NASA和韩国天文学和空间科学研究所（KASI）正准备测试一种新的方法来观察太阳，它位于新墨西哥沙漠的上空。 一个大到可以装下一个足球场的气球计划在2019年8月26日左右起飞，气球下面装有一个名为Bitse的太阳望远镜。Bitse是一种日冕仪，它是一种望远镜，用来阻挡太阳明亮的表面，以揭示其较暗的大气层，称为日冕。作为对日冕中电子的温度和速度进行观测的球载日冕仪的简称，BITSE试图解释太阳风暴是如何形成的。 太阳风暴是一股带电粒子流，不断地从太阳的外层大气中吹出来，冲刷整个太阳系。虽然科学家通常知道它在哪里形成，但它究竟是如何形成的仍然是个谜。但是，解开太阳风暴成因本质是预测太阳喷发过程的关键。太阳风暴有点像水的滑动：它的流动决定了太阳风暴是如何通过太空的。有时，风暴会撞击地球磁场，引发干扰卫星和无线电或GPS等日常通信系统的干扰。 NASA和KASI合作，展示了一种研究太阳风暴的新方法。当标准的日冕仪捕捉到日冕的密度时，BITSE还测量了太阳风中电子的温度和速度，以帮助理解将它们加速到每小时100万英里的强大力量。BITSE的气球飞行是测试和开发该仪器的关键一步，它将帮助科学家和工程师团队为未来的太空飞行改进他们的技术。 “这是一个能够测量这三种性质的日冕仪，你需要了解太阳风暴是如何形成和加速的，”位于马里兰州绿地的美国宇航局戈达德航天飞行中心的BITSE首席研究员Nat Gopalswamy说。通过改进日冕仪，BITSE进一步加深了我们对日冕本身的理解，即充满地球周围空间的太阳物质背后的驱动力，最终提高了我们预测太空天气的能力。 NASA和KASI的BITSE将从位于新墨西哥州萨姆纳堡的NASA哥伦比亚科学气球基地飞到大气层边缘。BITSE试图解释太阳是如何吐出太阳风暴的。 飞到大气层边缘 发射前，在凌晨时分，来自NASA哥伦比亚科学气球基地位于新墨西哥州萨姆纳堡的现场的技术人员将为气球的飞行做好准备，并将部分氦填充在大的塑料囊体中。气球是由聚乙烯制成的，和杂货袋的材料一样，它的厚度和塑料三明治袋差不多，但强度要大得多。当气球上升到高空，气压下降时，气球中的气体膨胀，膨胀。 BITSE将蜿蜒向上走到离地面35km的地方。在那里，它会平飞，拍摄太阳炽热的大气层。到今天为止，它将收集多达64GB的数据——相当于40部长电影。 BITSE的天空之旅始于日食。日冕仪的工作原理是模仿日食；就像月球一样，一个叫做“掩星”的金属盘阻挡了太阳，将日冕带到了聚光灯下。2017年8月21日，日全食、戈帕尔斯瓦米和他的团队在俄勒冈州的马德拉斯测试了仪器的关键部件。他们总共只花了两分钟的时间拍摄了50张照片，并展示了利用仪器特殊技术的挑战和优势。 现在，研究小组不再局限于在月球阴影下匆忙进行的研究。气球将把他们的仪器带到大气层边缘，在那里它将飞行至少六个小时。气球为进入这个区域提供了一种低成本的方式，允许科学家进行测量，并进行他们不能从地面进行的测试。在那里，BITSE可以用比地面更少的背景光收集图像，后者会干扰扰了对暗日冕的观测。 一种新型日冕仪 研究小组成员纳尔逊·雷金纳德在NASA位于马里兰州绿带的戈达德航天飞行中心的实验室里检查了该仪器。BITSE是球载日冕仪的简称，它是一种用来阻挡太阳明亮的表面，以揭示其较暗的大气层的特殊望远镜。 BITSE结合了几种重要的技术。首先，仪器有一个 独立的分光机构。 然后，有一个特殊的照相机，可以捕捉到特定方向的偏振光波。科学家们用这些照片来绘制电子密度，或者在日冕中有多少电子以及在哪里。 典型的日冕仪使用一个轮子，它通过偏振器滤光片循环，每个滤光片都指向不同的角度，并结合图像得到偏振光。BITSE的偏振摄像机逐像素分析观测结果，通过减少运动部件的数量，使过程更加可靠。 “我们把整个微偏光片粘在摄像机探测器上，所以我们不需要偏振轮，”戈达德公司的BITSE首席光学工程师龚乾（ 音译 ）说。 BITSE还有一个滤光轮，它可以阻挡除四种特定波长以外的所有电晕光。这些不同波长的比值为科学家提供了日冕测量中电子的温度和速度，即使在日食期间，他们也无法从地面获得这些数据。科学家们希望通过将焦点集中在先前未被观测到的日冕层上，这是太阳风暴形成的关键，从而收集到有关日冕起源的新线索。未来某一天，BITSE的改进版本将可以从太空进行测量，将观测时间从几个小时延长到几个月。 BITSE将在离地面35km以上的地方，在鸟类、飞机、天气和蓝天之上漂浮。龚说，海拔高度带来了独特的挑战。某些设计元素是气球飞行特有的，比如BITSE的温度敏感光学器件。机载加热系统将确保BITSE在上升过程中不会太冷。甚至他们在偏振滤光片上使用的胶水都经过精心挑选，既能提供良好的粘合剂，又能承受预期的温度。她解释说，由于每个像素的宽度为7.5微米，而人类头发的平均直径只有75微米，因此寒冷的上层大气可能会影响他们的数据。 在如此高的海拔高度，天空变得更暗；在大气层很薄的地方，很少有空气粒子散射光。与地面相比，这些条件对于日冕仪来说是更好的。不过，大气层的边缘比空间更亮。 戈达德的太阳科学家杰夫·纽马克说：“天空的亮度从根本上限制了我们所能看到的，并推动我们进入下一步的需要：太空观测。”Gopalswamy和Newmark一起带领团队将BITSE送上天空，距离太空更近一步，那里没有干扰的背景光。 作为一个真正的合作任务，BITSE拥有来自NASA和KASI的广泛贡献。NASA提供了主要的光学、机械、指向、通信和吊舱组件，以及任务的全面管理和启动，而KASI提供了过滤轮、仪器计算机和照相机系统，以及其他贡献。 崇高的目标 在BITSE飞行结束时，萨姆纳堡现场的技术人员将结束终止命令，启动分离仪器和气球的程序，打开仪器的降落伞，气球将上升破裂。一架在上空盘旋的飞机将监视气球的最后时刻，并传递BITSE的位置。几个小时后，日冕仪将从它开始的地方降落到地面。工作人员将开车进入沙漠，在一天结束时回收气球和吊舱。 BITSE的飞行数据将有助于科学家用来预测太空天气的模型。但该小组将寻找飞行来验证BITSE的设计和临近空间环境的性能。从他们对2017年8月日食的实地观察到今年的气球飞行，最后是航天飞行，这个团队继续将目光放得更高。 相关： Studying the Sun’s Atmosphere with the Total Solar Eclipse of 2017 NASA Team to Fly First-Ever Coronagraph Capable of Determining the Formation of the Solar Wind
作者：蒋迅 Source: NASA 这张照片猛地一看象是哪部电影里的探险家。其实他们不是电影演员，而是美国的宇航员。这七个人是参加美国 水星计划 的宇航员，他们正在美国空军的野外生存学校 ( U.S. Air Force survival school ) 里参加训练。他们身上披戴的是降落伞材料，由于在野外多日，没有刮胡子，所以显得很狼狈。美国航天局为了让宇航员在意外降落到遥远地方的情况下学会生存，所以专门进行这项训练。可见， 培训 一名宇航员是多么的不容易。 这里还有一个例子： 三名阿波罗宇航员接受野外生存训练 。
作者：蒋迅 本文已发表在《航天员》2018年第6期上。 从美国首次选拔非裔宇航员到第一位升入太空用了12年。以后又过了12年才有了第一位太空行走的非裔宇航员。这位幸运儿就是伯纳德·哈里斯(Bernard A. Harris Jr.)。 伯纳德·哈里斯(Bernard A. Harris Jr.) 来源：维基百科 哈里斯于1956年6月26日出生在德克萨斯州坦普尔市。在他的童年时，他的父母离异，母亲带领孩子们搬到回亚利桑那州外祖母的家里。有一天，外祖母在邮局看到一则广告，新墨西哥州的印第安保护区在招募小学教师。於是他的母亲又带着孩子奔到那里。他还记得，整个小镇上四五百人，只有他一家黑人，还有个别当老师的白人和西裔，其他都是印第安人。同学们都说着他们自己的语言。他们从来没有见过黑人。他们会好奇地过去摸他的头发。他就在这样的环境下过着自己的童年。与他母亲相反的是，他的父亲只上到10年级，所以他找工作的机会就很有限。这一点让他知道了读书的重要性。 来源： Youtube 他记得在11岁的暑假里，母亲带他回过一次休斯顿。他跟发小聊天时 谈到他们将来想干什么。发小说他将来想发财。小哈里斯感叹一声说，“真的？我从来没想过。”但既然说到发财，“我也想发财。”“那你觉得多少钱才叫多呢？”发小问他。他极力把这个数字想得很大，鼓起勇气回答说：“如果我有十万元，那就很多了。”要知道那是1960年代。这个数字确实是一个不小的数字。但他的小夥伴说出了心中的数字：“一千万，或一万万。”那天晚上，他独自回忆与小夥伴的那段对话。他意识到，他对自己的期待太低了。“我需要提高自己的期望。”这是他给年青人的一个忠告。 来源： Youtube 在他13岁那年，他目睹了美国宇航员成功登上月球，受到了全世界的举目。他从那时起就开始就给自己提出了一个常人不敢想的期望：他梦想着自己有一天也能成为一名宇航员。后来他的母亲又遇到一个心爱的人，他是德克萨斯的一名警察。於是，他们家又搬回到德克萨斯州。哈里斯就在圣安东尼奥市的萨姆休斯顿高中就读。在那里他积极参加科学实验、读书俱乐部和其他学校的活动。那时候电视上最重要的科学节目就是《星际旅行》（Star Trek）。他最喜欢的角色是伦纳德·麦科伊（Leonard H. McCoy）医生。那是他心中的英雄。哈里斯第一次看到麦科伊医生在太空中看病行医。他逐渐培养起对医学的兴趣。1978年高中毕业后，他进入休斯顿大学学习生物学。大学毕业后，他转入德州理工大学医学院学医并于1982年获得医学博士学位。在明尼苏达州罗切斯特市的著名医院 梅奥医院 （ Mayo Clinic ），他完成了住院医生的经历 (1985年)，从此以后他就可以成为一名内科医生了。与他轮班的医生库姆斯（Combs）曾经被NASA请去，协助宇航员从载人舱出来并为他们检查身体。他告诉库姆斯：“我想去NASA。”於是库姆斯把他介绍给梅奥的航空医学小组。小组长带着怀疑与他进行了一次交谈。最后，这位小组长拿起电话，接通了NASA一位负责人：“我这里有一个孩子，他想成为宇航员。请告诉我，他该做些什么。” 这个偶遇重新开启了他童年的航天梦想。於是他到NASA艾姆斯研究中心当上了一名研究员。他的工作主要是在肌肉骨骼生理学和废用骨质疏松症领域。这项研究显然对宇航员极为重要。他在1987年完成了这个资助的项目。接下来的一年，他接受了美国空军的航空学校的飞行外科医生的训练。他的职责包括空间适应的临床调查和制定长时间太空飞行的对策。当休斯顿那年公开招募宇航员的时候，他递交了自己的申请。1988年，NASA回答说，我们觉得你的申请很不错，但是我们还是选择了更合适的人选；同时我们愿意给你一个约翰逊宇航中心的职位。哈里斯很失望，但也心存一线希望。他决定转到约翰逊宇航中心任生物医学科学家和飞行外科医生，在那里他他对空间适应进行了临床调查并指定长时间太空飞行的对策。他在NASA艾姆斯研究中心和约翰逊宇航中心帮助他走进宇航员的梦想。 1988年，当NASA再次公开招募宇航员时，哈里斯毫不犹豫地再次递交了申请。终於在1990年1月，哈里斯被NASA 选中参加宇航员培训。跟他同时入选的还有华裔焦立中和现在的约翰逊宇航中心主任西裔女宇航员埃伦·奥乔亚。1991年7月哈里斯正式成为NASA宇航员。那年一共有六千多人申请，NASA只选出了23人。可见其竞争之激烈。他的故事告诉我们，有时候，失败是一个可以接受的结果，因为失败让你能重新评估自己，找到不足，从而让你进步。关键是，你不能让失败决定你的命运，而应该让失败重新塑造你。这就是他成功的秘诀。 来源： NASA 1991年8月，他作为任务专家执行了航天飞机的第STS-55次航班。这次飞行正好是航天飞机使用一周年。他在航天飞机上进行了一系列物理和生命科学实验。 来源：Youtube 他的第二次任务是作为STS-63航班的搭载指令长在1995年2月2日到11日执行的第一次俄国和美国的联合太空飞行。这次飞行的一个重要任务就是航天飞机与俄国的和平工作站会合（但不真地对接）。就是在这次任务中，他成为了首个太空行走的黑人宇航员。他回忆这个经历时，对亲眼看到的美丽地球印象极深。“这只有神才能有的视境。而我作为第一为非裔竟然得到了这个殊荣。”除了推送一颗人造卫星，他还有一个特殊的使命：为他的母校德州理工大学医学院拍摄一张地球的全景图。当时和另一位出舱的宇航员迈克尔·福勒（ Michael Foale ）已经完成了任务。福乐脚睬在机械臂上，哈里斯用两条绳子连在福勒的身上。哈里斯建议福勒给他拍一张举枪（gun up）的照片。哈里斯用手推福勒一把，使自己飘离福勒。当绳子用尽的那个瞬间他做出了举枪的姿势。遗憾的是，福勒没有拍到他摆出的姿势。他又尝试了两次后，终於得到了一张完美的照片。完成了所有任务之后，他们开始往回收拾工具。他突然感觉自己是如此之小，航天飞机在大气层的边缘上以17500英里/小时的时速围绕地球飞行，如果有一架外星人的飞船飞过，可怕他们也无法发现自己。但他又意识到自己正在做出一个壮举。他是世界上仅有的到达过太空的350人之一，他是世界上仅有的太空行走的70人之一，他是仅有的15位进入太空的非裔美国人之一，而在这次飞行中，他成为了第一位执行太空行走的非裔美国人。这样的成就都是因为他童年的那个梦想。 1996年，他获得了德州大学医学分校的生物医学的硕士学位，并在这段时间里考取了私人飞机和员和潜水员的执照。 1996年4月，他离开NASA，但仍然从事航天方面的事务。他做过SPACEHAB的副总裁和Space Media的副总裁。后者现在是联合国教育项目的一部分。现在他是一家投资公司的总裁和CEO。 哈里斯被授予过很多奖励，其中有莫尔豪斯学院、纽约州立大学石溪分校、新泽西理工学院和休斯顿大学的荣誉博士学位，以及NASA太空飞行奖章、NASA荣誉奖章、NASA平权奖章、NASA杰出领袖奖章等等。 来源： City of Arlington 现在，他有了自己的基金会，致力于教育下一代青少年。有一句话是他常对他们说的：“我是一位具有无限可能的无限存在者”（I am an infinite being with infinite possibilities）。他要告诉他们，每个人出生的时候都是带着多方面的天赋和做任何想要做的事情的能力来到这个世界的，再加上后天的努力和学习而发展了其他的技能。更重要的是，每个人来到这个世界上都必有他的用武之地。而每一位年青人需要做的就是去找到自己的用武之地。一旦这个地方被找到了，他将改变世界。
\0 Predicting Malaria Outbreaks With NASA Satellites In the Amazon Rainforest, few animals are as dangerous to humans as mosquitos that transmit malaria. The tropical disease can bring on high fever, headaches and chills and is particularly severe for children and the elderly and can cause complications for pregnant women. In rainforest-covered Peru, the number of malaria cases has spiked. In the past five years, the country has had on average the second highest rate in the South America. In each of the years 2014 and 2015 there were 65,000 reported cases. Containing malaria outbreaks is challenging because it is difficult to figure out where people are contracting the disease. As a result, resources such as insecticide-treated bed nets and indoor sprays are often deployed to areas where few people are getting infected, allowing the outbreak to grow. To tackle this problem, university researchers have turned to data from NASA’s fleet of Earth-observing satellites, which are able to track the types of human and environmental events that typically precede an outbreak. With funding from NASA’s Applied Sciences Program, they are working in partnership with the Peruvian government to develop a system that uses satellite and other data to help forecast outbreaks at the household level months in advance and prevent them from happening. Tracking Mosquitos Anopheles darlingi mosquitoes are most responsible for spreading malaria in the Peruvian Amazon. Credits: copyrights Fábio Medeiros da Costa, via Flickr (CC BY-NC-SA 2.0) License terms In the Amazon, the Anopheles darlingi mosquito species is most responsible for spreading malaria, which is caused by single-celled parasites called Plasmodia . Females (and only females) ingest the parasite upon feeding on the blood of an infected human and can pass it on to the next human it feeds on. “Malaria is a vector-borne disease, which means you have to have a vector, or mosquito, in this case, transmit the disease,” said principal investigator William Pan, an assistant professor of global environmental health at Duke University. “The key to our malaria forecasting tool lies in pinpointing areas where prime breeding grounds for these mosquitos overlap simultaneously with human populations.” Predicting where these mosquitos will flourish relies on identifying areas with warm air temperatures and calm waters, such as ponds and puddles, which they need for laying eggs. Researchers are turning to the Land Data Assimilation System, or LDAS: a land-surface modeling effort supported by NASA and other organizations. NASA satellites, such as Landsat, Global Precipitation Measurement, and Terra and Aqua, serve as inputs for LDAS, which in turn provides ongoing information on precipitation, temperature, soil moisture and vegetation around the world. While not identifying puddles and ponds outright, LDAS shows where they are very likely to form. For example, flooding may overflow riverbanks or heavy rains can saturate the soil, allowing water to pool. “It’s an exercise in indirect reasoning,” said Ben Zaitchik, the project’s co-investigator responsible for the LDAS component and an associate professor at Johns Hopkins University’s Department of Earth and Planetary Sciences. “These models let us predict where the soil moisture is going to be in a condition that will allow for breeding sites to form.” A map showing the rivers the Peruvian Amazon and surrounding areas. Precipitation and other environmental conditions affect river height, which can impact the number of mosquito breeding sites along their banks. Credits: NASA's Scientific Visualization Studio Through satellite-derived vegetation and land cover maps, LDAS also tracks another major indicator for future malaria outbreaks: deforestation, in particular when road development is involved. When roads are built, bulldozers dig ditches to dispose of trees and other vegetative waste; when filled with rainwater those ditches become mosquito breeding sites. When infected people traverse these roads and transmit the disease to Anopheles darlingi , an outbreak can occur. Tracking Humans While LDAS tracks weather and deforestation to identify emerging mosquito populations and future outbreak hotspots, reported malaria cases place the infected on the map. But for the purposes of predicting an outbreak, that map doesn’t tell a complete story. In Peru, malaria is diagnosed and treated at health posts scattered around the country, and resources are dispatched to those posts to contain outbreaks. The problem with this approach to containment, according to Pan, is that the health post where a person seeks treatment isn’t always near where he or she contracted the disease. That’s because those who are at greatest risk for malaria spend several months of the year logging or mining, which often sends them on journeys far from their homes. Finding where people are getting infected forms the crux of the malaria forecast system, and Pan is developing a regional-based statistical model and a more detailed agent-based model to target these hotspots. For the regional model, reported cases of malaria are incorporated along with population estimates for each county and assumptions about where people are traveling based on seasonal migration studies. Integrating environmental data through LDAS not only places mosquito populations on the map but also helps to inform human movement, for example, by detecting rising rivers during the rainy season. “It’s much easier to float logs down a river when its high, and at the same time mosquitos thrive because pockets of water emerge along the riverbank,” Pan explained, “so these types of conditions correspond with high malaria risk.” The regional model will provide a big-picture look at how humans, mosquitoes, and the disease are located and where they’re headed based on how those variables interact. At the same time, the agent-based model—named because it models the behavior of every agent, or every human, mosquito, and malaria parasite within an area—will zoom in on a tighter geographic space by utilizing high-resolution hydrology data and by homing in on neighborhoods and the movement of people. In combination with LDAS data, the model will run a simulation to assess the probability of when, where and how many people are expected to get bitten and infected with the disease. Preventing an Outbreak According to Pan, the two models will be used to project forward 12 weeks and pinpoint, down to the household level, where the disease is predicted to take hold. The models will also simulate what would result from any one of several actions, from handing out bed nets and sprays that can reduce human-mosquito contact to administering preventive anti-malaria treatment that can stop transmission. Based on the results, the ministry of health can carry out the optimum plan. Bed nets create a physical barrier against mosquitoes for people sleeping beneath them. Credits: U.S. Peace Corps The agent-based model’s ability to make projections down to the household level allows for resources to go where they’re needed. It would be a marked turn from the government’s current method, which is to distribute resources broadly, sometimes to areas that may not need them. “Instead of treating 100 percent of the community, we could focus vector control in certain households or specific areas of the community,” Pan explained. “It’s a targeted strategy that can achieve the same reduction in malaria, but at potentially lower cost and with a more rapid response.” As the project enters the third of its three-year grant, Pan and his colleagues continue to refine the models. He estimates the forecasting tool could be ready for use within a few years. The Peruvian government is already working with Pan to familiarize itself with the system, particularly as it begins its Malaria Cero program, which aims to eliminate the disease by 2021. Other countries, including Colombia and Ecuador, have expressed interest. While this project is focused on malaria, Pan noted that one of the advantages of the tool is its adaptability, as the LDAS and population models can be used for tracking not only malaria but also a number of other diseases, such as Zika and Dengue. “I think that government health agencies will find not just one but many uses for the system that can benefit a lot people,” he said. “That’s always been our goal.” By Samson Reiny NASA's Earth Science News Team Last Updated:Sept. 13, 2017 Editor:Sara Blumberg Tags: Aqua Satellite , Benefits to You , Earth , Goddard Space Flight Center , GPM (Global Precipitation Measurement) , Hazards , Landsat , Terra Satellite \0 \0 https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/using-nasa-satellite-data-to-predict-malaria-outbreaks \0
NASA: let's say something to Voyager 1 on 40th anniversary of launch August 15, 2017 NASA says Voyager 1 was the first spacecraft to detect lightning on a planet other than Earth - Jupiter NASA is seeking suggestions from the public for a message to beam far, far out into space to the probe Voyager 1 in time for the 40th anniversary of its launch. The US space agency wants input via Twitter, Instagram, Facebook and other social media , and the public will vote on what short message we on earth should send to the intrepid, overachieving little space traveler. NASA said on its website that people have until August 15 to make submissions of a maximum of 60 characters. NASA, its Jet Propulsion Laboratory and the Voyager team will cull them, and the public will vote to pick the winner to send toward Voyager 1 on September 5. That probe is now almost 13 billion miles from Earth. It is the most distant human-made object ever. And it is the first spacecraft to enter what is known as interstellar space. NASA defines this as beginning where the sun's flow of material and its magnetic field stop affecting its surroundings. Voyager 1 was launched on September 5, 1977, and a sister ship, Voyager 2, actually went up about two weeks earlier. Both traveled on Titan-Centaur rockets. The mission of both was study the solar system's giant, gaseous outer planets: Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune. Saturn and its main rings as seen in this NASA photo are among the wonders visited as part of the Voyager space probe missions Voyager 2 went up first because its trajectory was a longer, slower one. It is now almost 11 billion miles from home. The resumes of both on a project that was never designed to last so long or reap so much treasure are simply eye-popping. For instance, NASA says Voyager 1 was the first spacecraft to detect lightning on a planet other than Earth. It was on Jupiter. And both Voyagers found suggestions of an ocean beyond Earth. This was on Jupiter's moon Europa. The list of other achievements is long. Explore further: Voyager spacecraft still reaching for the stars and setting records after 40 years
The Ocean Biology Processing Group (OBPG) produces and distributes a standard suite of ocean color products for all compatible sensors at Level-2 and Level-3, plus sea surface temperature (SST) products from MODIS. The OBPG also produces a suite of Level-3 evaluation products. Descriptions and references for these standard and evaluation products are provided on http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cms/atbd .
