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• 歐洲最重貨運飛船“約翰內斯·開普勒”準備發射升空

  2011-2-15

  　　法新社巴黎2月13日電 歐洲準備在15日將一艘自動貨運飛船(ATV)發射升空。這是歐洲太空計劃中負載最重的一次發射，并將使歐洲的太空發射總次數達到歷史性的200次。

  　　名為“約翰內斯·開普勒”的貨運飛船將由一枚“阿麗亞娜-5ES”型運載火箭從法屬圭亞那庫魯航天中心送入太空，發射時間定于格林尼治時間15日22點08分。

  　　如果發射成功，科學家就更有理由希望ATV成為一種載人宇宙飛船的模板，從而使歐洲航天局與美俄中平起平坐。該ATV的重量超過20噸，其有效載荷是歐洲航天局發射史上最大的。

  　　與1979年由“阿麗亞娜-1”型火箭發射的重1.6噸的試驗衛星相比，這艘ATV是個龐然大物。

  　　飛行任務負責人克里斯·卡佩勒說：“我們將以2.8萬公里左右的時速飛行，而我們靠近國際空間站的速度為每秒7厘米，因此盡管我們以這一高速飛行，但我們實際上是在非常小心地接近國際空間站。”

  　　“約翰內斯·開普勒”是歐洲航天局為國際空間站建造的5艘ATV中的第二艘。

  　　第一艘ATV“儒勒·凡爾納”在2008年完成了一次完美的飛行任務，讓那些預言那次飛行要么是一場耗資巨大的焰火表演、要么以與國際空間站發生致命碰撞收場的科學家啞口無言了。

  　　如果一切順利，“約翰內斯·開普勒”將于23日與國際空間站對接。它載有7.1噸的燃料、物資、氧氣和一部科學實驗設備，裝載量是俄羅斯“進步”號貨運飛船的3倍左右。

  　　歐洲航天局說，此次飛行不會運載水，因為國際空間站上的6名宇航員已經有足夠的水。

  　　該ATV隨后將被用作儲物室，緩解國際空間站上擁擠的環境。它還將啟動自身的引擎，通過6個步驟來提高國際空間站的高度。

  　　國際空間站處于低軌道，但在地球大氣層外側的拖曳下，其高度正逐漸降低。它目前的高度大約為360公里，需要升至400公里左右。

  　　“約翰內斯·開普勒”將于6月4日與國際空間站分離，滿載垃圾、排泄物和廢棄的設施，自殺式地沖入地球大氣，在南太平洋上空燒毀。

  　　雖然歐洲航天局的無人飛行受到廣泛贊譽，但是它從來不具備載人航天飛行能力。歐洲航天局的宇航員一般都搭乘美國航天飛機和俄羅斯的“聯盟”號宇宙飛船。

  　　阿斯特里姆航天運載公司ATV2項目負責人奧利維耶·德拉布爾多奈說：“在ATV中，一些技術要素完全適合運載宇航員。”

  　　他說：“特別是對接系統和推進系統完全符合載人飛行安全標準，但是，要想載人，就需要多得多的東西，特別是一種能重返地球的太空船。”

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• 近年來機器人“進化”歷程

  2011-2-15

  　　近年來科學家們制造出各種類型和功能的機器人，在實踐中機器人也廣泛應用于火星科學探測、工業生產以及家庭生活等領域。但是，現有的大多數步行機器人看起來更像是一種雙腿僵硬的金屬怪物，距離人們的理想還有很大差距。美國佛蒙特大學科學家約什·邦加爾德近日對現有的多款著名步行機器人進行了分析和研究，并開發出一種計算機模擬系統，系統顯示機器人也可以像動物進化一樣逐漸學會更好地步行。

  　　1. 虛擬機器人原型虛擬機器人原型通過模擬系統，邦加爾德創作出一種虛擬機器人，這種虛擬機器人可以隨著時間的變化改變自己的形狀。最初，這種機器人身體像蛇一樣，沒有腿，靠腹部運動。邦加爾德的模擬系統根據機器人脊骨的每一個片斷采用了各種不同的運動算法。如果某種算法能夠成功地讓機器人更接近目標，就會被應用于下一個片斷。如果不成功，則被舍棄。在每個片斷中，成功的算法還將會隨著片斷的輕微修正進行驗證。當各種不同算法分別成功地適應各脊骨片斷的運動時，機器人就已進化出有效的運動模式。

