小火箭:細胞人類火箭與銀河,我們這個宇宙的功率之一
小火箭出品
本文作者:邢強博士
本系列共7783字,182圖。
預計閱讀時間:50分鐘。
全系列分為5篇。
本文是第1篇。
今天,我們聊一聊太空、軍事、科技和人體相關的各種功率。
速度,是空間除以時間之後得到的物理量。四方上下謂之宇,古往今來謂之宙。速度就是宇/宙的結果,同時也是宇宙對人類的永恆誘惑。
小火箭在1年前對咱們這個宇宙的已知最慢速度尺度與最快速度尺度,完成了一個跨越26個數量級的史詩之旅。
詳見《小火箭 | 星球人類子彈飛船與光:我們這個宇宙的速度尺度》。
本文是速度尺度的姊妹篇,應好友們之約,精心製作了功率尺度。
功率為單位時間的能量,也就是能量/時間。
按我們人類目前對宇宙的粗淺認識,在孤立系統中,能量既不能憑空產生,也不會憑空消失,只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體。
也就是說,在我們這個孤獨的宇宙,能量或許是永恆的,而時間則通常來說,也是接近永恆的。
那麼,今天的主角 功率 ,是能量/時間的結果,是一種永恆與另一種永恆相互作用所誕生的瞬間。
來吧!開始吧!讓我們從最纖微的震顫探索到最磅礴的浩瀚吧!
引力波,讓人類獲取了了解宇宙深處奧秘的新手段。
上圖為哈勃太空望遠鏡拍攝的正在碰撞的兩個巨大星系。星系的碰撞很有可能導致其中心出現超大質量的黑洞。而更為確定的,則是在這個過程中,將會誕生數十億顆恆星。
正在閱讀小火箭這份報告的好友們,身體中的一些元素,恰是在類似這樣波瀾壯闊的星系碰撞的過程中誕生的。
NGC 4038星系和NGC 4039這兩個螺旋星系在幾億年前就開始產生相互作用,是人類迄今為止發現的最為年輕的一對兒碰撞星系。
圖中左下和右上的兩個亮區是兩星系各自的核心區。棕色和墨綠色,是浩淼星辰;淡淡的藍色,是正在誕生的恆星映照的光芒;攝人心魄的粉色,則是仍在發光的氫。
這個過程中,引力波是在時空中被攪動形成的漣漪。
而環繞地球轉動的人造地球衛星,也有質量,因此理論上也能夠和地球相互作用,而產生引力波。
這個功率,就是本文的起始功率,其量級為10的-27次方,其值為:1.638。
1.638×10^(-27)瓦特,這是一顆1噸重的人造地球衛星在地球同步軌道(35786公里)上繞地球以23小時56分4秒的周期轉動時,引發的引力波功率。
伽利略探測器從木星傳回地球的信號功率量級。
公元1995年12月7日,協調世界時22點04分15秒,伽利略探測器完成了大部分的木星探測使命。
為進一步探測木星那鮮為人知的內部,同時為了避免探測器可能攜帶的地球生物污染歐羅巴星(木衛二)的冰下海洋,伽利略探測器毅然決然地執行了自殺式探測任務:
以47.81公里/秒的速度,一頭扎進木星的氣態表面。
代表了當時人類彈頭防熱製造最高水平的休斯公司,為伽利略探測器專門打造了防熱護盾。這個盾有152公斤重。
不過,這樣的高速,扎入太陽系已知最大行星的內部,所產生的高溫是驚人的。
228g的峰值過載,當地馬赫數Ma 53,展示了比洲際彈道導彈再入地球稠密大氣嚴苛得多的再入環境。
伽利略木星探測器防熱盾的駐點溫度,達到了驚人的1.55萬攝氏度!
隨後,伽利略探測器勇敢地拋下防熱罩(被1.55萬攝氏度的高溫燒蝕,此時的防熱罩只剩80公斤重了),同時打開減速傘,讓熾熱的木星大氣湧入探測器內部,以便詳細分析。
沒有任何防熱措施保護的伽利略號探測器,在失聯之前,向地球傳輸了58分鐘的數據。
最後一刻的數據,顯示她已經深入木星表面以內156.125公里處,此處氣壓相當於地球標準大氣壓的23.02倍,當地氣溫153℃。
這些極其寶貴的數據,是人類用了10年時間,耗費30多億美元,用伽利略探測器的生命換來的。
為確保盡量多地傳回數據,當時,探測器選擇了邊測量邊回傳,不緩存的策略。她用2台L波段發射機時刻不停地向地球以每秒128個位元組的速率回傳數據流。
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