2014年NASA新启动5项地球科学任务 美国国家航空航天局（ NASA ）将在 2014 年启动 5 项地球科学任务，通过发射 3 颗卫星携带 5 个观测仪器，利用新的技术来监测不断变化的地球。其中 2 项任务是发送监测仪器到国际空间站，观测海洋表面风力、云和气溶胶，标志着 NASA 第一次使用轨道实验室作为地球观测平台，一系列新的仪器也将第一次从空间站常规观测地球。 NASA 局长 Charles Bolden 称新的任务虽然是聚焦地球，但却在为未来的小行星与火星任务做准备。随着 2014 年 5 项新的任务启动，将是我们重新认识地球的一年，将会与之前的理解有显著的不同。这也是 10 多年来 NASA 首次在一年内实施 5 项地球科学观测任务。 （ 1 ）全球降水测量（ GPM ）核心天文台 2014 年第一项新的任务是 NASA 与日本宇宙航空研究开发机构（ JAXA ）开展的国际合作项目全球降水测量核心天文台，预计在 2 月 27 日发射。 GPM 平台组成的对地观测星座，将对地球上的降水进行相关的测绘任务，对全球范围内每 3 个小时的降雨、降雪进行实时的观测和记录，提高我们对气球变化、全球水循环、水资源管理与天气预报的认识。 The first new NASA Earth science mission of 2014 is the Global Precipitation Measurement (GPM) Core Observatory, a joint international project with the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Launch is scheduled for Feb. 27 from Japan. Image Credit: NAS （ 2 ）测量海面风速和风向的快速散射仪（ RapidScat ） 水是一切生命活动的基本需求。我们必须了解水和大气、海洋和陆地之间水分的传输与转移细节，来预测变化的气候和可利用的水资源。 NASA 计划 6 月搭乘太空探索技术公司（ SpaceX ）“猎鹰” -9 火箭与“龙”飞船从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射，向国际空间站发送被称为“快速散射计”（ RapidScat ）的雷达散射计，用来测量海面风速和风向，主要用于气象预报、海洋和飓风监测等。 RapidScat 将获得重要的水循环数据，测量海水表面盐度变化与地下水含水层变化，数据将及时提供给美国国家海洋与大气管理局（ NOAA ）和其他机构来改善飓风强度预测。国际空间站作为一个独特的平台已经在科学研究与技术发现方面发挥了超过 13 年的作用，它的中倾斜轨道可以在当地时间持续对约 85% 的地球表面进行观测。 The first of two 2014 Earth science missions to the International Space Station, ISS-RapidScat will extend the data record of ocean winds around the globe, a key factor in climate research and weather forecasting. ISS-Rapidscat is set to launch in June. Image Credit: NASA （ 3 ）轨道碳观测（ OCO-2 ） NASA 将在 7 月从加利福尼亚州的范登堡空军基地发射轨道碳观测（ OCO-2 ）卫星，加强对气候变化中二氧化碳作用的认识。 OCO-2 将替代 2009 年发射失败的 OCO-1 ，对导致全球变暖的温室气体进行研究，试图在地面、空中、海上等平台对碳排放、碳循环进行精确地测量，提高对温室气体的自然来源与人为排放的理解。 The Orbiting Carbon Observatory (OCO)-2, set to launch in July, will make precise, global measurements of carbon dioxide, the greenhouse gas that is the largest human-generated contributor to global warming. Image Credit: NASA （ 4 ）云 - 气溶胶传输系统（ CATS ） 2014 年 NASA 地球科学任务部的第 4 次计划任务是在国际空间站上安装云 - 气溶胶传输系统（ CATS ）激光雷达，将提供云层结构和高度的细节数据，实现低成本快速监测地球大气层、污染及云层。气溶胶对人类健康和全球环境均有较大影响，对其进行观测具有重要意义。 CATS 任务还将帮助 NASA 验证激光雷达技术，该技术已经在空基应用中使用但从未在轨使用。 CATS 计划在 9 月从卡纳维拉尔角搭乘“猎鹰” -9 火箭抵达国际空间站。 The Cloud-Aerosol Transport System instrument shown here is scheduled to launch in September on a SpaceX ISS commercial resupply flight. (Photo courtesy NASA) （ 5 ）土壤湿度主被动探测卫星（ SMAP ） NASA 计划在 11 月发射 SMAP 卫星对土壤湿度进行测量，从而获得高分辨率全球土壤湿度图，提供土壤冻融状态的指示迹象，加深对水循环、能源与碳循环的理解，支持地表水资源管理决策需求，此外还将用于农作物生产力、农业气象预报，以及洪水与干旱灾情监测。 SMAP 将是美国国家研究委员会（ NRC ） 2007 年地球科学十年调查中的最高优先级地球科学任务的首次发射。 SMAP 卫星携带了一台辐射计和一台 L 频段合成孔径雷达。 NASA's Soil Moisture Active Passive (SMAP) mission will track Earth's water into one of its last hiding places: the soil. SMAP soil moisture data will aid in predictions of agricultural productivity, weather and climate. SMAP is scheduled to launch in November. Image Credit: NASA 由于 RapidScat 和 CATS 这 2 个仪器发射到空间站，将使得国际空间站进入它自己作为研究地球系统与全球变化的重要平台，这是国际空间站成为全球地球观测网络一部分的开始， NASA 还将利用研究飞行器装备先进的传感器，以促进地球科学研究。 2014 年 NASA 主持的 12 次飞行计划将研究极地冰盖、城市空气污染、飓风、生态系统健康，其范围覆盖美国、中美洲和南美洲、南极洲与北极圈。在 2014 年，由 NASA 应用科学计划资助的项目将解决在墨西哥湾、美国西南部缺水区和湄公河三角洲洪水管理的生态系统问题。 NASA 的地球科学技术办公室将测试新的传感器，以提高湖泊与水库水位、二氧化碳、陆地生态系统，以及自然灾害的监测。 参考文献 ： http://ens-newswire.com/2014/01/23/nasa-to-launch-five-earth-science-missions-to-space-in-2014/ http://www.nasa.gov/content/overview-a-big-year-for-nasa-earth-science/#.UuHZ_rKS2Ma http://thinkprogress.org/climate/2014/01/23/3199111/nasa-missions-research-earth/ 资料提供： 中国科学院遥感与数字地球研究所；中国科学院国家科学图书馆兰州分馆/中国科学院资源环境科学信息中心 网址：http://www.radi.ac.cn/dtxw/qysm/201403/t20140303_4043733.html
作者：蒋迅 奥巴马向凯瑟润·强森授予总统自由勋章 Source: 白宫 2015年11月16日，美国总统奥巴马宣布了总统自由勋章获奖人名单，其中之一是NASA数学家凯瑟润·强森。这位被称为“穿裙子的计算机”的妇女没有证明过什么猜想，也没有以她命名的定理，那么她是怎样一位数学家呢？让我们来读一读她的故事吧。 本文发表在《航天员》2015年第1期上。 凯瑟润·强森（ Katherine Johnson ）女士 Source: NASA 现在当人们谈到“Computer”时，理所当然地把它想成是一个电子设备，人们更倾向于相信计算机的结果而不是由人工计算的结果。但是在电子计算机出现的初期时，人们更相信人工计算，而不是电子设备。那时候甚至有一个职业就是“computer”。今天要讲的就是一个“computer”的故事。这个“computer”就是凯瑟润·强森（ Katherine Johnson ）。作为一位女性非洲裔空间科学家和数学家，凯瑟润·强森女士是值得一篇传记的，因为她的勇气和毅力以及她对NASA早期科学计算和电子计算机时代的特殊贡献应该成为在技术行业的女性和少数民族学习的榜样。 凯瑟润女士出生于1918年8月26日。她原来随父母姓“寇尔曼”（Coleman）。她的母亲原来是一个教师，后来辞职在家专心抚养子女。他的父亲是一个农民，只有小学六年级文化。但是他坚持要让自己的孩子都能上大学，他总是对他的孩子们说：“你们会进大学的”。但她根本不知道大学是什么。她的父亲还说过：“你像其他人一样好，但你不比其他人更好。”她记住了。从此没有自卑感，因为她“跟别人一样的好，虽然没有更好”。在她的老家，非洲裔孩子最多只能上到八年级。於是，父亲把全家搬到离乡村老家125英里之外的“西维吉尼亚有色人种学院”（West Virginia Colored Institute）所在地印斯逖突特市（ Institute, West Virginia ），为的就是让他的子女们可以接受教育。在那里，父亲把妻子留下来，照顾孩子们，他自己则返回老家继续去赚钱。他必须外出找兼职工作，他去做过伐木工，终於找到了一份旅馆的清洁工工作，一个月的工资是100美元，可以维持一家的支出。而他们则在每个暑假回到老家去帮助父亲。这样的生活一直持续了八年。最后他的四个孩子都上了大学。 凯瑟润上过的西维吉尼亚大学 从小，凯瑟润就喜欢数学，可以轻易地解代数方程。她相信自己的数学天赋来自她的父亲。她记得父亲特别会心算。只要给他口头出一个算术题，他就能心算出答案来。他看着一棵树，就可以说出他能从中得到多少木材。凯瑟润6岁上小学时直接进入二年级，又跳过五年级，14岁就从西维吉尼亚州立高中毕业。在学校期间，老师们都知道她有极强的求知欲望。人们时常看到她回家的路上和校长一起。她从校长那里得知了很多恒星和星系。1932年，她进入“西维吉尼亚州立学院”（West Virginia State College）学院。“西维吉尼亚州立学院”就是原来的“西维吉尼亚有色人种学院”，现在已改名为“西维吉尼亚州立大学”（ West Virginia State University ）。她还得到了全额奖学金。一开始，她并不知到自己的数学天赋，她选择的是法语专业。在大一的时候，她遇到了一位识才的数学教师克雷敦（ W.W. Schiefflin Claytor ）博士。克雷敦是美国历史上第三位非裔数学博士（1933年）。他对她说，“如果我教的哪门课里没有你的话，我一定要找到你。”就这样，在大二大下半年时，她又加上了一个数学专业。克雷敦专门开了一门课“解析几何”（analytic geometry），教师里只有师生两人。现在的公立学校恐怕难以想象会为一个学生开一门课。克雷敦在这里工作不到四年，正好是凯瑟润在那里学习的四年。但就是这门课和这位老师为美国航天事业做出了意想不到的贡献。这是后话。她记得，老师走进教室开始讲课。他知道她学到哪里了，下面该讲什么了。克雷敦说她是做研究数学家的材料。“我将帮你做好准备，”老师对她说。她问老师：“那是一个什么职业？”老师没有正面回答，只是说，“那是需要你自己去发现的事情”。所以从那时起，她就开始梦想着当一名研究数学家。 凯瑟润的毕业照 1937年，18岁的凯瑟润从“西维吉尼亚州立学院”获得法语和数学两个学士学位，并获得 拉丁文学位荣誉 （ summa cum laude ）。大学毕业后，她开始在维吉尼亚、西维吉尼亚和马里兰当中小学教师（1936年至1952年）。她还记得她的起薪是每月65美元。当时美国正处於大萧条期间，工作很不容易找。有一天，她突然受到了一个电报，说如果她能弹钢琴，就可以雇佣她。她不知道这个电报是从哪里来的，於是求救于她在大学时的老师。原来有一所小学需要一位法语教师，但还必须能弹钢琴。她的老师记得她会弹钢琴，就把她推荐给那所小学了。就这样她教了两年的法语和音乐。 在去那所维吉尼亚的学校的路上，凯瑟润第一次感受到了种族歧视。公交车在进入维吉尼亚时，司机要求所有的有色人种都到后排去。凯瑟润一动不动，直到司机有礼貌地请到她。出发前，她母亲就警告过：“记住，你是去维吉尼亚。” 1939年她与一位教师结婚。从她的访谈中可知，其实他们早就结婚，但一直没有公开，因为那时美国对已婚妇女当教师是有歧视的。他们一共生了三个孩子，但仍不想放弃自己的梦想。这也是他父亲的期待，因为他希望凯瑟润能成为“比小学教师高一些的老师”。新婚一年后，她上了以白人为主的“西维吉尼亚大学”数学系做研究生。她是校园里唯一的女性黑人学生，因此常常招来另类的目光。尽管她不在乎这些，但还是由於她的丈夫得了癌症，她不得不放弃学业，再次当老师以维持家庭开支。先是替先生完成课时，然后转到其它几所中小学。 一次偶然的机会让她证明了她其实比别人更好。1952年暑假里，她和全家到纽波特纽斯市去参加姐姐的婚礼，纽波特纽斯市离NASA兰利中心非常近。从姐夫那里，她得知NASA正在招收黑人妇女，他们希望招到数学家。为了实现凯瑟润的梦想，她和丈夫立即决定搬到纽波特纽斯市。不过，当年的名额已经满了。她不得不等待一年。在此期间，她在维吉尼亚州纽波特纽斯市的一所公立学校做代课教师。 因为不能确定NASA的工作，她也申请了一些其他的工作。就在NASA正式通知她去上班的前一天，她也受到了当地一所学院的职位，是一个项目的主任。她必须做出一个决断。她曾经梦想过当大学老师，这也是她父亲对她的期待，但她更想当一名数学家。那所学院的院长提出给她的工资与NASA持平，希望她能接受。但是当研究数学家的愿望让她放不下NASA的机会。她毅然决定接受NASA的职位，尽管那只是一个初级计算者（Junior Computer）的职位。 1953年6月，她被NACA（NASA的前身）兰利中心作为合同工雇员雇佣，工作就是与其他一群妇女进行数据处理。NASA早在1935年就有这样一群妇女，不过那时都是白人。1940年代开始才开始有了黑人。专门招募黑人是美国联邦政府平权运动一种努力。按照那个年代的规定，NASA把她们分为两个小组。两组做着完全一样的事情。她所在的小组有十三四个人，都是黑人，都是大学毕业。她把这群人称为是“穿裙子的虚拟计算机”。她们要做的就是读飞机的黑盒子里的数据，然后进行数学计算，比如算出速度和压力，然后画到图表上。这些数据可以帮助NASA工程师进行空气动力学研究。事实上，她的真正职称就是“计算者”（Computer），这个词在当时不是我们现在意义上的电子计算机。当时电子技术才开始使用。人们普遍更相信数学家的大脑。而NASA更希望妇女来完成这件事，因为他们认为妇女会比较细心，不易出错。有一次，一架飞机奇怪地失事了。通过解读飞机的黑盒子，她们发现飞机下方有大量的气流，到了飞机无法承受的地步。从此以后就规定了两架飞机的纵向距离至少要1000英尺。 凯瑟润回想起上大学的时候自己不知道研究数学家是干什么的。老师说她必须自己去发现。她开始有些明白了。也许这原来就是老师说的那个职业？这个职业很适合她，她开始喜爱她的工作。 卫星轨道计算公式 更大的机会还在等待凯瑟润。上班两个星期后的一天，凯瑟润被叫到一个全部是男性工程师的飞行力学研究室里去帮忙。凯瑟润在解析几何上的知识使得她的那些男性长官看到了她的价值，最后竟然“忘记”让她回到那群妇女之中去。“我们写出了我们自己的课本，因为那时根本没有关于空间的课本。”他们从自己所知道的一点点知识开始写，经常需要找出以前的教科书去查几何学定理。她说她有些幸运。但其实，这个幸运来自她坚实的几何知识的积累。这真要感谢那位“西维吉尼亚州立学院”的数学教授。 凯瑟润与同事合影（1970年） 尽管那时候种族歧视和对妇女的歧视还比较普遍，凯瑟润尽量忽略这样的事情。另一方面，在NASA，种族歧视不严重。大家都在忙禄于科研，完成任务是第一位的。“我知到有种族隔离，但我没有感觉。对我没有影响。如果真有，你就去适应它。”她坚持要参加从来没有女性参加过的一些会议。她会问，她能否去。对方说，还没有妇女参加过。她就接着问：有法律禁止妇女吗？没有。“OK，我要去”。於是她开始参加相关的会议。她说自己做 了这些工作，因此有权参加这些会议。 1961年5月5日，NASA宇航员艾伦·谢泼德（Alan Shepard）乘坐自由7号载人飞船进入太空，整个飞行历时15分28秒。这是他的飞行轨道。 1958年，NACA改名为NASA，而凯瑟润则与工程师们一起成为了“空间任务组”（Space Task Force）的一员。凯瑟润从“飞行力学研究室”调到“太空飞行器控制研究室”。她的职称已经是“航天技师”（Aerospace Technologist）。那时候的轨道模型都是二维抛物线型的，也就是我们通常说的弹道再入，所以比较简单。当说到一个载人舱要落在一个什么地方，人们其实需要知道的是再入点和再入倾角。她需要做的就是从指定的降落点一点一点退回去，直到找到那个轨道上的再入点。只要误差在 ε 允许范围之内，就不会出那个范围。“但是如果再入倾角差上几度或者速度差一点，那就回不来了，”她说。“这是我的长处”，她自信地说。她负责计算了1959年第一位进入太空的美国宇航员艾伦·谢泼德（Alan Shepard）的再入轨道和他在1961年“水星计划”中的发射窗口。她为宇航员们绘制了在万一电表失灵情况下使用根据恒星来实现的导航图。后来的飞行越来越复杂，变量也越来越多，不但要考虑飞船的位置，从哪里起飞，在哪里降落，地球和月亮的自转等，还要考虑飞船的姿态控制、降落伞、反向火箭等等因素。人工计算越来越不现实。1962年，NASA买了一台一间屋子大小的计算机，第一次用电子计算机计算了 约翰·格伦 （ John Glenn ）的轨道。计算机可以算得又多又快，但人们对这项新技术还是不太放心，特别是格伦不放心。格伦要求NASA指派凯瑟润验证电子计算机的数据是否正确。“如果她得到计算机得到的结果，我就去。”凯瑟润强调是集体努力的结果。但是显然是凯瑟润的计算能力和结果准确度帮助NASA建立了对新电子技术的信任。 NASA早期人工计算机 凯瑟润也开始使用电子计算机进行计算了。1969年，她计算了“阿波罗11号飞船”飞往月球的轨道。这个计算要更复杂得多，其中包括月球落地舱和轨道舱的对接。当尼尔阿姆斯特朗踏上月球的时刻，她正在波科诺山（Pocono Mountains）上参加一个联谊会议。她在那里观看了电视。她跟全世界收看电视的人们一样激动，但她又显得格外平静。对她来说这似乎只是一个例行公事罢了。其实她这个“计算机”当时非常的紧张。“我做了全部的计算，我知道我的计算是正确的，”她说，“但是就像开车一样，任何事情都可能发生。我不希望有任何事情发生。”在“阿波罗计划”结束后，她继而参加航天飞机计划，地球资源卫星和火星任务等。 凯瑟润一共在26篇科学论文里署名。在1960年代，一般不会有“女性计算机”能够被作为共同作者写上论文的。所以她能够被当作共同作者之一具有重要意义。比如下面这篇NASA技术报告： “The Determination of Azimuth Angle at Burnout for Placing a Satellite over a Selected Earth Position” 1960. Authors: T.H. Skopinski, Katherine G. Johnson 凯瑟润获得过很多褒奖：1967年的“NASA月球轨道器和执行小组奖”（Lunar Orbiter Spacecraft and Operations team award - for pioneering work in the field of navigation problems supporting the five spacecraft that orbited and mapped the moon in preparation for the Apollo program）和“阿波罗集体成就奖”（Apollo Group Achievement Award），其中第二项奖使她得到了在“阿波罗11号”上飞行过的300面国旗中的一面；1971年、1980年和1984年至1986年的“NASA兰利研究中心特别成就奖”（NASA Langley Research Center Special Achievement award）；1998年纽约明代尔州立学院名誉博士学位；1999年西维吉尼亚州立学院杰出校友；2006年首都学院名誉博士，2010年奥多明尼昂大学名誉博士。 1956年凯瑟润的丈夫因脑癌去世。1959年，她与美国空军中校詹姆斯·强森（James A. Johnson）结婚。从此随夫姓强森至今。1986年，她从NASA退休。退休后，她和她的丈夫居住在纽波特纽斯市一个老年公寓里。她有六个孙子和孙女，及四个重孙。她平时弹钢琴、打桥牌，或做拼图游戏。她在一家教会的唱诗班里歌唱了五十多年。有时，她会到学校去演讲，或在NASA频道里接受中小学生的提问。她与孩子们交流，让他们知道通过数学和科学，他们能有什么样的机会。有一次，一位小女孩的提问是：“你还活着？”原来她的照片早就印在了课本上。孩子们觉得上了课本的人一定是历史上过去的人了。 谈到男孩和女孩的区别，她说，“我认为区别在於求知的欲望。对我来说，知道为什么是重要的。有些女孩子不愿意问问题，但如果你好奇的话，你需要问出来。世界上没有愚蠢的问题。女孩子的能力和男孩子一样地强，有时候她们有更多的想象力。” 对於教育，她也有自己的看法。她说，有的老师只教答案。她自己不是这样。她会教：问题是什么，如何下手，如果下手合适，你就能得到答案。有的老师只教那些会出现在考试中的内容，这样教学生只会应付考试。应该教问题的背景和如何解题。如果一次做不出来，两次就可以做出来。她说，她不教答案。 “运气是准备和机会的结合。”她的故事印证了她的这句话。“我在兰利找到了我要寻找的东西，”她说。“这就是一个’研究数学家‘要做的事情。33年来，我每天高兴地去工作。我从来没有哪天起来说我今天不想去工作。” 凯瑟润与前宇航员、NASA前副局长梅尔文合影 Source: twitter 凯瑟润工作照（1980年） 凯瑟润正在工作（1980年） 凯瑟润在计算机终端（1980年） 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