  　　腹部運動功能進化成功后，邦加爾德開始為機器人增加腿部。隨著腿部的緩慢“生長”，模擬系統中的虛擬機器人的腿部運動開始從滑行到步行進化。邦加爾德介紹說，“緩慢生長的腿部使得算法(控制器)以機器人的語言去處理一個問題，即首先能夠擺動，然后再實現平衡。這種步行控制器與我們以前看到的有所不同。”這樣它就逐漸學會了如何更快地行走，并最終掌握了更加自然的步法當然，在現實世界中很難讓機器人改變它們的身體或讓其腿部生長，但邦加爾德利用樂高機器人研制出一個概念驗證版機器人。這款機器人擁有一個簡單的脊骨和四條腿。最初，一個額外的支柱幫助四條腿像蜥蜴一樣向外伸展，然而逐漸將它們收攏，最終機器人可以用腿站立起來。邦加爾德表示，這一原型顯示，真實的機器人也可以利用相似的過程進化出有效的步法。

  　　2. “大狗”運輸機器人“大狗”運輸機器人無論是兩條腿還是四條腿，步行機器人肯定比那些輪式機器人或非移動機器人更像動物。因此，步行機器人更容易融入人類的生活，它們也看起來更可愛，更酷。不過，科學家們研究機器人的腿部運動機制并不僅僅是因為它們看起來可愛，而是為了讓機器人更好地為人類服務。

  　　邦加爾德表示，“有腿機器肯定比那些輪式機器更擅長在崎嶇的山路上行走。”這就是為什么美國軍方能夠慷慨斥資數百萬美元資助波士頓動力公司研制“大狗”運輸機器人的原因。“大狗”是一種動力平衡四足機器人，載重能力達300磅(約合136公斤)，可以通過泥濘、雪地、冰面、煤渣等路面。“大狗”的四條腿如此逼真，讓一些人心里不安。即使在受到大力推擠的情況下，“大狗”仍然可以穩穩站立。邦加爾德的模擬機器人也顯示出相似的穩定性。

  　　3. “漫游者”機器人“漫游者”機器人征服崎嶇山路并不是研制有腿步行機器人的唯一目的。事實證明，步行機器人也適合長途旅行。垂直的腿部(相對的則是像蜥蜴一樣向外伸出的水平腿部)可以像鐘擺一樣前后擺動，有助于向前邁進。像人類一樣，機器人的這種運動幾乎不需要耗費能量。邦加爾德表示，“這種方式能效很高，這也是兩足性進化的原因之一。我們人類不用花太大的力氣就可以走很長的路程。”

  　　由美國康奈爾大學研制的步行機器人“漫游者”去年以14.3英里(約合23公里)的距離打破了機器人的步行記錄。“漫游者”盡管有四條腿，但從技術上講它屬于兩足機器人，因為它的腿是成對工作的。康奈爾大學研究團隊介紹說，“漫游者”的步法也許并不優雅，但它走2萬步所花掉的電費僅為1美分。

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• “納米帆-D”太陽帆飛行器成為飛行于地球上空的自由飛行器

  2011-2-15

  　　據國外媒體報道，美國宇航局馬歇爾航天飛行中心近日證實，2010年12月6日從“FASTSAT”微衛星上釋放出去的納衛星——“納米帆-D”太陽帆飛行器現已成為一個飛行于地球上空的自由飛行器。美國宇航局希望業余無線電愛好者能夠協助跟蹤“納米帆-D”的動向。

  　　美國宇航局“納米帆-D”太陽帆飛行器本來應按計劃于2010年12月6日從其母艦“FASTSAT”微衛星上釋放出去。但分析數據顯示，這一過程可能并未發生。美國宇航局甚至自己都懷疑“納米帆-D”是否已釋放出去。不過，馬歇爾航天飛行中心工程師此后通過對“FASTSAT”衛星的遙感數據進行分析發現，“納米帆-D”確實已脫離母艦衛星。美國宇航局近日宣布了這一發現結果。

  　　美國宇航局官方聲稱，地基衛星跟蹤項目證實了這一結果。馬歇爾航天飛行中心“FASTSAT”衛星項目經理馬克-伯德雷克斯介紹說，“我們知道，艙門已打開，‘納米帆-D’有可能已經自己彈出去了。今天早上，我們的飛行運營團隊證實，‘納米帆-D’現在已是一個自由的飛行物。這是一個驚喜。”

