子把核电池伸得远远的，就是怕微量核辐射干扰到了本机的其他仪器。核电池可以提供480瓦的电力。

探测器上有个非常大的伞形天线，就是一张倒开的伞，形成一个反射无线电信号的反射面。折叠起来可以减小尺寸。另外还有一个低增益天线，通信速度很慢，但是方向性不强，不需要特别对准地球。

大气探测器是艾姆斯研究中心研发的，这东西是个锥体。里边装的是大气传感器，可以探测木星大气层基本参数，比如气压、温度，成份等等一系列数据。探测器的外壳很厚，主要是为了隔热抗压。整个探测器重量达到339公斤，壳子就有220公斤重。这个东西最终会被扔进木星大气，最后被高温高压给破坏。所有数据会从两个频段，以128bit的速度通过轨道器中转，发送回地球。

探测器列传：27.火卫一之旅 Feb 22, 2025

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1988年的7月7号，福波斯1号从哈萨克斯坦的拜科努尔发射升空，12号福波斯2号发射，这两枚探测器一前一后，直奔火星去了。

拉沃契金的工程师们终于可以回家睡个好觉了。地面测控人员是另外一批人，他们还在坚守岗位。16号和21号，这两颗探测器分别进行了轨道修正，完成的很顺利。

苏联的测控站分布在克里米亚、远东乌苏里斯克、还有乌兹别克的苏法射电天文台。他们拥有好几个口径70米的射电望远镜天线，无奈苏联地理位置不好，纬度太高，这一点不如美国人的测控网络，不过对于科学探索，大家还是可以通力合作的，美国人也参与了测控活动。苏联的测控人员本来是在克里米亚，后来移交给了莫斯科的测控中心。

这两枚探测器在路上也没闲着，它们俩都对太阳辐射进行了研究。首先是在X射线波段、紫外波段和可见光波段对太阳光谱进行研究。获取了太阳色球层和日冕层的三维立体结构。确定了太阳风的粒子成分。还研究了来自宇宙深处的伽马射线暴。这两颗探测器还成功的探测到了太阳的日震……

探测器列传：26.空心的卫星 Feb 15, 2025

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当然啦。苏联人把火卫一定为目标也是有多种考虑的。火卫一和火卫二都已经被火星的引力潮汐锁定，也就是说基本上只有一个面朝向火星。但是，火卫一并不是老老实实像照镜子一样脸对着火星，而是在不断的摇头晃脑，这种现象叫“天平动”。

其实我们的月球也有天平动。其中有几个因素，首先，月球的自转轴和轨道面不垂直。所以，有的时候月球是抬着头面对我们，有时候是低头面对我们，总在上下点头，这叫纬度天平动。另外，月球的自转是匀速的，但是月球的公转不是匀速的，这两个速度差导致月球总在摇头，这叫经度天平动。点头和摇头以不同的周期结合起来，那就是绕八字了。这两种天平动都是视觉效果。但是物理天平动就不一样了，那是月球真的在晃动。只是月球很圆，受力很均匀，这种晃动极其微弱。

但是，对火卫一福波斯来讲，这家伙是个歪瓜裂枣，它形状不规则。所以，福波斯几乎拥有太阳系之中最大幅度的天平动。这家伙是真的在摇头晃脑，不是视觉现象。摇头晃脑意味着什么呢？可以利用这一点来测量福波斯的质量分布，你不是想知道福波斯是不是空心的吗？这不就知道了嘛。

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