Kepler 452b: NASA 发现的地球“表兄弟” 诸平 NASA's Kepler mission 据美国宇航局网站（ NASA )2015年 7 月 23日消息 ， 天文 学家确认发现首颗位于“宜居带”上体积最接近地球大小的行星，代号为“开普勒 -452b ”（ Kepler 452b ），这是人类在寻找另一颗地球的道路上的重要里程碑。“开普勒 -452b ”的发现使已确认系外行星的数量增加到 1030 颗。“开普勒 -452b ” 距离地球 1400 光年，其直径约为地球的 1.6 倍。 天文学家确认发现首颗位于 “ 宜居带 ” 上体积最接近地球的行星，围绕一颗类似太阳的恒星运行。 The sweep of NASA Kepler mission’s search for small, habitable planets in the last six years. The first planet smaller than Earth, Kepler-20e, was discovered in December 2011 orbiting a Sun-like star slightly cooler and smaller than our sun every six days. But it is scorching hot and unable to maintain an atmosphere or a liquid water ocean. Kepler-22b was announced in the same month, as the first planet in the habitable zone of a sun-like star, but is more than twice the size of Earth and therefore unlikely to have a solid surface. Kepler-186f was discovered in April 2014 and is the first Earth-size planet found in the habitable zone of a small, cool M dwarf about half the size and mass of our sun. Kepler-452b is the first near-Earth-Size planet in the habitable zone of a star very similar to the sun. Credits: NASA Ames/W. Stenzel Searching for Habitable Worlds This size and scale of the Kepler-452 system compared alongside the Kepler-186 system and the solar system. Kepler-186 is a miniature solar system that would fit entirely inside the orbit of Mercury. The habitable zone of Kepler-186 is very small compared to that of Kepler-452 or the sun because it is a much smaller, cooler star. The size and extent of the habitable zone of Kepler-452 is nearly the same as that of the sun, but is slightly bigger because Kepler-452 is somewhat older, bigger and brighter. The size of the orbit of Kepler-452b is nearly the same as that of the Earth at 1.05 AU. Kepler-452b orbits its star once every 385 days. Credits: NASA/JPL-CalTech/R. Hurt Kepler-452 and the Solar System Since Kepler launched in 2009, twelve planets less than twice the size of Earth have been discovered in the habitable zones of their stars. These planets are plotted relative to the temperature of their star and with respect to the amount of energy received from their star in their orbit in Earth units. The light and dark shaded regions indicate the conservative and optimistic habitable zone. The sizes of the blue disks indicate the sizes of these exoplanets relative to one another and to the image of Earth, Venus and Mars, placed on this diagram for reference. Note that all the exoplanets discovered up until now are orbiting stars which are somewhat to significantly cooler and smaller than the sun. Kepler-452b is the first planet less than twice the size of Earth discovered in the habitable zone of a G-type star. Credits: NASA Ames/N. Batalha and W. Stenzel Today Kepler-452b is receiving 10 percent more energy from its parent star than the Earth is from the Sun. If Kepler-452b had the same mass as Earth it would be on the verge of experiencing the runaway greenhouse effect and the loss of its water inventory. However, since it is 60 percent bigger than Earth, it is likely to be approximately five Earth masses, which provides additional protection from the runaway greenhouse effect for another 500 million years. Kepler-452b has spent six billion years in the habitable zone of its star; longer than Earth. Credits: NASA Ames/J. Jenkins Twelve Exoplanet discoveries from Kepler that are less than twice the size of Earth and reside in the habitable zone of their host star. The sizes of the exoplanets are represented by the size of each sphere. These are arranged by size from left to right, and by the type of star they orbit, from the M stars that are significantly cooler and smaller than the sun, to the K stars that are somewhat cooler and smaller than the sun, to the G stars that include the sun. The sizes of the planets are enlarged by 25X compared to the stars. The Earth is shown for reference. Credits: NASA/JPL-CalTech/R. Hurt A Kepler's Dozen: Small Habitable Zone Planets There are 4,696 planet candidates now known with the release of the seventh Kepler planet candidate catalog - an increase of 521 since the release of the previous catalog in Jan. 2015. The blue dots show planet candidates from previous catalogs, while the yellow dots show new candidates from the seventh catalog. New planet candidates continue to be found at all periods and sizes due to continued improvement in the detection techniques. Notably, several of these new candidates are near-Earth-sized and at long orbital periods, where they have a chance of being rocky with liquid water on their surface. Credits: NASA Ames/W. Stenzel Kepler Planet Candidates, July 2015 Highlighted are new planet candidates from the seventh Kepler planet candidate catalog that are less than twice the size of Earth and orbit in the stars' habitable zone—the range of distances from a star where liquid water could exist on the surface of an orbiting planet. The dark green area represents an optimistic estimate for the habitable zone, while the light green area represents a more conservative estimate for the habitable zone. The candidates are plotted as a function of the star's surface temperate on the vertical axis and by the amount of energy the planet candidate receives by its host star. Open yellow circles show new planet candidates in the seventh catalog. Open blue circles show candidates from previous catalogs. Filled-in circles represent candidates that have been confirmed as planets due to follow-up observations. Note that the new candidates tend to be around stars more similar to the sun, representing progress in finding planets that are similar to the Earth in size and temperature that orbit sun-like stars. Credits: NASA Ames/W. Stenzel Twelve New Small Kepler Habitable Zone Candidate A unique feature of the seventh Kepler candidate catalog is that it is the first to fully automate the assessment of transit-like signals. The total height of each bar shows the total number of Kepler Objects of Interest (KOIs), or transit-like signals, in each catalog. The blue area shows the number that was assessed, which includes all newly found KOIs. The grey area shows the number that were not able to be assessed due to time constraints imposed by manual assessment, which includes KOIs assessed in previous catalogs. As a result of the new automated procedures employed in this seventh catalog, all KOIs could be assessed. The resulting impact is that we are able to deliver a more uniform planet candidate catalog that utilizes the entire Kepler dataset, which will enable more accurate estimates of the number of small habitable zone planets in our galaxy. Credits: NASA Ames/W. Stenzel and SETI Institute/J. Coughlin Credits: NASA Ames/W. Stenzel “宜居带”（ habitable zone ）是指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域内，恒星传递给行星的热量适中，既不会太热也不太冷，能够维持液态水的存在。开普勒 -452 恒星系统、开普勒 -186 恒星系统与太阳系的大小相比较。行星开普勒 -452b 的轨道半径为 1.05 个天文单位，几乎与地球到太阳的距离一样，公转周期为 385 个地球日。“开普勒 -452b ”位于地球 1400 光年的“天鹅座”方向，直径只比地球大 60% 。公转周期为 385 个地球日，比地球绕太阳一周的时间多出 5% 。其所围绕的中央恒星无论大小、亮度都与我们太阳非常相似，年龄大约在 60 亿岁，比太阳大 15 亿岁。 目前，“开普 -452b ”的质量和组成还不清楚，根据之前的研究推测，像这样体积的行星是岩石行星的可能性较大，还可能拥有厚厚的大气层和大量的水，还很可能至今仍然有活跃的火山活动。 更多信息请浏览NASA网站相关报道： Kepler-452b: Earth's Bigger, Older Cousin -- Briefing Materials