  　　“納米帆-D”是否仍在工作？

  　　不過，工程師們仍不能確定“納米帆-D”現在是否還在工作。為了證實這一點，美國宇航局官方向廣大業余無線電愛好者求助，請他們協助監聽“納米帆-D”的信號。“納米帆-D”的信號頻率為437.27兆赫。

  　　“納米帆-D”研究團隊希望，這顆納衛星能夠健康，而且能夠完成自己的任務，即展示太陽帆系統的性能。美國宇航局官方表示，這一技術將推動未來太空任務中太陽帆的發展。馬歇爾航天飛行中心“納米帆-D”項目首席科學家迪恩-阿爾霍恩表示，“對于我們團隊來說，這是一個好消息。我們正在焦急地監聽關于‘納米帆-D’健康的信號，想知道它是否按計劃在運行。我們希望能夠看到‘納米帆-D’健康運行，能夠看到它展開自己的太陽帆。”

  　　展開太陽帆：三天倒計時從母艦衛星釋放后，“納米帆-D”在環繞地球運行時，其內部的一個計時器開始三天倒計時。當計時器計數為零時，太陽帆開始展開。在五秒種內，“納米帆-D”將展開一個100平方英尺(約9.29平方米)的聚合物太陽帆。據美國宇航局官方介紹，如果展開成功，“納米帆-D”將在低地球軌道上運行70到120天。根據大氣環境的變化，運行天數可能有所變化。

  　　2010年12月6日，美國宇航局按計劃觸發了釋放動作，將“納米帆-D”從“FASTSAT”衛星釋放出去。在“FASTSAT”衛星上，還攜帶了許多其他的科學有效載荷。當時，研究團隊證實艙門已打開，相關數據也表明釋放成功。然而，進一步分析發現，沒有任何證據能夠證實“納米帆-D”位于低地球軌道上。因此，項目組曾經斷定，“納米帆-D”極有可能仍呆在“FASTSAT”衛星內部，釋放失敗。

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• 量子纏繞技術中的一個重要概

  2011-2-15

  　　念英、日、加、德四國科學家最近首次在硅元素中完成了100億個量子位元的量子纏繞，而該研究取得的突破預示著超高速量子計算機的誕生離我們越來越近。

  　　量子位元是量子計算的基礎單位，相當于傳統計算機中的“0”和“1”。據參與這項研究的多國專家組稱，這項有關硅應用的科研成果能夠與現有技術產生重要應用。基于量子位元的超高速量子計算機能夠一次性針對同一問題測算多個不同答案，而基于二進制算法的傳統計算機則只能同時進行一個動作。

  　　量子纏繞技術中的一個重要概念是：粒子能夠被串連成一種結構，在這種結構中，一個粒子狀態的改變會立即影響另一個粒子，即便這兩個粒子之間相隔數公里也不例外。

  　　研究組成員、來自牛津大學的斯蒂芬妮·西門斯介紹說：“觸發纏繞過程的關鍵是用強力磁場和低溫將‘轉子’排成整齊的序列。我們首先利用強力磁場和低溫條件在植入硅晶體中的磷原子的核外電子和原子核之間制造量子纏繞。這一過程將同時在大量磷原子上進行。核外電子和原子核共同構成了一個小磁體，每一個小磁體都能呈現一點量子信息。只要控制方法得宜，這些小磁體之間就可以通過精密測算的微波和射頻脈沖進行互動。”

  　　牛津大學的約翰·莫頓博士表示：“在硅元素中精確制造出100億個量子纏繞標志著我們邁出了關鍵性的一步。我們現在所面臨的挑戰是如何將這些量子纏繞連接起來制成硅質的、可升級的量子計算機。”

  　　這項研究成果已公布在《自然》雜志上。

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• 鉀鹽礦地下深處就是一座科學實驗室

  2011-2-15

  　　身在波爾比鉀鹽礦的肖恩·帕林和尼爾·羅利博士。鉀鹽礦地下深處就是一座科學實驗室。礦井的地道又高又寬，足以并排擺放兩輛路虎汽車。

  　　天體粒子物理學家帕維爾·馬耶夫斯基走進被塑料布包裹的ZEPLIN-III探測器波爾比鉀鹽礦位于約克郡荒野北部邊緣地帶，實驗室座落于地下0.68英里（約合1.09公里）處北京時間1月25日消息，一組天體粒子物理學家正在位于英國約克郡地下超過半英里(約合804米)的實驗室搜尋暗物質。暗物質非常神秘，一直就是最大的宇宙謎團之一，即使參加這項實驗的科學家也不確定暗物質是否真實存在或者最終能否發現這種物質。3月，實驗結果將浮出水面，如果如愿以償地發現暗物質，這一發現將徹底改變科學界的面貌。