The Earth Observing System Data and Information System (EOSDIS) is a key core capability in NASA’s Earth Science Data Systems Program. It provides end-to-end capabilities for managing NASA’s Earth science data from various sources – satellites, aircraft, field measurements, and various other programs. For the EOS satellite missions, EOSDIS provides capabilities for command and control, scheduling, data captureand initial (Level 0) processing. These capabilities, constituting the EOSDIS Mission Operations, are managed by the Earth Science Mission Operations (ESMO) Project. NASA network capabilities transport the data to the science operations facilities. The remaining capabilities of EOSDIS constitute the EOSDIS Science Operations, which are managed by the Earth Science Data and Information System (ESDIS) Project. These capabilities include: generation of higher level (Level 1-4) science data products for EOS missions; archiving and distribution of data products from EOS and other satellite missions, as well as aircraft and field measurement campaigns. The EOSDIS science operations are performed within a distributed system of many interconnected nodes (Science Investigator-led ProcessingSystems and distributed, discipline-specific, Earth science data centers) with specific responsibilities for production, archiving, and distribution of Earth science data products. The distributed data centers serve a large and diverse user community (as indicated by EOSDIS performance metrics) by providing capabilities to search and access science data products and specialized services. Including: Atmosphere Calibrated Radiance and Solar Radiance Crydsphere Human Dimensions Land Ocean
作者：蒋迅 本文已发表在《数学文化》第5卷第2期上。 9. 离开NACA以后的日子 1947年的芒克 芒克于1926年4月离开NACA。他先是到位于匹兹堡的 西屋 去帮助解决电动机的冷却问题，然后转到位于新泽西的 勃朗-包维利 工作一年，再受聘于科罗拉多的一家叫做 亚历山大飞机公司 的小公司，算是干了一年本行工作。 1920年代末期，他要求NACA发表他的一篇论文，被NACA以思路不清和推理不严而拒绝了。1930年4月，他竟然自称是“世界上最前沿的气动专家”并声称“现在所有的计算飞机的特殊方法、大多数的实验方法和不同类型的设备都源自于我”。颇有抱怨大英雄不得志的牢骚之嫌。在 经济大萧条 （ Great Depression ）期间，他成为了《航空文摘》（ Aero Digest ）的咨询编辑。在路易斯等NACA领导人眼里，这其实是匿名领导了刊物编辑们对NACA的攻击。他还到位于华盛顿特区的天主教大学兼职讲师（lecturer），给夜校学生讲授机械工程，同时自学了专利法。 在以后的十多年里，他都是以天主教大学的名义发表论文。但显然，从此以后他再也没有取得像他在NACA时的成就。这也可以理解，因为NACA所能提供的资源是无可比拟的。更重要的是他的先进的气动理论思想无法在美国推广。NACA后来的论文越来越少引用他的研究，后来者甚至觉得他已经过时。 芒克开始怀念在NACA的那段经历。1939年7月，当纳粹德国准备入侵波兰时，芒克给时任NACA主任的他的大恩人艾姆斯写信，说他知道如何设计一个研究高速飞机问题的理想的、最有效的、最现实的、最有用的和能让人印象深刻的设备。他建议NACA重新雇佣他以便利用他的知识。另一位帮过他的胡萨克代替重病之中的艾姆斯回信。全信只有一句话：“我已经把你的关于风洞的建议信告诉给艾姆斯博士，但除非你能透露一些深层的想法，否则我看不出能做任何事情。”两个星期后，路易斯给芒克写信，建议他就那个设备向NACA递交一份一般性的思考或具体计划。现在芒克只有为1927年与路易斯的激烈冲突而自食苦果。他只好把口气缓和下来回了一封信，在信中他提议了一个含糊其辞的“新型风洞的设计”，而在1921年他对可变密度风洞也是如此描述的。他提议的界面直径为32英尺，发动机为2万马力，提供一个400英里/小时的低湍流气流。他估计预算为一百五十万美元。而这时路易斯正因为战时研究忙得不可开交，也可能对芒克早有成见，所以迟迟没有给芒克回音。最后他倒是要求兰利最优秀的大型风洞设计师斯密斯·迪弗郎斯（Smith DeFrance）评估芒克的建议。迪弗郎斯认为这个设计不现实而且就算现实也可能对NACA没有太大的价值。后来芒克又递交了一个更正式的合同提案。1940年5月，NACA拒绝了他的提案。芒克仍不甘心。1939年10月，他又给刚刚替代艾姆斯任NACA主任的 万尼瓦尔·布什 （ Vannevar Bush ）写信，希望能恢复他在总部的旧职。布什了解了芒克过去的种种麻烦后，也拒绝了他的建议。他与NACA的关系至此完全结束。 芒克已经无路可走。他只能一边给《航空文摘》写文章并一边天主教大学代课。1945年，情况稍有好转。他开始在“ 海军军械实验室 ”任物理研究员（research physicist），负责写湍流运动报告。1952年，天主教大学航空系主任路易·克鲁克（Louis H. Crook）去世，芒克回到那里出任新主任。他担任这个职位共六年，直到1958年天主教大学决定把航空学合并到机械工程系，他继续在那里做全职教授。1959年他从大学退休但仍继续做兼职讲师。1961年他完全退休。1972年，美国航空航天学会（ AIAA ） 授予 予他这家学会在航空学方面的最高奖“里德航空奖”（ Reed Aeronautics Award ），算是给足了他面子。 关于他在离开NACA后的几处经历几乎没有任何信息，只有在天主教大学的经历还有一点点被人提到。他迅速地被人忘记了。提到他的少数人有1940年从天主教大学毕业的美国航空工业投资人查理斯·卡曼（ Charles H. Kaman ）。他评价说，芒克是“一位知识渊博的科学家，他讲的课总是富有启示”。这位校友后来创建了自己的卡曼飞机公司（ Kaman Aircraft Corp ）去追求自己的梦想。这家公司设计制造了第一架燃气气轮机为动力的直升飞机。他回忆说，芒克在学校里会在课后指导学生做风洞试验，有时工作到傍晚。另一位校友和讲师汤姆斯·克兰西（Thomas M. Clancy）也回忆了他向芒克先生咨询现代飞机在风洞试验中的设计问题。芒克有时候会把学生带到家里，然后一边播放古典音乐，一边讲课。 在NACA工程师里，可能唯一正面提到芒克的是自学成才的一流空气动力学工程师罗伯特·T·琼斯（ Robert. T. Jones ）。琼斯后来提出了飞机的后掠理论，并被斯坦福大学聘为顾问教授。没有上过大学的琼斯在天主教大学要求旁听芒克的课，芒克当场让他给出函数的导数的定义，并随后宣布：琼斯有资格上他自己的课。后来琼斯为了申请NACA的一个职位请芒克为自己写了推荐信。琼斯以后提出后掠理论，也是因为受到了芒克的影响。不过，他也说过，芒克“也许有点难以沟通”。 总的来说，芒克后来似乎学会了如何在美国做人，他与天主教大学的师生们关系还是挺融洽的。 10. 芒克自传 1980年3月，芒克在马里兰州自己家中 芒克1981年1月在《流体力学年鉴》发表了一篇自传《我的早期动力学研究想法和回忆》（ My Early Aerodynamic Research Thoughts and Memories ）。在自传里，他只字未提NACA，但是他愉快地回忆了与普朗特在一起的日子、自己的空气动力学研究和机翼理论。对于那个让他伤透了心的可变密度风洞，他是这样写的：他与普朗特在一起时“的成果在所有的国家使用。但是我发明的并送给了美国的可变密度风洞多年来被秘密地反复使用并且在上一次大战中提高了美国的军事实力。”说NACA秘密使用显然不符合实际，因为多国多机构都到兰利去取过经。 在这个自传里有一个对美国农业部门一位水生动物学家的调侃。芒克写到，普朗特“给我们讲了很多，我们从他那里学到了很多。有一天，他告诉我们，三文鱼只能在海水中进食。在其漫长的向上游山区的旅行中，它们必须使用他们的脂肪作为燃料。由此可见，其耐水性可以被估计出来，结果出来非常小。数年之后，我记起这件事，并希望落实一下，我写信给美国农业部门，问三文鱼是否能在淡水里进食。过了许多星期后，回信来了。我被告知，我的问题已经转给他们的水生动物学家。又过了更多星期，他的回信到了。水生动物学家通知我说他不知道。这个水生动物学家不是路德维希·普朗特，也不是奥维尔·莱特。” 自传里有一个词反复出现：“带着目标的思考”（aimful thinking）。他的意思和我们中国人平时说的“有的放矢”是一个意思。这是贯穿他研究生涯的一个重要思想。休斯顿大学工学院教授约翰·莱恩哈德（ John H. Lienhard ）对此 大为赞赏 。他说，研究必须有目标。虽然平时大家不强调这一点，但这是一个不争的事实。芒克认为他接触过的空气动力学鼻祖普朗特和美国航空先驱奥维尔·莱特是这方面的典范。 这篇自传里有一张他在1980年的照片。我们看到的是一位慈祥的老人，看不出一丝傲气。除了自传，他也写过流体力学方面的几本书，比如1929年出版了《飞机设计师的流体动力学基础》（ Fundamentals of Fluid Dynamics for Aircraft Designers ）。这本书基本上是他在NACA发表的论文的集合，到1990年代还有再版。1956年芒克出版了《关于粘性在湍流运动的控制中的至上地位》（ On the supremacy of viscosity in the control of turbulent fluid motion ）和《湍流运动粘性耗散》（ Viscous Dissipation in Turbulent Motion ），1960年出版了《湍流运动的基本力学》（ Elementary Mechanics of Turbulent Fluid Motion ）。 马克斯·芒克在兰利办公室（1926年） 11. 芒克和费马大定理 谷歌图鸭：“费马的名言” 在离开NACA的日子里，他显然还研究过费马大定理的证明。这件事在数学界没有一点信息。我们只能从他的自传来判断。这篇自传只有8页，最后两页是关于这个定理的证明的一个描述，但他并没有给出严格的证明。仅有的四篇参考文献里有三篇是关于费马大定理的，其中一篇还是他自费出的一本关于费马大定理的书。他先简单回忆了数学界为寻找这个定理的证明所做的努力。他特别举了两个例子：一个是 奥斯丁·欧尔 （ Oystein Ore ）在他的著作里说，证明将永远不会被发现。另一个是麦克·马奥尼（ Michael S. Mahoney ） 对惊呆了的数学世界声称：费马的所谓证明根本不存在，费马大定理从根本上是无法证明的。芒克不无讽刺地说：“寓言里的狐狸到不了那么远的地方。它只能说，葡萄是酸的，它不否认它们的存在。”言下之意是他们还不如一只狐狸。芒克在这两页的讨论里给出了一个费马大定理的“简洁证明”，并声称“这一定是费马提到的证明”。笔者不知道芒克是否尝试过将他的结果发表在数学杂志上，但恐怕不会有哪家数学杂志会把它发表出来。1977年，他写了一本33页的书《同余根式和费马大定理》（ Congruence Surds and Fermat's Last Theorem ）自费在 Vantage 出版社出版。这家出版社在1990年曾因误导作者被法院罚款。现在它已经关门大吉。大概是看出这本书没有产生任何的影响，他又把他的研究结果夹在他作为一位空气动力学专家的自传里发表在有名誉的《流体力学年鉴》上。因为发表在这样一个远离纯数学的杂志上，恐怕根本没有数学家读到过。笔者无法理解他的证明，甚至无法把他的讨论准确地翻译成中文。不知道有没有哪位数学家愿意花一些时间做一个判断。不过，除了对他的名誉外，也许这个证明是否正确已经无关紧要了。费马大定理已经在1995年被数学家安德鲁·怀尔斯（Andrew Wiles）证明并被数学界予以承认。关于费马大定理，欧阳顺湘在他的《谷歌数学涂鸦赏析（中）》里有比较详细的介绍（见《数学文化》第4卷第2期）。 芒克终生未婚，在1986年6月3日去世，终年95岁。 12. 芒克的故事告诉了什么？ 芒克的故事讲完了。笔者选择尽量写得具体一些，可能会让读者感觉有些零碎。但笔者希望从中找出他的悲剧原因。 首先，芒克确实有与众不同的性格。这一点在很早的时候就显露出来了。当他作为一个普通工科学校的大学生向普朗特申请工作的时候，他就敢提出先决条件，这不是常人做得出来的事情。后来弄出两篇博士论文并拒绝普朗特对论文标题的建议，都是他的性格使然。幸亏普朗特赏识他的才干，才使得他能够在德国顺利发展，但普朗特也多少纵容了他的特立独行。即使他不到美国去发展，他以后能否成功也是一个未知数。而且他很可能是犹太人，因为他童年时上的是犹太人的学校。如果他真是犹太人的话，那个年代他在德国也很难混下去。 其次，在NACA，芒克怪癖的个性远远超出了NACA中美国人所能容忍的秤谌。由于他的德国学术生活的社会关系背景，芒克认为自己是他领导的部门的绝对领导，就像普朗特领导自己的空气动力学研究院一样。他要制定研究目标，并像德国大学教授一样，自己得到即将到来的所有荣誉。这样一个骄傲的天才在与人打交道时经常专制和傲慢。把手下人至多当作研究生一样对待，对一些技术人员则当作普通工人。我们看到有好几个人都是因为觉得受到了芒克的侮辱而辞职的。遗憾的是，NACA的文化与普朗特的空气动力学研究院很不相同：在NACA，人们重视的是实践过秤邙不是理论的指导，是集体而不是个人，是经验而不是理论，是工秤邙不是科学，是步步改进一个已经存在的模式而不是革命性的新模式的创立。即使芒克所做所为都是最正确的，即使他像普朗特那样优秀，他用强硬的方式来试图改变这样一种文化也是不可取的，这一点对美国人也一样。顺便比较一下也是德国人的冯·布劳恩(Wernher von Braun），有一次他看到NASA高层正在指责一位年轻人因为一个指标超过了警戒线而关掉一个正在进行的试验，但试验看起来并没有异常。布劳恩 平静地说 ，如果警戒线不合理，就修改警戒线；如果他按照你们的指示去做了，那么就不要去指责他。（发生在文革期间的一个极其类似的事件中，那个年轻人差点被打成反革命。） 第三，芒克确实聪明过人，而且他自己知道自己比常人聪明。很难想像还有谁能够在一年之内弄出两篇博士论文（包括一篇哥廷根大学的），其中一篇是纯理论的充满数学公式推导的物理学博士论文，另一篇则是几乎充满数表和机翼图形的纯工程学博士论文。他毫不掩饰自己对他人的看不起：他说，“汉诺威的教授根本无法自行判断”他的结果；他对普朗特说到自己的论文时说，“我认为您和不多的几位将能够理解；其他人将只会读最后的结果”。在NACA，他能够力排众议，坚持己见，也是因为他看到身边的同事显然远没有自己的远见，可变密度风洞的成功就是一个最好的证明。诺顿提出用飞机悬挂模型的想法明显过于落后。试想，如果芒克当时不能坚持己见的话，结果会是什么呢？也许他不会众叛亲离，但他恐怕也不会有所建树，同时NACA还是落在航空学研究的后面。不过，芒克的一些做法显然是过头了，比如他试图向NACA里那些理论背景不多的工程师们灌输难度很大的库塔 - 儒科夫斯基理论，还竟然给美国人讲授英国文学课。让我们也来拿冯·布劳恩比较一下。冯·布劳恩 说 ，“我从不把自己当作天才”，“不是我们天才，…而是我们有多出的十二年去犯错误并汲取教训。” 有一本书《NASA兰利研究中心的飞行研究》（ Flight Research At NASA Langley Research Center ）就是用美国空军的战斗机作封面的。 第四，芒克在兰利的地位是独一无二的。人们一听他说话，注意到他的第一件事就是，他是一个外国人。毫无疑问，他浓重的口音和特殊的语调，使他显得比真实的他更为古怪。在猖獗的排外主义的1920年代早期，更糟的是芒克是一个德国人，而德国前不久还是美国和其联盟在一战中的敌人。1921年，兰利的首席物理学家诺顿认定芒克打算常驻兰利，他担心地通知NACA在华盛顿的总部说，如果芒克长期留在实验室，那么自己“很难把他融入到这个组织中。”他报告说，在兰利的陆军军官不会在一个德国人在场时采取友好姿态。 NACA的文献试图把芒克的失败解释为一个明显的不适应不同国家的科学和工程文化，或者是一个“文化冲击”可能影响技术转让的很好的例子。我想这可以算是第五条。 像绝大多数的兰利研究人员一样，芒克是一名工程师，但他学到的专业规范是那些德国工程学和哥廷根应用科学的。尽管一些兰利工程师知道理论的重要性并且按照美国的标准他从数学上是胜任的，他们还是把芒克的理论取向作为他与他们区别开来的一个因素。他们似乎忘记了芒克还是汉诺威技术大学的工程学博士并具有丰富的风洞试验的经验。乔治·路易斯说，芒克的工作是如此地具有高水平的科学特质，以至于它们不被普通航空工程师们所欣赏，而只被那些有大量数学和物理方面的训练的人员欣赏。除了他本人相信这个说法外，路易斯还听说其他关于芒克工作中的高水平的数学特质。例如，在回应芒克对一个NACA报告的一个方面的批评时，兰利的工程主管格里菲斯建议华盛顿总部说：“对实际实验结果的研究报告的批评不应该由理论家来做，因为理论家的观点通常是与实验室研究的人完全不同的。”工程主管把自己不愿意接受这位理论家的判断与芒克使用国外标准划上了等号。他告诉路易斯说，芒克“不熟悉美国现行标准的术语”并因此“倾向于批评那些不同于他自己独特的想法的术语。” 不仅美国工程师而且美国科学家也认为芒克报告的撰写风格和内容过于含糊不清。在阅读了芒克在1925年7月写的一篇报告《关于在飞行中测量空气压力》后，欣赏芒克的艾姆斯写到，芒克在此文中对一般性问题的讨论是“优秀的”但是他的风格是“不可取的”。尽管如此，艾姆斯还是建议在大量修改后可以发表。然而，航空局的沃尔特·迪赫（ Walter Stuart Diehl ）阅读了芒克的论文后表示不能接受芒克的写作风格。迪赫认为，写作风格必须是“清楚的、精确的、没有语法错误的和优美流利的。”迪赫指责说，“我认为，芒克把这个问题带到了完全不必要的遥远。他用华丽辞藻代替了科学事实。”尽管他认为那个主题是有意义的和有价值的，但迪赫怀疑发表此文的指导价值。他建议把论文扣下，以后作为一个观测数据写进某个“常规报告”中去。 虽然芒克的失败可以说是由于他不适应美国文化，但从NACA方面来说，也没有做好接受一个外国文化的准备。在那个年代，NACA在空气动力学方面远不如欧洲，所以选择欧洲人来领导理论工作就不可避免。但是它不可能只接收纯粹空气动力学方面的知识而完全排斥其他的东西。在芒克之前，NACA还雇用了一位俄国空气动力学专家乔治·德博特扎特（ George de Bothezat ）。但不久后就 让他走人 了，说他个性太强，不适合在美国机构里工作。不过后来NASA对外国人越来越接受。火箭科学家冯·布劳恩就是一个典型的例子。现在，NASA有了越来越多的带有不同外国色彩文化的科研人员。 比较芒克和冯·布劳恩的异同是个很有意思的事情。芒克在德国不能算是一个战斗人员，冯·布劳恩则加入了纳粹。芒克在一战后到了美国，冯·布劳恩在二战后到了美国。他们都是得到了美国总统的行政命令而直接进入美国政府部门。芒克的可变密度风洞帮助NACA取得了航空学研究的领先地位，冯·布劳恩的土星5号火箭帮NASA赢得了冷战的胜利。但他们最后的命运则截然不同。这个现象值得更进一步研究。 在尝试重回NACA失败后，芒克本人对他在NACA的冲突不再提起，就好像他从来没有在NACA工作过似的。关于那段历史，他在1981年写的自传里只有一句：“我发明的并送给了美国的可变密度风洞多年来被秘密地反复使用并且在上一次大战中提高了美国的军事实力。”也许他认为NACA的自我辩解是不值一驳的吧。 最后，芒克是不是一个顽固不化的人呢？笔者认为他在离开NACA之后，还是认真自我检讨了自己的问题，他在请求回到NACA时表现出一定悔过之意，后来他对天主教大学师生的友好态度就是一个证明。遗憾的是，NACA的工程师们没有再给他任何机会，而NACA，正如它自己的报告中说的，也就最终“失去了一个曾经在那里工作的最好的理论学家”。 总的来说，芒克的失败的主要责任是他自己。虽然他的智商很高，但是在两种文化发生激烈冲突的时候，他没有看到这些冲突会把他性格中的弱点极度地放大。比较情商和智商，一个人能否功成名就最主要还是看他的情商。地球缺谁都会照常运转，一个人需要做的就是在地球运转的同时，让自己扮演一个推动地球运转的人群中的一员。这需要智商，但更需要情商。面对一个文化交互渗透的世界，如何让这种渗透放大自己的优点而不是缺点就成为了关键。 就像生物活体的移植一样，技术转移是困难的，不是都能成功的。毕竟不能在密歇根种棉花，或者在缅因州种甘蔗。远离本土的营养物质，面对一个完全不同的环境所带来的挑战，物种必须证明基因的强适应性，否则就要消亡。芒克在兰利的故事告诉美国理工科的学生，在技术转移过程中双方都会更加敏感，在某些情况下，它促进不同人群的知识流动，而在其他情况下，则可能相反。 这就是我们应该从芒克的故事中学到的最重要的东西。 参考文献： James R. Hansen, SP-4305 Engineer in Charge Alex Roland, SP-4103 Model Research - Volume 1 Max Munk, My Early Aerodynamic Research Thoughts and Memories John H. Lienhard, Max Munk Michael Eckert, The Dawn of Fluid Dynamics: A Discipline Between Science and Technology 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
作者：蒋迅 本文已发表在《数学文化》第5卷第2期上。 6. 可变密度空气风洞 基于陈旧的英国风洞设计的兰利第一个风洞从1919年开始建就已经落后于德国了。 1921年3月，芒克在NACA的华盛顿办公室正式上任。在NACA，人们对芒克期望很高。芒克将是“一个在委员会里非常有用的人，”艾姆斯向同事们保证，特别是“从别人的工作中得出一般性的结论”。NACA的兰利实验室的首席物理学家弗雷德里克·诺顿（Frederick Norton）建议芒克博士的主题首先是“关于普朗特理论写出一个清晰和实用的论文，并列出例子说明在美国风洞试验下的应用”。而芒克也在一开始就做出了不少令新雇主振奋的成果来。在五年里，他一共写了57份技术报告，超过了除当时的首席科学家爱德华·华纳（ Edward P. Warner ）以外所有人。在理论方面，他在气流围绕飞艇的理论上，以及其它动力学形状的动量和压力重心上取得成果。他引入了可以对某些机翼特徵的容易识别的参数进行计算的线性化的概念，从而导致机翼理论长足进步。1922年，艾姆斯写到：“芒克博士在过去一年里在气动理论方面的成绩已经把本委员会推到了世界前沿。”两年后，艾姆斯又说：“芒克所做的事情把气动和液动变得比过去二十年里所发生的任何事情都有活力。”乔治·路易斯（ George Lewis ）对芒克也大为赞许，他建议艾姆斯把芒克的最重要的六篇论文整理成一个更容易理解的和对那些缺乏足够数学和物理训练的气动工程师更有吸引力的材料：“芒克对理论空气动力学进展的简历”（ A Resume of the Advances in Theoretical Aerodynamics Made by Max M. Munk ）发表在NACA的技术报告（TR 413）上。 但是芒克可不是一个只做理论的人。他也是一个精于实际操作的风洞专家。他希望更积极直接地指导NACA的空气动力学研究。芒克发现，NACA原有的风洞远远落后了，根本不能为提高机翼效益提供有效数据。于是，上任还不到一个月，芒克就提出NACA应该建立一个新的压缩空气风洞。 1917年，兰利纪念航空实验室成为美国第一个民用航空实验室 雷诺数适用范围 雷诺数 Re 是研究流场的一个重要特徵数。当使用缩小尺寸的飞机模型在风洞中试验时，必须保证与实际飞机在空气中飞行有着相似的流动，也就是说，它们必须有相同的几何形状和相同的雷诺数（及 欧拉数 ）。由于在 管内流场中的雷诺数 与流体密度、速度和管直径的大小的乘积成正比，与流体粘度成反比。在当时的条件下，加大风速或减少粘度都不现实。因此，芒克认为可与全尺寸的飞行条件相媲美的实验结果可以在一个小型封闭的密封室里实现。换句话说，对于小的模型来说，飞机在自由飞行时的大的雷诺数可以通过流体密度的增加来实现。芒克提出在 兰利纪念航空实验室 立即建造一个可变密度的风洞。他解释说，这个设备可以用增加风洞中空气密度使其达到20个大气压的办法来补偿小尺寸1 : 20规模模型。虽然理论上人们已经明白了这个道理，但没人真正尝试过。是芒克把它变成了一个设计。 诺顿不同意芒克的提议。他争辩到，可以通过飞机的实际飞行获得高雷诺数的机翼数据而不需要一个新的昂贵的设施。诺顿抱怨说：“虽然我非常尊重他在空气动力学的能力，我感觉他没有给我们他所能提供的所有信息。”他还表示怀疑芒克的建议是否像他华盛顿的上司认为的那样棒，并建议了“另一个我相信能消除所有用压缩空气风洞所带来的缺点的在机翼上试验获得大雷诺数的方法”。诺顿的变更方法是将要测试的机翼用长绳子悬挂在一架飞机下面。“通过知道飞机的速度、绳子上的拉力和模型向后偏移的角度，可以很容易地计算出升力和阻力系数，”他争辩说。“这个方法不仅给出雷诺数，还给出速度、尺寸和湍流度，以及不受限制的空气，这与全尺寸飞机飞行的情况是相同的。这样就不能对其结果对于全尺寸机的适用性有任何疑问”。除了技术上的分歧外，诺顿还担心芒克可能永久性地转到兰利实验室。“如果芒克博士在基地扎下来，而且我相信他是有这个愿望的，那么将非常难让他融入到这个机构里，也很难避免他和基地的其他官员的摩擦。” 芒克与NACA工程师的矛盾开始显现。但这个时候，芒克有NACA在华盛顿的总部的支持，使得他的意见可以贯彻。在华盛顿NACA总部，芒克的专家意见被评为高于诺顿的批评。NACA的执行主任把芒克的建议转发给了兰利实验室并加上评语说“建设此类风洞的想法已获华盛顿有关人士的青睐”。NACA执行委员会于1921年3月批准了芒克的可压缩空气风洞（ Variable Density Tunnel ，简称VDT）的建设。 芒克与NACA工程师的矛盾一开始还只是与诺顿的矛盾。笔者认为也不能排除诺顿固持己见在作怪（只有本科学位的诺顿也许把芒克的出现看作是一个威胁）。事实上，兰利的第一个工程主管雷·格里菲斯（Leigh Griffith）显然是感激芒克到兰利亲临指导的。有一次，他通知乔治·路易斯说：“芒克（最近）对实验室的访问表明，这种访问…是非常理想的”。格里菲斯建议，芒克在两三个星期后再次访问兰利。 但格里菲斯只是一个普通工程师，而兰利负责空气动力学部分的首席物理学家诺顿却不这样看。他认为，芒克固执地不愿意承担个人责任来把压缩空气风洞的想法转化成现实。1921年，诺顿向华盛顿抱怨芒克模糊而霸道的对可变密度风洞建设方向的指导所带来的混乱。他报告说，正在开展的VDT的内部设计工作和平衡系统非常低效，可以相信，这主要是由于芒克和兰利绘图员和工程师之间缺乏同情。诺顿报告说：“除了他确信他不想要任何（我或我的人）建议的东西之外，芒克博士似乎对工程设计没有任何明确的想法。”根据诺顿的评论，芒克对许多部分的设计是相当不理想的： “例如，地基是在我的指导下奠基的；然后，在我不知情的情况下，它们被（芒克）大幅度地改变。据我所知，没有人检查这些地基，并有可能造成一系列相当严重的错误。改动细节工作的成本非常昂贵。管道的电气线路应被埋进地基，但是，除了一个例外，我相信这一点并没有这样做。人们还很少想到供水管和排水管。这些只是似乎没有人负责的数以百计的小事情的一小部分。 ” 一开始，NACA工程师对芒克表现的不满并不明显，因为芒克大部分时间还是在NACA位于华盛顿的办公室，而且他与兰利实验室的联系只是偶然的信件和通知，双方都是各行其是。然而，一个日益紧张的关系甚至可以通过冷静的正式信件而被感受到：“芒克博士完全不采纳任何形式的建议，”诺顿有一次在试图改变可变密度风洞的一个微小的设计细节时抱怨说。芒克被越来越多的兰利工程师认为是一个傲慢的德国人，芒克与他在哥廷根的前教授的通信表明，这种指责不是完全无中生有的：“作为一个学者，一个人在这里竞争对手少了，但也有更少的听众，”1921年芒克写信给普朗特说。“这里的文化比欧州更进一步开放，但精神文化则有点弱智。” 诺顿对芒克意图要NACA把尽可能多的设计都交给华盛顿总部“特别反感”。他希望NACA尽可能让芒克远离兰利，不管这位德国人对在华盛顿做纯理论研究是多么的不满意。NACA没有听从诺顿的呼吁。当VDT于1922年下半年即将投入使用时，乔治·路易斯开始数次派芒克到兰利去负责VDT，有时四个星期，有时则长达八个星期。在他在泰德沃特设施（Tidewater Facility）停留期间，芒克“负责准备研究计划，设备的运行和报告的准备”。 糟糕的是，芒克这位风洞专家还是一位理论家。他坚持把他的设计和实施建立在理论基础之上，而兰利的美国工程师们却不具备这样的训练。于是芒克开理论学习班，给大家灌输他的理论概念。以前对他还心怀感激的格里菲斯给路易斯在1923年11月的一封信中写到：“至于芒克博士对现状的批评，相当遗憾地说，他对美国的标准命名不熟悉，因而倾向于批评那些与他自己的特殊思维不符的术语。……作为一个一般原则，对于实际实验室研究结果的研究报告的批评似乎不应该由理论家来做，因为理论家的观点通常与实验室的研究人员完全不同。” 1923年诺顿辞去兰利的首席物理学家的职务而转到工业界（后来又转到了大学，但似乎无所建树）。他的继承人、身为工程师的大卫·培肯（David Bacon）比诺顿还积极反对芒克到兰利。根据NACA在华盛顿的命令，在1924年，培肯被指示把VDT指挥权交给芒克，为期四周。命令如下：“芒克博士…将直接接受工程师主管的指挥…。培肯先生将向芒克博士提供诸如被要求的风洞的建设和运营，以及所有以前的测试数据。” 培肯拒绝合作。芒克电报到华盛顿的路易斯那里：培肯拒绝交出风洞和文件。请发指令。培肯犹豫了一下，一个月后，他也从NACA辞职了。笔者不知道培肯为什么会拒绝合作。这位耶鲁大学本科毕业的工程师1920年才到NACA工作，无论理论上的知识和应用上经验都无法和芒克相比。他也去了工业界，似乎也无所建树。 事实正是这样。芒克想像的是一个完美的模型，而工程师则要每天面对实际操作中一个接一个的例外。他们之间很少有换位思考。芒克把这些人看作是一群手上沾满泥土的工人，而工程师们则对芒克如空中楼阁般的不现实的梦想极度不满。双方这种充满冲突的合作需要一个称职的裁判，但不幸的是这样的裁判并不存在。显然对路易斯不能做出“公平的”仲裁相当不满，芒克跟本来对他大为赞许的路易斯也翻了脸。NACA没有披露争吵的细节，但后来芒克竟然把路易斯称为“骗子和诽谤者”。 1922年2月，“可变密度风洞”运抵兰利 Source: NASA 尽管如此，“可变密度风洞”终于在1922年10月在兰利建成并投入使用。事实证明，芒克坚持这个可变密度风洞是正确的。可以说，它是兰利在某些方面唯一的革命性的实验设备。它产生的结果比其他所有的旧风洞都好，特别是在机翼性能方面。在VDT中的压缩空气的实验明显提高了动力范围，验证了芒克的设计原理，并使得它可以更准确地通过小的模型机翼来估算全尺度时的性能。 芒克在可变密度风洞前 Source: NASA 兰利工程师于1923年开始在VDT里开始进行一系列机翼部分的实验。虽然研究方法基本上是经验，该系列的设计所基于的想法来自一个非常直观的理论论断。在NACA于1922年发表的“薄翼的一般理论”（ General Theory of Thin Wing Sections ）里，芒克逆转了经典的库塔 - 儒科夫斯基（Kutta-Joukowski）方法。他深信，如果人们继续用这一数学方法来决定机翼部分，那么现代空气动力学家将无法设计出有本质意义的改善翼型。芒克决定从机翼部分开始，把数学嵌入到机翼部分里去。尽管该方法需要一些简化的假设，并且不允许最大升力系数的计算，芒克的想法即便不是在历史上的翼型设计的一个分水岭的话，也仍然是一个重大突破。通过把翼型断面换成一个无限薄的弯曲曲线，由于容易识别形状的参数，它允许直接计算翼型的一些特徵（例如，升力曲线的斜率、俯仰力矩、弦向分布）。 1929年8月，NACA用可变密度风洞得到了一系列机翼形状NACA0006-NACA6721 芒克向NACA的分析报告显示，设计在后缘附近稍稍向上的外倾角可以导致一个压力行程的稳定中心。所以，从平均线（就是上翼和下翼之间的中间点）开始，从一个当时较为先进的翼型解析地拓延，VDT的研究团队刻画出了翼型厚度的上限和下限。于是，通过拉动平均线或外倾角，达到一个对称的位置，并对应于正确的厚度的比例改变所有的坐标，它描述了一组27个相关翼型。这是NACA所做的一系列系统的建档测试。NACA把这个实验系列以芒克的名字列命名为“M-截面”（M-section）。这导致了几个具有优良性能的翼面设计（特别是M-6，M-12）。它的意义在于它摆脱了早期翼型开发的带有随机的实验性质的方法，该方法在1930年的NACA4、NACA5系列翼型开发中得到了成功的应用。几年后，NACA重新回到了机翼剖面测量建档在世界上的主导地位。芒克还发表了一个新的方法，计算薄翼的升力、负载分配和俯仰力矩。他的理论主要放在机翼剖面的平均线上。他的计算结果对于不太厚任意形状的机翼（“薄翼理论”）来说与试验很好地吻合。 1925年，NACA发表了《全雷诺数系列27翼部有系统的模型试验》（ Model Tests with a Systematic Series of 27 Wing Sections at Full Reynolds Number ）的报告，宣称它们与芒克的理论“明显吻合”并且兰利的VDT确立了自己作为美国高雷诺数气动数据的主要来源。 这使得NACA在以后至少十年里成为了空气动力学研究的世界领袖。飞机制造公司、工程学校、甚至国外的研究机构，如英国的国家物理实验室，都送人到兰利研究可变密度风洞，然后带着建设改进版本的想法回去。 人们普遍承认这是NACA在风洞测试上的国际地位崛起的证据。NACA也因此得到了更多的国会拨款。 1926年12月空气动力学家的合影。中间双排扣的是冯·卡门，前排左起第三人是芒克，最右边是NACA负责科研的主任乔治·路易斯，亨利·里德在冯·卡门的右边，弗里德·维克在里德右肩之后 1978年，VDT停止使用。1984年，美国政府将它指定为国家历史地标。 让我们再讲几个芒克在兰利的故事。 他在兰利组织了一个动力学理论讨论班。他主要是要大家学习他发表的那些充满数学公式的论文。但在这些工程师当中，很少有人受过系统的数学训练。于是讨论班就变成了他上课的课堂。据NASA的文件，他的方式让至少两位年轻才干艾略特·瑞德（Elliott Reid）和霍普金斯大学数学博士保罗·赫姆克（ Paul Hemke ）感受到无礼和倨傲。（1927年，两人都“强烈地由于与芒克的不愉快关系”而决定从兰利纪念航空实验室辞职。） 芒克的母语是德语，所以他到美国后还在学习英语。虽然芒克还在通过阅读麦考利和爱尔兰作家 奥斯卡·王尔德 的作品来学习英语，他竟然大言不惭给兰利员工和他们的妻子们上一个晚间英国文学课。这个课只上了一次：芒克对班上他人所喜爱的作者和书籍的大规模批评完全疏远了他的听众。 7. 关于发明权的争论 大概在芒克产生用压力来增加雷诺数的想法的同时，马古利斯（Vladimir Margoulis，曾是俄罗斯空气动力学家 茹科夫斯基 的合作夥伴）也正在考虑封闭风洞中使用二氧化碳做媒介的可行性。尽管芒克和马古利斯的想法是用不同方式阐述的，但他们的基本思想是一样的，那就是，缩小尺度模型和全尺度模型的动力学特徵可以用低的密度/粘度比（雷诺数中的ρ/μ项）来实现。 那么到底是谁先发明的呢？ 马古利斯在他的论文《空气动力学模型的风洞测试的新方法》（ Nouvelle methode d'essai de modeles en souffleries aerodynamiques ）中首先提出用二氧化碳做风洞实验。这篇论文于1920年11月发表在位于巴黎的法国科学院的一个论文集里。五个月后，NACA在“技术说明”（TN 52）上发表了马古利斯自己翻译成英文的同篇论文 A New Method of Testing Models in Wind Tunnels 。他那个时候担任NACA驻巴黎办事处的空气动力学专家和翻译。芒克在NACA《技术说明》TN 60里提出了他的加压空气风洞的思想：“关于一种新型风洞”（ On a New Type of Wind Tunnel ），此文发表在1921年6月。因此，显然是马古利斯第一个发表在风洞实验中用低粘度流体提高雷诺数的思想。但另一方面，在1920年以前芒克就已经向齐柏林提出加压风洞的建议。显然他认为自己是可变密度风洞的首创者。当普朗特吃惊地知道芒克没有提到早于芒克传播可变密度风洞思想的马古利斯的时候，他得到的答复是：“我完全独自发明了高压风洞，因此没有提到马古利斯。我不知道他自己是否做同样的描述。在奈特先生（Mr. Knight）的秘书那里有我的涉及这个问题的信件，而他是有机会看到我的信的。”听起来好像是马古利斯看到了芒克的信件之后才得到了这个想法。 芒克-马古利斯优先权的问题一开始并没有在航空学界引发激烈争论，直到英国在1920年代中后期开始在国家物理实验室设计自己的可变密度风道。那时，英美关于是谁开发了可变密度风洞的概念发生了争论。1932年5月，在第20期威尔伯·莱特纪念讲座中，英国皇家航空协会的副会长温佩利斯（H. E. Wimperis）声称，英国的工程师们是从马古利斯的论文中推出可变密度风洞的想法的，并且在听说芒克提出的NACA设计之前他们就已经进一步地提出了一个深思熟虑的加压风洞的设计。美国的航空研究机构的发言人对此进行了反驳。例如，美国海军航空局的迪尔（ Walter S. Diehl ）写道：“虽然温佩利斯先生偏向英国的设施是很自然的事情，从他的演讲中我得到的印象是背景里有很多酸葡萄，他在陈述和比较中对NACA是不公平的。”在迪尔的心目中，“毫无疑问，...是芒克有了最早的想法”，而英国人在试图为马古利斯和他们自己窃取功劳。 不过，这只是美国人的一面之词。对此，英国人是如何辩驳的，我们不得而知。 8. 芒克与兰利工程师的冲突 芒克和兰利工程师之间的紧张关系可以追溯到1921年和1922年的可变密度风洞的设计和施工。 不过那时候，芒克基本是在华盛顿，只是有时到兰利去视察指导。虽然他与兰利工程师们的冲突已经开始出现，但还没有到尖锐对立的秤谌。1926年，在VDT的翼型研究计划初步成功后，NACA转而派芒克到兰利全职任空气动力学室首席。芒克的职责是监督所有的风洞工作、飞行研究和分析部分。室内唯一的上司是工程主管。结果，在一年之内，在芒克之下工作的工程师们就完全造反了。 要理解为什么兰利的工程师无法与一个像芒克那样的人工作，只需要看一个为实验室螺旋桨研究风洞设计时，他们之间的麻烦就够了。当1926年1月芒克开始了他在兰利担任首席空气动力学家的全职工作时，工程师弗里德·维克（ Fred E. Weick ）正忙于设计将被放置在新的风洞的飞机部件和模型的支承和平衡系统。海军航空航天局的前雇员维克早就在华盛顿认识芒克。事实上，维克和芒克一开始就以不同的方式回应NACA建立螺旋桨科研仪器设备的决定。维克对芒克的能力很尊重。另一方面，他当然不想在最后一分钟让他的天平设计被否定掉。所以他把设计的每一个细节 ─ 主要是横截面的图纸 ─ 给芒克以便得到他的批准。他在每一页上都得到了芒克的签字。维克以为，这肯定保证了芒克的最后批准。 让芒克发脾气的天平 维克着手建立风洞内的一个钢架之上的天平。就在维克计划要用一架开动着发动机的小型飞机试一试这个天平的前两天的时候，芒克对螺旋桨研究风洞室（Propeller Research Tunnel，简称PRT）楼进行了一次未经宣布的访问。正当他走进那间屋子时，一个高音喇叭尖叫起来，叫某人接电话。芒克下了一跳。这使得芒克大发脾气。