  　　位于地下深處搭乘一個漆黑一片的狹窄貫籠，感受氣流在身邊迅速穿過，經過6分半的下降之旅，你便來到這個地下實驗室。實驗室最深處與地面的距離超過0.5英里，位于北約克郡荒野地下，溫度達到40攝氏度。如果出現任何差錯，你將困在充滿水的巖層下方，深度達到33名智利礦工被困礦井的兩倍。慶幸的是，這些礦工最終成功獲救。

  　　當然了，在冬季的早晨，搭乘貫籠進入波爾比鉀鹽礦的科學家并沒有這種擔憂。如果有此擔憂，他們無疑選錯了地方。為了成功完成尋找和研究暗物質的這項工作，他們只能進入地下深處，防止遭到轟擊地球表面的宇宙射線和輻射的影響。

  　　他們身穿橙色連體工裝，佩戴護脛，腳蹬安全靴，頭戴安全帽，帽子上裝有照明燈，身上還綁著一條大帶子，同時配備必需的自救設備 (緊急呼吸器)。雖然從裝扮上看，他們與礦工并無差異，實際上，他們的真實身份是物理學家，進入礦井的目的并不是為了尋找這座礦井的主產品——鉀鹽和巖鹽，而是尋找更為難于捉摸的暗物質。迄今為止，還沒有人證明暗物質真實存在。

  　　在礦井的底部，礦工朝著一個方向——朝向礦井一面——前進，科學家則朝著另一個方向前進，穿過一條長地道向地下前進。礦井的這部分呈蜂窩結構，地道的總長度超過600英里(約合965公里)。只要不想到上方的巖石和水，你不會得幽閉恐怖癥。地道內又高有寬，可并排容納兩輛路虎汽車。據一名煤礦礦工透露，由于地道主要是在巖鹽礦脈中挖掘，封閉的速度較為緩慢。這里的溫度較為適度，礦井內的鹽就在嘴邊，呼吸的空氣能夠感覺到鹽的氣息。

  　　進入前先吸塵科學家爬進一輛使用柴油機的路虎，其在制造上能夠在地下使用時保證消防安全。在前行了800碼(約合731米)后，他們將車停在旁邊的一個小地道內。這條地道通往一個采用膠合板結構的簡易交流區。來自上方的壓力導致這里開始出現裂縫，現正等待重建。

  　　在交流區暫作休息，喝一杯咖啡之后，他們沿著一條狹窄的通道繼續向下前進，進入一個更衣區。在這里，他們換上干凈的靴子和帽子，穿上一次性拉鏈式白色連體工裝。地下實驗室一定要保持潔凈，這也就是為什么他們在進入前就換上干凈的工作服。此外，他們還要穿過一個封閉的真空吸塵裝置，吸掉身上的每一粒塵土。形象地說，就如同洗了一個澡。完成這些準備工作之后，他們才可以進入實驗室。

  　　這個地下實驗室并不起眼，長300英尺(約合91米)，墻壁采用紫紅色防火涂料，看上去有點恐怖。頂部是滑行裝置，用于兩噸重的起重機運送重型設備，墻邊擺著大量測量設備、電腦顯示器、表盤、電線和儀表。中央是兩個主實驗儀器，表面上體現不出它們的重要性。它們將幫助科學家揭開宇宙的一個最大謎團。

  　　其中一個實驗儀器主要由一個巨大的盒子構成，體積70立方英尺(約合2立方米)，外面包裹著難看的透明聚丙烯塑料布，看起來似乎是最近才運到實驗室的，上沒來得及拆封。另一個實驗設備也是一個立方體，現已被大卸八塊，來自加利福尼亞州的一名教授正對其進行維修。這個設備由一系列框架構成，好似一個雞蛋切片機，它的電線很細，細到讓人不敢近距離觀察，唯恐一不小心摔倒，壓壞這個造價數千英鎊的設備。

  　　這兩個實驗儀器一個是暗物質探測器，被稱之為“ZEPLIN-III”，另一個是暗物質望遠鏡，被稱之為“DRIFT-II”，它們均在與時間賽跑，尋找在宇宙中占據重要位置的暗物質。科學家認為暗物質在宇宙的比重高達80%以上。

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