在他完全平静下来之前，他走向天平系统，双手放于长角支撑上。它们当然有些活动，他发现它们可以前后移动一点。想像着整个结构会震动到垮台的地步以及整个飞机和天平都垮到地面上的景像，不安中的芒克下令维克把天平完全推倒，并设计一个新的基础和框架。然后这位首席空气动力学家走回到不远处自己的办公室里。 当然，维克也感到不安。怎么说芒克已经已批准了天平的每一个细节。在让芒克过了一些时间来冷静下来以后，维克到首席的办公室里，尽可能平静地说，他认为，长对角线梁的固有频率是如此之低，它的振动不会被发动机和螺旋桨的更快速的冲动所刺激。这位工程师建议，因为平衡已经准备要调试了，在拆除设备之前，他们应该在低转速开始进行认真的试验。芒克同意了，但要求测试时在场。 维克一点儿也不喜欢这个主意。起动发动机时，手摇螺旋桨必须由一个人站在梯子上转动。这个会弄得满身是汗的事情往往要花一些时间。这种操作不是他希望容易激动的芒克看到的。维克执行了一个绕过他的上司芒克与工程主管亨利·里德（Henry Reid）讨论这个问题。维克和里德一起决定在芒克不在的时候检查风洞的天平系统。这很容易做到，因为芒克每天下午在他的汉普顿房间里做他的理论问题。维克准备好测试并在速度范围内测试了一遍，没有发生平衡的任何困难。然后，他做了一些小的调整，粗糙的地方点都已经平滑。 芒克担心的问题依然存在。维克不能简单地告诉他试验成功。所以，他和主管工程师同意安排另一个“第一次测试”让芒克见证。第二天早上，里德护送芒克到风洞，维克随口说“早安，”走到梯子，拉动飞机的螺旋桨。幸运的是，发动机第一次尝试启动就成功了。维克把梯子搬走，把发动机在整个范围内转动了一遍，然后将其关闭。在天平的任何部分都没有明显的振动。好奇芒克的反应的维克后来回忆到：“他走向我，伸出手，祝贺操作成功。”马达到了400马力时的天平系统运转都令人满意，这样一直到1930年代，它被一个新的更好的代替。 PRT平衡设计的问题解决了。后来维克又必须跟芒克在最佳螺旋桨叶片的代表升力，阻力和俯仰力矩特性的截面系数的技术问题上协调。芒克认为，这些系数必须与机翼系数具有相同的理论基础。当然芒克更为精确和优雅，但是维克提醒他应该用比较好用的系数以便设计人员能用。（作为航空局的一员，维克写过NACA TN 212，《对低动力飞机简化的螺旋桨设计》（ Simplified Propeller Design for Low-Powered Airplanes ）以帮助人们为自己的私人自造飞机选择它们的性质。有一天，在芒克的办公室里，维克为自己的观点辩护。芒克毫不退缩。芒克把双手插进袖口里提出了自己的妥协版本： 维克先生，我们应该达成一致。我们应该达成一致以便当我们立起身来时，我们会说这是这些系数所应有的。没有人敢于站在我们面前反对我们。我们应该在我的系数上达成一致。 在那个时刻，维克同意了。但是当他回去工作后，他继续用他自己的系数。 在1926年里，芒克的下属们做了他们力所能及的事情以便与他共事，然后绕过他，但他们最终造反了。1927年初，所有的部门经理都辞职了，以抗议芒克的监督。他们是：螺旋桨研究风洞室主任艾尔顿·米勒（Elton Miller），可变密度风洞室主任乔治·希金斯（George Higgins），飞行试验室主任约翰·克劳利（John Crowley）。刚上任不到一年的工程师主管里德已经陷入了一个怪人和众人的夹缝中。要知道，兰利在1927年总共才有149人。他试图通过重新安排芒克作为他的助理来解决危机。路易斯半心半意地试图安抚芒克，要求他返回华盛顿，尽管路易斯可能不希望这样的事情发生。但芒克由于自尊心受到伤害，拒绝了NACA的能给出的所有的选择，断然拒绝再次龟缩在一个小办公室而远离研究设施并辞了职。兰利平静了。部门主任们返回兰利，但是是以失去一个曾经在那里工作得最好的理论学家为成本。 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
作者：蒋迅 本文已发表在《数学文化》第5卷第2期上。 马克斯·芒克在兰利办公室（1926年） 1. 引言 有这样一个人，他不是哥廷根大学的学生，但他是哥廷根大学的物理学博士，而且他在同一年从哥廷根大学和汉诺威技术大学分别获得物理学和工程学两个博士；他的哥廷根导师是大名鼎鼎的空气动力学鼻祖 普朗特 （ Ludwig Prandtl ），而他的哥廷根论文包括了后来被公认的普朗特的机翼理论的基础；他提出了诱导阻力（ induced drag ）的概念；他领导设计制造了世界第一个可变密度的风洞，这使得美国国家航空咨询委员会（NACA，即NASA的前身）在机翼设计方面跃居世界领先地位。但是无论从什么角度看他都是一个悲剧人物：这位颇有成就的空气动力学专家不但丢了NACA的工作，还成了一个搞费马大定理的民科。究其原因，这里有他本人的性格问题，有美国人的排外主义，但更重要的是两种文化的冲突把这些问题都极大地放大，将一幕原本可以是事关科学的励志剧改编成了悲剧。他的故事对于在科研领导岗位上的所有人都是值得一读的，甚至应该写入工程管理学的必读教材。这个人就是 马克斯·芒克 （ Max M. Munk ）。 2. 与普朗特在一起的日子 路德维希·普朗特（1875-1953） Source: wikipedia 阿尔伯特·贝茨（1885-1968） Source: AVA 芒克于1890年10月22日出生于德国汉堡。少年时代的他凭借其数学和科学的才华说服了中产阶级的父母，使他们确信他应该离开德国的犹太教学校而进入德国学术界。1914年，他从汉诺威技术大学（Technical University in Hanover，即现在的 汉诺威莱布尼兹大学 ）毕业，获得了工程学学位。毕业后，他进入哥廷根大学，但并不是成为了哥廷根的学生。原来，1912年，当他仍然是汉诺威技术大学的学生时，他因为 普朗特 （ Ludwig Prandtl ）发出的一个助理职位招聘广告给普朗特写过一个应聘信。他说自己已经通过了数学和机械学的学士学位考试，并取得了最高成绩，并将在1914年毕业。虽然普朗特没有给他这个职位，但对这个有抱负的学生印像很深，所以给了他很多鼓励。芒克受到了鼓舞，并在1915年拿到工程学硕士学位又得到免服兵役后再一次给普朗特写信。不过，这一次他居然还提出了一个附加条件：他说只有在允许他在未来几年里的任职期间可以继续攻读博士学位，他才会考虑这样的职位。普朗特无法给他一个常规的助理职位，但正好他平时的助理被征兵，所以他就把芒克作为战时替补招到手下。1915年4月1日，芒克得到了普朗特的“空气动力学研究院”（Institute for Aerodynamics Testing， AVA ）的一个为期一年的“助理”合同。后来，他的合同被延长，他在哥廷根一直呆到了1918年春。所以，不夸张地说，他与阿尔伯特·贝茨（ Albert Betz ）、保罗·布拉休斯（ Paul Richard Heinrich Blasius ）、乔格·傅尔曼（Georg Fuhrmann）、 冯·卡门 （ Theodore von Karman ）和卡尔·魏斯伯格（Carl Wieselsberger）一起是普朗特杰出的早期学生。 1907年，普朗特在哥廷根建立的“空气动力学研究院” Source: DLR 从1916年到1918年，芒克成为了普朗特在AVA的助手。他和贝茨是普朗特在机翼理论研究中最亲密的合作者，芒克是在一战中而贝茨则是在战后。同时，芒克还负责战时任务需要的风洞试验的数据测量。因而，芒克在空气动力学研究院的那段经历为他在一战期间提供了机翼理论最新研究的第一手资料。从普朗特最初在哥廷根科学院（Gottingen Academy of Science）的通讯上发表的文章看，其机翼理论的大部分都仅仅是数学方面的成就，但由于芒克的努力，这些数学成就显著地与空气动力学研究院在一战中的工作挂上了钩。AVA在《技术报告》（ Technische Berichte ）上一共发表了24篇机翼理论方面的通讯，其中10篇有芒克的名字。 在一战的最后数月里，他被海军水上飞机部录用，在波罗的海沿岸工作。但是他一直与普朗特保持联系，而且他在整个战争期间作为测试设备工程师在AVA的档案里留下了无数的痕迹。后来他转到齐柏林飞艇制造公司工作。在那里，他设计了一个小型风洞，并提出了设计一个更大的（1000马力）大型飞艇模型的测试风筒。这个令人难以置信的设施一直没有建成，但根据芒克的计划，这个风洞将把闭路气流加压到100个大气压，产生相当于一个全尺寸每小时152公里的飞艇的飞行条件的雷诺数（ Reynolds number ）远高于当时任何其他风洞所能产生的雷诺数。 3. 两个博士学位 在海军和齐柏林公司的经历使得他深深地意识到了他多么需要一个学位。为了自己的职业生涯，他必须显示出自己的专业知识。但他没有一个能让人刮目相看的学位。“在哥廷根做试验期间的唯一遗憾”，他在搬到波罗的海沿岸后给普朗特的信中说，是他不能实现在那里逗留期间完成博士论文的愿望。他感觉在海军试验基地低人一等，因为他们大多除了有工程学证书外还有博士学位。他早把自己在哥廷根风洞的试验数据所得结果作为博士论文向汉诺威的教授报告，但迟迟没有得到回应。这只是芒克的一面之辞，其实他没有提到的还有他与汉诺威教授的观点相左。普朗特安慰他说，“这样的事情在汉诺威一般要慢慢来。”他还告诉芒克可以把论文交到哥廷根去当博士论文。显然芒克因普朗特的许诺而极其兴奋。但他没有完全按照普朗特的建议去做，而是从提交给汉诺威的论文中把理论部分撤下来，然后另写一篇交给了普朗特。普朗特看后指出，理论部分太简洁了，很难看懂。他回信说，关于“简洁”的责备没有让他惊讶。“坦率地说，我认为您和不多的几位将能够理解；其他人将只会读最后的结果。” 芒克受到了来自汉诺威教授的指责：“你把次要的结果给了汉诺威而把重要的部分给了哥廷根”。普朗特不得不为芒克辩护。芒克失望地发现他原来在汉诺威的教授根本无法自行判断他的结果。而对他在哥廷根的论文，普朗特建议他增加一些注解以便更容易读懂，另外把笨拙的标题从“飞行理论中的等周问题”（Isoperimetrische Probleme aus der Theorie des Fluges）改成更朴实的的东西。“为什么你不把它命名为：关于机翼的最小阻力？”然而芒克顽固地保留原来的标题，可能是为了引起数学家的注意吧。其实，按照现在的数学观点，普朗特的建议才更吸引数学家的注意，因为它直截了当地阐明了论文对最优化的研究。 对理论解释与实际数据的争议终于导致了1918年的两个博士论文，一个是汉诺威的工程学博士，另一个是哥廷根的 物理学博士 （指导教授是普朗特和 龙格 ）。虽然取得双博士学位的人不少，但像他这样在同一个时间获得两个不同领域博士学位的人恐怕绝无仅有，而且其中之一是从哥廷根大学得到的。芒克不能不说是一位奇人。 4. 机翼理论 机翼平面形状 Source: Dauntless Software 完成于1918年5月的芒克的哥廷根论文包括了后来被公认的普朗特的机翼理论的基础。它解释了诸如诱导阻力这样的基本现象，一种由于旋涡气流运动所形成的空气阻力，而这个阻力在有限机翼的条件下必然会出现。芒克用精密又直观的数学解决了如何尽可能减少机翼的诱导阻力的问题。尽管普朗特本人和他圈子里的人对诱导阻力和其他机翼理论都有所了解，但他们从来没有在数学上严格地考虑过这些问题。芒克证明当升力在翼展的分布相应于一个椭圆的时候诱导阻力达到最小。当普朗特在自己的报告中解释芒克的论文时，这些问题立即在熟悉MVA思想的圈子里引起共鸣，“但其思想和解决问题的数学方法则完全归功于芒克先生的智慧。”由于这个结果的一般性，它给出了“对于一个给定的机翼几何形状在一个给定的速度和升力时最小阻力的条件。”芒克于1918年6月17日通过了博士学位的口试。一年后，他的博士论文印刷版面市。论文只有31页，而且主要是数学证明。例如，在芒克的论文中的一个定理是说，机翼的诱导阻力当下洗速度（ downwash velocity）沿着展翼的所有位置上都是相同时达到极小。芒克还证明了像双翼机和三翼机那样有平行机翼飞机所受的总诱导阻力与飞行方向的位移无关。一个最重要的在当时没有前人证明过的结论是说，诱导阻力在升力沿翼展按半个椭圆分布时达到极小。在这个时候，他得到了可以比较不同翼展的公式，而同一个公式早前被普朗特用不同的方法获得过，而且自1914年以来在AVA的多篇论文里都引用过却没有过证明。 芒克在机翼理论的发展中所扮演的角色并没有被人们广泛地认识到。在后来的论文中，他的哥廷根论文被人引用主要是因为在机翼理论中定理的证明。当普朗特在1918年7月在哥廷根科学院发表他的“机翼理论 I”的时候，他引述了芒克的即将出版的博士论文，因为它“包含了一个对这个理论应用范围的重要的推广。”半年后，在“机翼理论 II”中，他把复翼机的上下翼理论作为例子来说明其推广。 一方面，他表扬了芒克的博士论文在推广工作上的功劳，同时他又批评芒克基于古典变分法的推导并给出了更简单的推导。 因为具有两个博士论文和学位，芒克同时占有了空气动力学理论和实践。但不知有意还是无意，芒克似乎故意让人摸不清他的背景。对芒克在哥廷根工作不熟悉的读者，看过这两卷机翼理论后，他们一定会产生了一种肯定是与普朗特原意相反的印象，那就是芒克只是一位在早已建成的理论上添加了数学严格化的理论家。芒克的哥廷根论文正好印证了这样一种形像，就好像是芒克把自画像附在了他的论文里。在论文里，他强调了他作为普朗克在哥廷根的助理，在那里他可以集中精力研究数学和物理。论文中根本没有提到他在哥廷根大多数时间是在做MVA的战时合同的风洞测试。但另一方面，在芒克的汉诺威获得工程学博士学位的论文里，呈现在读者面前的是完全不同的形像。论文中几乎都是数表和机翼图形。在论文中附的简历里，芒克把自己描述成一个在MVA逗留了三年的主要在空气动力学和相关实验室里做实验的实际动手的工程师。他在引言里说他“没有把显示的数据的综合进行理性评估作为目标，而是而是出于实际应用的目的把获得的结果进行交流。” 说了这么多，我们把注意力集中在了普朗特和他的那些建立了现代翼型理论基础的哥廷根圈子。那么在实际中设计飞机的那些人是如何运用这些新的知识的呢？一战前和一战后飞机的图片清晰地透露了在不长的几年里航空技术何种秤谌上的飞跃。可是这些进步并不是由于空气动力学理论的进展。我们来举一个例子。据普朗特回意，第一架全金属飞机“ Junkers J 1 ”制造者容克（ Hugo Junkers ）从来没有访问过MVA，尽管普朗特多次访问过容克的实验室。普朗特甚至爬到位于亚琛的容克实验室风洞里。他研究了基于哥廷根的封闭模型之后建成的“德绍风洞”。但不同于哥廷根风洞的测量，在德绍的测试没有服务于理论的目的。他们的目的是为了获得飞机设计中的最佳升阻比。没有机翼理论的依托，他们必须进行相当多的实验，因为不同翼展的标准机翼互相之间无法转变。当容克在1918年4月知道了哥廷根的机翼理论提供了方便的变换公式后“非常惊讶”并感叹到：“如果我们早点知道的话，我们可以省去所有的实验。” 浏览一下芒克在《技术报告》（Technische Berichte）的结果就可以让容克早一年知道理论方面的动向。作为飞机制造商中的“理论家”和前大学教授，连容克都不知道这些基本理论，可以推断，在普朗特圈子之外，空气动力学理论的发展并不为战时的飞机制造商所知。与此相反的只有芒克的热情，他试图在使机翼理论变得更容易理解这一点上赢得共鸣。在“翼展和空气阻力”的报告中，他在导言中就说，“普朗特的机翼公式”没有得到应有的好评，“因为它们是基于理论基础的”。他发现这“很可悲，因为这些公式包含了更多信息，比那些实际操作者愿意相信他们能做到的完成得更好”。飞机制造商一边没有兴趣的事实也解释了为什么哥廷根空气动力学家只在可以应用公式的层次上的细节之处有交流。1918年5月的一天，莱比锡的德国飞机制造商DFW的一位工程师觉得奇怪，为什么有些结果没有任何参考文献。他特别感兴趣的是，“是否对于单翼或双翼飞机，机翼后面的气流下洗已经有了完整的计算评估”。显然，莱比锡的这家飞机制造商不知道这个问题在哥廷根的理论家中已经是一个反复出现的主题。普朗特回复说：“您问的单翼机的理论还没有发表，它只在上课和讲座上才会讲到。” 5. 移民美国 杰罗姆·胡萨克（1886-1984） 早在第一次世界大战之前，美国就开始注意欧洲在航空学领域的进展。1913年，美国海军的代表杰罗姆·胡萨克（Jerome C. Hunsaker，后来的NACA成员）在普朗特所在的哥廷根实验室里逗留了数星期，同时在欧洲的主要空气动力学实验室里进行考察。他回国后特别表示出对德国研究机构的敬仰。那里不断输入年轻的博士候选人，在有成就的学术人物的指导下，为机构提供新鲜血液。NACA领导对像芒克这样的欧洲航空研究者以及他们所在组织的科学定位留下了深刻的印象。霍普金斯大学物理学教授，1920年至1937年的NACA执行委员会主席约瑟夫·艾姆斯（ Joseph S. Ames ）在1922年1月写到： “航空学绝不是一个工程师或飞行员的发挥，它是科学的一个分支。那些开发了最好的飞艇和飞机的国家一定是已经把最多的想法、时间和资金投入到了科学研究中。 ” 一战结束后，美国立即派出了几个考察团去德国了解那里的科技进展。1920年，埃姆斯请胡萨克代表NACA的空气动力学委员会再次前往欧洲去考察那里的航空学研究状况。胡萨克的这次考灿谠美国在相同领域的研究产生了长期的影响。 有一天，普朗特收到胡萨克的来信。胡萨克通知普朗特，自己被授权与他联系“以便获得您关于德国目前在理论上和试验上的空气动力学方面的工作进展的普查服务。您被认为做出了杰出的成绩，并且是做此普查的最合适的人选”。合同的细节被留到1920年当胡萨克访问哥廷根的时候。因为普朗克自己的英语非常糟糕，他请 龙格 （ Runge ）到场。龙格曾经把兰彻斯特（ Frederick W. Lanchester ）的《空气动力学》翻译成德文，他精通英语并对航空学发展具有浓厚的兴趣。谈判的结果是，普朗特应该写一份“关于预测适用于像飞机和飞艇的机身形状的空气动力学的最新进展”的报告。普朗特为这份报告可以收到相当于8000马克的800美元酬金，这近似于一名德国教授一年的工资。 对于战后的德国而言，经济上的考虑是无法避免的，特别是在1920年代早期通货膨胀迅速蔓延的时期里。由于不看好未来来自工业界的合同，空气动力研究院的预算很紧张。于是，普朗特进一步建议与NACA签订合作的合同。普朗特认为，德国的工资对于美国人来说相当低，而且空气动力研究院所里不缺乏有良好训练的科研人员。因此，如果把实验和理论空气动力学研究的合同给他们的话，NACA会省很大一笔银子。事实上，普朗特已经对在此之前来考察的耐特（William Knight）提过类似的建议，但NACA认为与前敌对国家进行如此深入的合作是走得太远了。华盛顿通知耐特说，如果NACA把合同给自身之外的机构的话，明智的做法是“在本国内支持需要鼓励的那些人”。当普朗特向胡萨克提出同样的建议时，他立即被回绝。后来，胡萨克道歉说：“我相信我不知道对您的问题怎么回答，不管NACA是否有可能在哥廷根进行进一步的调查。我倾向于认为，由于政治家所面临的经济上的需求，我们的委员会在来年多少会受到资金的限制。” 约瑟夫·艾姆斯（ Joseph S. Ames ） 除了普朗特和龙格以外，到场的还有芒克。他很想见到胡萨克，因为他有一个远房叔叔在美国采矿发了财，他产生了移民美国的想法。应芒克的要求，普朗特曾在战争结束后就为芒克的工作与胡萨克联系过。这是胡萨克欧洲之旅的一个意外的收获。鉴于对战后德国航空业的限制，选择航空学为研究对象的工程师们看到了一个不确定的未来。“那里的情况看起来很糟糕，好像所有的人都愿意移民到美国去。”一位NACA的空气动力学学者在耐特的德国报告上评论说。与此同时，NACA正面临着寻找有才华的空气动力学家的压力。兰利的首席物理学家爱德华·沃纳尔（ Edward Pearson Warner ）刚刚辞职。芒克与胡萨克的会见正是在这个时候。胡萨克把芒克的要求通知了艾姆斯。艾姆斯对雇用他有浓厚的兴趣。“芒克博士是目前德国齐柏林公司里的空气动力学专家，”艾姆斯在1920年11月通知NACA的执行委员会说。“他的雇用可能是获得德国在战时发展起来的大量信息和未发表资料的最便宜、最有效的途径。”胡萨克奇迹般地说服了才华横溢的年轻科学家芒克不再犹豫而下定决心移民美国。然而尽管NACA有兴趣，得到正式的雇用许可并不是一件容易的事。“我的美国前景不那么坏”，芒克在收到胡萨克的保证信之后向普朗特报告说。“主要的问题是我的德国国籍”。第一个障碍是能进入美国，第二个障碍是能受雇于政府机构。NACA方面也真的是费了一番周折。最后是美国总统 威尔逊 （ Woodrow Wilson ）亲自签发的两个行政命令使得芒克可以成行：一个是允许这个过去的“敌人”进入美国，另一个是允许他在政府里工作。（在二战结束后，又有一次特殊的安排让德国火箭专家布劳恩到美国政府工作。）后面我们将会看到，尽管芒克具有善变的气质，他的贡献使得NACA开始得到国际的承认。 芒克成为NACA的雇员主要归功于胡萨克的努力。胡萨克后来成为了NACA主任（1941 - 1956年）。在芒克移民的时候，他是海军新建的航空局的首席设计师。那时候， 艾姆斯是其副主任（1920 - 1927年）。艾姆斯早于胡萨克当上了NACA主任（1927 - 1939）。NASA的艾姆斯研究中心就是以他的名字命名的。 1920年，芒克从他的家乡德国抵达波士顿港口，随即南下到美国首都华盛顿特区接受NACA技术助理的任命。这个时候，年仅30岁的芒克已经是一个著名的航空工程师了。 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
作者：蒋迅 Alice Zhai和她的指导老师蒋红涛（ Jonathan Jiang ） 美国儿童从学前班开始就有了科展活动。科学实验活动，英文叫Science Fair，直译就是科展。它的形式就是由学生进行实验，然后把自己的实验结果写在一块硬纸板上进行展览。这项活动不在教学大纲之中，完全看老师。有些学校的老师对此很热心，那里的学生就会得到更多发挥才智的机会。但也有一些老师比较懒，他们的学生就只好不幸了。到高中时，科展可能会做得很大，甚至进入白宫。这里我们讲一个NASA喷气推进实验室的一个故事。在JPL科学家的帮助下，一个高中16岁学生 (Alice Zhai) 的科展项目变成了NASA飓风研究。 翟瑞琳（音，Alice Zhai）是一位16岁的高中学生。她所在的高中就在NASA的喷气推进实验室的边上，但她一开始并没有参与到那里的研究。2013年，她安家了洛杉矶县的科学展览。她选择的题目是飓风对经济的影响。2012年的飓风桑迪（Hurricane Sandy）给美国、加拿大、巴哈马和加勒比地区造成了总计655亿美元的经济损失108人死亡。翟瑞琳注意到，那次飓风的风速并不是很大，但覆盖范围很广。她认为这个现象很值得进一步研究。于是她收集了一些典型飓风的数据，建立了一个简单的数学模型。最后她的展板获得了美国气象学会洛杉矶分会的“杰出成就奖”。 喷气推进实验室的研究人员蒋红涛博士是北京师大天文系1981级的学生。毕业后他赴加拿大 约克大学 （ York University ）深造并于1991年和1996年获得硕士和博士学位。1999年起他到喷气推进实验室工作，他已经发表多篇论文并获得多项NASA奖励。正好蒋红涛是那次展览的评委之一，也正好他看到了她的展板，她的参与和探究精神给他留下了深刻印象。蒋红涛认为，翟瑞琳的工作虽然内容上不特别严谨，但思路新颖：一反通常把损失只与飓风风速联系的做法，而是把飓风覆盖范围的半径也考虑进来。文中提到地方灾害与飓风能量的关系，并进一步探讨了保险索赔。蒋红涛热情鼓励她继续改进模型。他帮助她进入加翁玉林州理工学院做实习，并说服翁教授允许她在2014年的暑假里到喷气推进实验室去继续进行这项研究。二人在暑假的三个月里把收集到的数据增加了一倍，把1988年以来的73场飓风的风速、覆盖范围的半径及损失规模放在一起，建立了更严格的统计模型。他们发现，半径增加一倍而风速不变时，经济损失增加三倍（既达到参照例的四倍）；而当半径增加两倍时，损失几乎是参照例的20倍。 他们把结果写成了论文“美国飓风速度和尺寸对灾害损失的附属关系”（Dependency of U.S. Hurricane Loss on Maximum Wind Speed and Storm Size）投给了《环境研究通讯》。第一次投稿没有被接受。翟瑞琳仍然保持乐观。她说：退稿不可怕，因为审稿人的意见很有正能量。“它鼓励我继续下去”。他们根据意见做了修改，很快在第二次投稿时得以通过。这篇文章在英国物理学会（IOP）网站上可以下载： http://iopscience.iop.org/1748-9326/9/6/064019/ 2014年8月，翟瑞琳获联邦与加州理工学院学者肯定，被 颁予 “戴维斯青年学者奖”(Davidson Fellow)。翟瑞琳表示，她对飓风肆虐美国特定区域的新闻颇为关注，自己也很想投入以往没人接触的话题，所以拿飓风当材料。在喷射推进实验室内的日子，她很高兴能跟诸 多科学家共事，透过互动而启发个人视野，能获得戴维斯青年学者奖她很高兴，未来亦期盼进入大学校园专攻数学和科学，继续做更多研究。 这是笔者【 NASA人的故事 】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
PASADENA, Calif. NASA has selected Orbital Sciences Corp. of Dulles, Va., to launch the Orbiting Carbon Observatory2 (OCO2) mission. The spacecraft will fly in February 2013 aboard a Taurus XL 3110 rocket launched from Vandenberg Air Force Base in California. The total cost of the OCO2 launch services is approximately $70 million. The estimated cost includes the task ordered launch service for a Taurus XL 3110 rocket, plus additional services under other contracts for payload processing, OCO2 mission unique support, launch vehicle integration, and tracking, data and telemetry support. OCO2 is NASA's first mission dedicated to studying atmospheric carbon dioxide. Carbon dioxide is the leading human produced greenhouse gas driving changes in Earth's climate. OCO2 will provide the first complete picture of human and natural carbon dioxide sources and sinks, the places where the gas is pulled out of the atmosphere and stored. It will map the global geographic distribution of these sources and sinks and study their changes over time. The OCO-2 spacecraft will replace OCO-1, lost during a launch vehicle failure in 2009. The OCO2 project is managed by the Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif. NASA's Launch Services Program at the Kennedy Space Center in Florida is responsible for launch vehicle program management of the Taurus XL 3110 rocket. For more information about NASA and agency missions, visit: http://www.nasa.gov . For more on OCO-2, visit: http://oco.jpl.nasa.gov/ . This is an artist's concept of the Orbiting Carbon Observatory2. The mission, scheduled to launch in February 2013, will be the first spacecraft dedicated to studying atmospheric carbon dioxide, the principal human produced driver of climate change. It will provide the first global picture of the human and natural sources of carbon dioxide and the places where this important greenhouse gas is stored. Such information will improve global carbon cycle models as well as forecasts of atmospheric carbon dioxide levels and of how our climate may change in the future. Image credit: NASA/JPL
作者：蒋迅 本文发表在《太空探索》杂志上。 2013年7月，NASA公布了2013年度资助的一期新概念研究项目，一共有12个，每个项目得到十万美元的基金资助。如果能有幸得到二期资助，那就可以再得到五十万美元的资助。NASA希望通过这些项目的开发促进空间科学和探索的重大突破。 “NASA新概念研究项目”部门执行主任福克尔（Jay Falker）应“行星协会”( Planetary Society ) 的要求 介绍 了这次的评选。“NASA新概念研究项目”( NASA Innovative Advanced Concepts ) 的前身是“NASA先进理念研究所”，由大学空间研究协会 ( Universities Space Research Association ) 管理。2010年改名后，改由NASA自己管理。2011年第一次选出30个一期新项目，2012年第二次评选，有18个申请中标。这次只有12个。但这并不代表一个递减趋势。事实上，“NASA新概念研究项目”资金充足，并没有受到联邦政府经费紧缩的影响。他们减少了一期项目数目，主要是为了更多地资助二期项目，使那些取得显著成绩的项目可以得到延续。 “NASA新概念研究项目”的目标是通过那些真正革命性的富有远见的新概念来影响NASA的科研进展。这些项目是近乎于科幻小说，但又不完全是科幻小说。它们有科学研究作为基础，技术上有成功的希望。它们可以帮助NASA确定未来的发展方向。 “NASA新概念研究项目”每两年征集提案。一期项目每年发布一次，二期项目每两年发布一次。二期项目是基于一期项目上的。基本程序是，先经美国学校、公司、研究机构、政府部门等申请，经过同行评审，最终挑选出来。申请人必须认真描述自己的计划，这个计划必须是非常富有创造性的，展现出一种不同于常规的思路，必须试图打破技术上的限制，挑战常规，而且必须使评审人员能够理解项目中的基本原理，还能解放思想，对项目得出一个合理的评估。每个评审员独立评审，然后聚集到一起进行小组审议，从中选出最佳提案。 今年资助的这12个新项目都有一个共同特点：雄心勃勃。不怕做不到，就怕想不到。虽然只有12个项目，但是却覆盖了航空和航天的多个领域。福克尔表示：“这些获选的新的一期新概念包括了潜在的地球与空间科学上的突破，多元化经营和潜在的拓展类文明和商业化的新途径”。可以说，这代表了NASA未来的重点和寄予的希望。我们在这里对这些项目做一个简单的介绍。 项目1 NASA充分认识到航天器推进系统对深空探索，特别是载人深空探索，的重要性。在经费缩减，技术难度加大的情况下更是这样。这次十二个项目中有三个是推进系统的：一个是由NASA马歇尔太空飞行中心提出的 项目1 ：“脉冲裂变 - 聚变推进系统”( Pulsed Fission-Fusion (PuFF) Propulsion System )，第二个是“大学空间研究协会”提出的 项目4 ：“实现微型卫星探索太阳系的双模式推进系统”( Dual-mode Propulsion System Enabling CubeSat Exploration of the Solar System )，另一个是密苏里大学的 项目9 ：“等离子动力推进将纳米/微微型卫星的能力革命化”( Plasmonic Force Propulsion Revolutionizes Nano/PicoSatellite Capability )。项目1认为可以利用“Z箍缩”（ Z pinch ）设备来触发点燃热核氘。聚变中子诱发裂变反应，释放足够的能量，并进一步限制和加热等离子。然后，二者结合的能量可以被引导到一个磁性喷嘴，产生巨大的推力。项目4是针对微型卫星的，质在开发可以将微型卫星推到深空的系统。它的目标是把热推进和电推进结合起来，适当使用每个系统的优势。项目9建议数值模拟等离子力场的非对称/梯度的几何形状和相关太阳广能约束，预测纳米粒子的速度，质量流量，以及由此产生的推进性能（推力，比冲），并评估启用电浆推进后飞船的位置控制精度和指向精度。 项目8 “阿波罗13”号是历史上“最成功的失败”。飞船爆炸事件让人们思考一个严肃的问题：如何在轨改变飞船去执行一个计划外的任务。其实在轨道上，航天器和宇航员是会遇到这样那样的意想不到的问题的。国际空间站上的宇航员就常常发现零件坏了之后不得不等待补给。还有一些问题即使想到了也不是容易实现的。如何利用空间现有条件达到目的是一个新的课题。3D打印在经过二十多年的低调开发后，突然变得异常活跃起来。这说明这项技术正在从成熟走向应用。 项目8 提出了一个大胆的思路：“取材于稀薄空气的生物材料：先进的生物复合材料的原地按需印刷”( Biomaterials out of thin air: in situ, on-demand printing of advanced biocomposites )。这项研究是由NASA艾姆斯研究中心提出的。虽然与现在的3D打印有些相似，其实它比3D打印更具有革新的性质。想象一下能够把任何工具和复合建材打印成食品和人体组织的情景吧。想象一下在火星上的能够取代任何破损部件的能力，无论是您的宇航服的一部分，你的□息地，或你自己的身体的一部分。这个项目正是这样一项技术。安托尼·朗曼（Anthony Longman）独立提出的( 项目5 )“自适应生长的张拉整体结构”( Growth Adapted Tensegrity Structures - A New Calculus for the Space Economy ) 描述的是一个全新的创建并制造经济可行的空间□息发展技术：在地月第二拉格朗日点部署一个轻量级的张拉整体□息地结构。在那里，机器人使用空间为基础的材料提供辐射屏蔽、灌溉、生活支持、生态系统发展的土壤，并维护和增强结构。□息地可以成为旅游胜地，经济枢纽和一个多用途的用于月球表面开发和空间生态系统的生命科学研究于支持设施。这次得到资助的还有 项目10 ：“极端环境中的变形金刚”( 10 meter Sub-Orbital Large Balloon Reflector (LBR) )。这是一个可以改变形状和功能的多功能平台，它们可以原位开启新的行星任务从而大量减少成本。如果大面积展开的话，它们可以反射太阳能，为目标加暖和照明，为太阳能电池板供电，目标跟踪，和作为一个电信中继。 项目3 一年多以前，“好奇”号火星车经历了“恐怖七分钟”后，安全降落在了火星表明。由于“好奇”号火星车前所未有的重量和体积，NASA在再入-降落-落地的过程中使用了绝热罩、降落伞、反向火箭和空中吊车的手段。未来更大重量的航天器将会对再入-降落-落地提出更高的要求。这次，喷气推进实验室的科学家提出了一个非常新颖的新概念 ( 项目3 )：“二维行星表面著陆器”( Two-Dimensional Planetary Surface Landers )。如果这个概念能够实现的话，就能省却任何登陆任务中最复杂，最昂贵和风险最高的阶段，从而显著缩短开发时间。这个概念就是地毯般的二维着陆器，它具有较低的质量/阻力比的特点，从而允许登陆器可以有效地摆脱降落过程中的速度，为登陆完整性提供一个更可靠的结构。 项目2 项目2 有其独特性：“移居火星途中的诱导蛰伏转移舱”( Torpor Inducing Transfer Habitat For Human Stasis To Mars )。按照现有技术，载人火星之旅单程就需要八个月的时间。宇航员在旅途中需要经历生理上、心理上的严峻考验，还必须有常规消费。因此，在星际载人飞行中实行蛰伏经常被认定为一个理想的解决方案。就好像让宇航员在飞行过程中入睡，等醒来时已经到达火星的上空。然而完整的冷冻保存人体和恢复人体的手段却仍然是一个没有解决的一环。近年来医学的进展迅速使得人们能够做到让人类在长时间的深睡眠状态中显著地减少新陈代谢。现有的“深睡”技术有四种。NASA应该利用这些科技的的进步，因为他们可以潜在地消除了一些非常具有挑战性的技术障碍，降低赴火星的载人飞船的起飞质量，最终使可持续的火星任务变得可行。SpaceWorks公司提出对设计出一个在飞往火星途中的蛰伏转移舱进行全面评估：蛰伏所需氧气，食物，空间；还有自动控制系统，安全系统等。这个蛰伏转移舱很小，如果有4-6名宇航员的话，相比目前的20-50万吨，估计可以降低到只有5-7吨；体积上，目前大多数设计中是200立方米，而这个只有20立方米。 项目6 在所有12个项目中， 项目6 的名称有些奇怪：“作为‘X’之解的永恒飞行”( Eternal Flight as the Solution for 'X' )。这是NASA兰利研究中心提出的项目。“X”容易让人联想到谷歌的“X大奖”，其实这里“X”更应该与直升飞机的螺旋桨相联系。这项调查是寻找一个能达到民用大气地球同步卫星高度的长时间飞行任务的新概念。与直升飞机不同的是，这种飞行器的机翼特别长，长到系链的地步，这时螺旋桨的转速会显著增加，产生更多的升力，而无需更多的推动力。 项目12 天文学永远是NASA研究中的一部分。这次获得资助的有三个项目。 项目7 ：“用银河宇宙射线次级粒子骤雨对太阳系小天体做深层映射”( Deep Mapping of Small Solar System Bodies with Galactic Cosmic Ray Secondary Particle Showers )； 项目11 ：“10米次轨大型气球反射器”( 10 meter Sub-Orbital Large Balloon Reflector (LBR) )；和 项目12 ：“小质量平面光子成像传感器”( Low-Mass Planar Photonic Imaging Sensor )。这三个项目都各有特色，分别由行星科学研究所、亚利桑那大学和加州大学戴维斯分校的研究人员提出。 以上项目编号是为了读者阅读方便而加的，不代表这些项目的好坏优略。
科学网今日新闻“美宇航局卫星拍到中国内陆严重雾霾分布图”的中文说明，应当是从英文新闻稿翻译过来的。可能英文新闻稿编辑的文字就有增删，造成重要信息缺失。 查了美国宇航局 NASA 新闻原稿： http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=82535 下面翻译的中文中，用蓝色标出的比较重要，用红色标出的，对认识这次雾霾较重的原因及其发展是重要信息。 但是，中文新闻稿中关于烟雾的来源，以及造成雾霾的原因，则是编译的媒体工作者写的，不在NASA新闻原稿中。 Smog Shrouds Eastern China December 10, 2013 China suffered another severe bout of air pollution in December 2013. When the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on NASA’s Terra satellite acquired this image on December 7, 2013, thick haze stretched from Beijing to Shanghai, a distance of about 1,200 kilometers (750 miles). For comparison, that is about the distance between Boston, Massachusetts, and Raleigh, North Carolina. The brightest areas are clouds or fog. Polluted air appears gray. While northeastern China often faces outbreaks of extreme smog, it is less common for pollution to spread so far south. 中国在 2013 年 12 月经受了又一次严重空气污染事件。美国宇航局的 Terra 得到 12 月 7 日卫星遥感（ MODIS ）图观察到厚重的霾从北京伸展到上海，约 1200 公里（ 750 英哩），相当于从马萨诸塞州的波斯顿到北卡罗莱纳的罗利。图上亮白色的是云或雾，污染空气显示为灰色。 中国的东北部常见严重烟雾，象这次污染伸展到如此远的南部较为少见。 “The fog has a smooth surface on the top, which distinguishes it from mid- and high-level clouds that are more textured and have distinct shadows on their edge,” explained Rudolf Husar, director of the Center for Air Pollution Impact and Trend Analysis at Washington University. “If there is a significant haze layer on top of the fog, it appears brownish. In this case, most of the fog over eastern China is free of elevated haze, and most of the pollution is trapped in the shallow winter boundary layer of a few hundred meters.” 华盛顿大学空气污染影响和趋势分析中心主任 Rudolf Husar 说：“雾区的顶部表面平滑，这可以和中层和高层云区别开来，云的形态比较粗糙而且边部有明显阴影。”“ 如果在雾的上面有一层霾，就会显示棕色。 这次中国东部地区的雾大部分和霾无关 ， 大部分污染被约束在 只有几百米厚的冬季边界层 内。” On the day this natural-color image was acquired by Terra, ground-based sensors at U.S. embassies in Beijing and Shanghai reported PM 2.5 measurements as high as 480 and 355 micrograms per cubic meter of air respectively. The World Health Organization considers PM 2.5 levels to be safe when they are below 25. 获得 Terra 遥感图的当日，北京和上海观测的 PM2.5 浓度分别高达 480 和 355 微克 / 立方米，世界卫生组织的安全标准仅为 25 微克 / 立方米。 Fine, airborne particulate matter (PM) smaller than 2.5 microns (about one thirtieth the width of a human hair) is considered dangerous because it is small enough to enter the passages of the human lungs. Most PM2.5 aerosol particles come from the burning of fossil fuels and of biomass (wood fires and agricultural burning). 因为细微可以进入人类肺部，细颗粒物 PM2.5 （约 1/15 人类头发粗细）被认为最危及健康。 大部分 PM2.5 气溶胶源自化石燃料和生物质的燃烧（树木和农业烧荒） 。 At the time of the satellite image, the air quality index (AQI) reached 487 in Beijing and 404 in Shanghai. An AQI above 300 is considered hazardous to all humans, not just those with heart or lung ailments. AQI below 50 is considered good. 拍摄遥感图时，空气质量指数在北京市 487 ，上海 404 。 AQI 超过 300 时被认为严重污染，对所有人群都有危害，而不只是影响有肺部疾患的病人。 AQI 低于 50 时，认为空气质量为优。 In some cities, authorities ordered school children to stay indoors, pulled government vehicles off the road, and halted construction in an attempt to reduce the smog, according to news reports. 新闻报道说，有些城市要求学校学生留在室内，停开政府部门的汽车，停止建筑工程，意图减轻烟雾。 References Associated Press, via The Washington Post (2013, December 6) Smog at Extremely Hazardous levels in Shanghai. Accessed December 9, 2013. Bloomberg News (2013, December 9) Shanghai Tells Children to Stay Inside for Seventh Day on Smog. Accessed December 9, 2013. The New York Times (2013, December 5) Air Pollution Shrouds Eastern China. Accessed Accessed December 9, 2013. U.S. Department of State (2013, December 9) U.S. Consulate Shanghai Air Quality Monitor. Accessed December 9, 2013. U.S. Department of State (2013, December 9) U.S Embassy Beijing Air Quality Monitor. Accessed December 9, 2013. Voice of America (2013, December 6) Flights Delayed as Air Pollution Hits Record in Shanghai. Accessed December 9, 2013. Xinhua (2013, December 9) Cities hit hard by smog. Accessed December 9, 2013. NASA image courtesy Jeff Schmaltz, LANCE MODIS Rapid Response. Caption by Adam Voiland. 其实中国研究人员也用 Terra MODIS 真彩色图像进行分析，甚至有逐日发展过程。推荐李芳军博主 2013-12-8 博文：“看图说 ‘华 - 北、西、南、东、中’ 地区 12 月第 1 周（ 01-07 ）雾霾” http://blog.sciencenet.cn/blog-427149-748130.html 2013-12-10 博文：“看图说 - ‘像云像雾又像霾’ - 如何在真彩色遥感图像上识别” http://bbs.sciencenet.cn/blog-427149-748645.html
作者：蒋迅 本文缩写版已发表在《航天员》杂志2013年第5期上。 新一批宇航员有八位成员 ★ 乔希·卡萨迪 （ Josh A. Cassada ），博士，39岁，前美国海军少校（Lt. Commander）。卡萨迪出生加州，在明尼苏达州长大，已婚，有两个儿子。卡萨迪还记得在他16岁那年，他在全家的合影里戴着一顶用硬纸板做的宇航员头盔。谁也没有想到二十年后，那顶好笑的头盔将变成真的了。他本科毕业于密西根的一所私立学校 “艾尔比奥学院”（Albion College），后从纽约罗彻斯特大学获得物理学硕士和博士学位，研究的是高能物理。2000年，他步父亲的脚步加入了美国海军。曾经被派往伊拉克。回到美国后，他出任P-8波赛顿海上巡逻机的接收试飞员，负责美国国防部高达280亿美元的航空合同。他的物理学教育背景和海军资历是使他胜出的主要原因。前不久，他和艾尔比奥学院的校友安然米勒（Aaron Miller）共同创办了一家试验开发量子光学产品的“Quantum Opus”公司并出任首席技术官。因为接受了NASA的录取，他必须离开自己亲手创立的高科技公司。对此他义无反顾：“幸运的是，安然已经做好了独自承担的准备” 。来自美国北部密西根州的妻子达莲娜（Darlene）虽然对休斯敦的炎热潮湿天气有所顾虑，但是对於休斯顿特别期待。有一天，他突然接到了一个陌生人的电话，原来是NASA宇航员克里斯卡西□'7d（Chris Cassidy）从国际空间站打来的。卡萨迪突然感觉自己离宇航员的称号更近了一步。 ★ 维克托·格罗弗 （ Victor J. Glover ），37岁，美国海军少校（Lt. Commander）。格罗弗来自南加州和德州，已婚，妻子迪欧娜（Dionna），现在已经是四个女儿的父亲。格罗弗是八人当中唯一的黑人。在小学五年纪的时候他的数学和科学课就特别优异。他的科学课老师说他将成为一名优秀的工程师。这句话一直激励着他。即将毕业时，他得到过数所大学的资助保证，其中包括著名私立大学南加州大学。但是他选择了加州理工州立大学（California Polytechnic State University），为的是进工学院。在加州理工他积极参加公益活动，被授予工学院服务社区奖。他还是摔跤和美式足球运动员和工学院院长资讯委员会的成员。大学毕业后格罗弗进入海军。2002年被选为海上飞机飞行员。2006年他被海军作为交换学生送到美国空军大学的试飞学校学习，获得飞行试验工程的硕士学位。2007年，他进入海军研究生院学习系统工程，获得硕士学位。他因为出色的成绩和优秀的毕业论文而得到嘉奖。随后再次进入美国空军大学并获得第三个硕士学位。他还在乔治亚大学政府学院学习立法。格罗弗驾驶过40种飞机，有2000多小时的飞行经验和200多次航母降落经验。在伊拉克战争中参加过24此战役。作为F / A-18“大黄蜂”战机、超级“黄蜂”战机和EA-18G“咆哮者”战机的试飞员，他获得过黑人工程师现代技术领袖奖（BEYA Modern Day Technology Leaders Award）。在被NASA选上时是美国海军在国会的立法代表。他的简历与其他七位一样优秀，但相信他的少数族裔身份和他的诗使得他独树一帜。 ★ 泰勒·哈格 （ Tyler N. Hague ），37岁，美国空军中校（Lt. Colonel），喜欢被人称为尼克（Nick），哈格的家乡是堪萨斯。他的妻子凯蒂（Catie）也是一位空军中校。他们育有两个孩子。哈格的双亲都是教师。还在他上小学的时候，有一次父亲带他参观了位於科罗拉多的美国空军学院（U.S. Air Force Academy）。从此他就立志要上这所大学，他要飞向蓝天，他要飞向太空。高中毕业后，他就真地上了美国空军学院航空工程专业。毕业后，他进入麻省理工学院航空工程系并获得硕士学位。他飞行过500多小时，30多种飞机，包括F-16战斗机、C-12和T-38教练机。2004年，他参加过伊拉克战争，任美国国防部下的联合简易爆炸装置对抗组织的部门副主任。在被NASA录用之前，他也一直在那个部门工作。真正让他认定了要当一名宇航员是2003年他在美国空军试飞学校的时候，他太喜欢超音速的那种感觉了，而宇航员才有终极超音速的机会。连小孩子都超喜欢过山车的感觉。哈格在2004年和2009年两次申请NASA宇航员均告失利。但是他并不放弃。终於在这第三次努力里成功了。从他下定决心到最终迈进了NASA宇航中心的大门竟然过去十年。 ★ 克里斯蒂娜·哈莫克 （ Christina M. Hammock ），女，34岁，北卡人。想象一下在南太平洋中一个方圆不到200平方公里、居民不到7万的美属萨摩亚群岛上出一个女宇航员该是多么地不容易。现在哈莫克让这个几乎不可能的事件发生了。在她得到NASA的宇航员班录取通知的时候，她是美国国家海洋和大气管理局（NOAA）驻美属萨摩亚站的站长。哈莫克在北卡州立大学（North Carolina State University）学习电子工程和物理学，本科毕业后继续攻读电子工程方面的硕士研究生。她曾经在位於马里兰州的NASA戈达德太空飞行中心工作，任职电子工程师，设计在卫星使用的电子仪器。此后她被“雷神极地服务”派往格林兰、阿拉斯加州和南极洲。她还曾在约翰霍普金斯大学应用物理实验室工作两年。正是由於她积累起来的多样经验使得她成为一位理想的宇航员候选人。哈莫克是海洋和大气管理局出来的第二位（准）宇航员，也是第二位女性（准）宇航员，前一位美国女宇航员凯瑟琳苏利文（Kathryn Dwyer Sullivan）。苏利文是美国第一位完成太空漫步的女宇航员，那么哈莫克会创下什么记录呢？谁都没有答案，但她已经想好，她要带一些萨摩亚的香蕉片，“也许造一个萨摩亚土炉灶（UMU）？”她开玩笑说。显然她已经开始舍不得这个美丽岛屿。萨摩亚的同事和朋友都为她骄傲。“NASA选择她是因为她太优秀了”，一位同事说，“她能力超强，且充满活力”。尽管她已经开始感觉到舍不得周围的人，但她已经做好了成为宇航员的准备。 ★ 妮可尔·奥纳普·曼恩 （ Nicole Aunapu Mann ），女，35岁，美国海军陆战队少校（Major），她和丈夫特拉维斯（Travis）育有一个儿子。报到之前她是美国海军飞行基地的联合产品团队负责人。虽然她早已是一名常飞蓝天的F / A-18“大黄蜂”战机驾驶员，但是转变成NASA宇航员还是一个巨大的变化。当NASA的电话打来时，她差点没有接到电话。当她看到电话显示是来自休斯顿宇航中心时，她正在办公室大楼里。她必须找一个有窗子的地方去接电话。当她在楼道的一段时间里，这个电话连响了三次。她太怕错过这个电话了，於是开始飞跑起来。电话是NASA宇航大队主任珍妮特卡万迪（Janet Kavandi）。这次的电话很简单：1.“你是否仍然对宇航员职业感兴趣”；2.“你是否愿意搬到休斯顿”。当然！她对这个决定非常坚定。她成了近二十年里第一位成为（准）宇航员的女性战斗机驾驶员。曼恩来自北加州，小时候喜欢足球。在美国，只有男孩子打美式足球。所以喜欢跑动的女孩子们都是从足球开始她们的体育生涯的。她的这个爱好一直保持到她考上美国海军学院，在那里她也是校队的主力队员。她说，足球是10%的身体素质 + 90%的自我培养。她的足球教练骄傲地称她为我们的“ 米娅·哈姆 ”（Mia Hamm）。在足球训练中培养出来的顽强意志得以表现在她的方方面面，并延续到以后的生涯中。除了足球，她还喜欢潜水、滑雪、登山和骑车。她还是美国大学运动员协会马里兰州分会在1999年选出的年度女星（Woman of the Year）。当然她也有一个很女人的一面，小时候她会给所有的洋娃娃都打理得漂漂亮亮。在中小学里，她最喜欢数学、英语和诗歌。曼恩本科毕业于美国海军学院，从斯坦福大学获得机械工程硕士学位，参加过两伊战争中的147次战役，并完成了美国海军试飞学校的训练。她报名加入海军陆战队，因为她喜欢从航母起飞的感觉。曼恩生来喜欢挑战。第一次乘坐F/A战机是在大三的时候，她说那真是一次“甜蜜的飞行”。她告诉妈妈这个兴奋的消息。妈妈回答说：“那好，只是别当宇航员”。但是当她即将从斯坦福大学毕业时，她还是告诉妈妈：“我在通往宇航员的道路上”。她驾驶的战机曾达到1.7马赫的速度，但她却仍然不过瘾，“你什么也感觉不到，就像是你在银屏上看飞机”。她要过更大的瘾：飞出地球轨道。最终妈妈被她的意志感动了，妈妈为她的成功露出了笑容。但目前相比其他同学，她还要面对一个独特的挑战：她的丈夫是海军战斗机驾驶员，现在在海湾地区执行任务。所以她必须带着她一岁半的儿子一起到休斯顿报到。 ★ 安妮·麦克莱恩 （ Anne C. McClain ），女，美国陆军少校（Major），来自华盛顿州。麦克莱恩在2002年毕业于美国西点军校，主修机械工程和航空工程。其后，她到英国两年攻读研究生学位，一个是巴斯大学的航空工程硕士学位，另一个是英国布里斯托尔大学的国际安全专业的硕士学位。回到美国后，她报名一所飞行学校，并以第一名的成绩得到驾驶麦克莱恩是OH-58奇奥瓦侦察直升机（OH-58D Kiowa Warrior）的执照。2007年出征伊拉克，积累了九百多小时的飞行经验。2009年，她以优异成绩完成了机长职业课程（Captain’s Career Course），并被任命为直升机教练员和大队指挥官，负责基地日常直升机的调动。到目前为止，她已经有两千多小时的飞行经验，驾驶过11种飞机。2011年她到指挥和参谋学院（Command and General Staff College）进修。在成功入选NASA宇航员训练班的一个星期前，她刚刚从美国海军试飞学校毕业，这是陆军选送的第三位女性。麦克莱恩喜欢橄榄球（Rugby football），她还是美国女子全明星橄榄球队的助理教练。当宇航员一直是她的一个梦想。她在上幼儿园之前就已经告诉她的父母她要当宇航员，而她的父母都不知道她是从哪里知道宇航员是什么的。她甚至不记得她还有过什么其他的梦想。5岁那年，她读到一本书，书中的主人公一家坐着火箭飞向了太空。她说，当时她就想“我也要这样成功”。更可贵的是她一直坚持着这个愿望，因为一个人必须坚持自己的努力，不能对自己说不。幸运的是，她在成长过程中一直是一个幸运儿，步步坚实。通向宇航员之路有很多，但他们有一个共同的特点：激情。她选择的道路就是这样一条道路：一条可以帮助她走向宇航员的道路，同时如果不能如愿，她也可以在自己的行业里做出成绩。她说，在得知自己被选上新一届宇航训练班的那个时刻是她终生难忘的。平时自信的她根本没有想到自己会被选上，电话里她激动得说不出话来。当她电话打到她当教师的母亲那里时，母亲当时正在园子里修理月季花。母亲的惊喜尖叫声把屋子里的继父吓了一跳，以为她母亲伤到了自己。说到为什么要选择这个职业时她说，空间探索是人类最好的技术，最好的合作，特别是国际合作，最大的风险，并把如此众多的成分组合成一个完美的结果。在这个行业里，人类显示了自己最优秀的一面，做出了前人从未做过的事情。这是激励她选择这个行业的最大原因。 ★ 杰茜卡·迈尔 （ Jessica U. Meir ），博士，女，缅因州。缅因州是美国五十个州里的一个小州，在NASA全部宇航员中，只有目前在国际空间站上工作的卡西迪来自缅因州。对於迈尔来说，她已经在休斯顿宇航中心工作过了。她本科毕业于布朗大学，紧接着进入国际空间大学并获得硕士学位。毕业后，她作为马丁公司的雇员在NASA宇航中心从事NASA的极端环境项目（NASA Extreme Environment Mission Operations）中生理学研究。三年后她到加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋学研究所（Scripps Institution of Oceanography）攻读博士学位。毕业后到英属哥伦比亚大学做博士后工作。作为动物血液中氧的运输和损耗方面的专家，她曾经到南极大陆去观察企鹅的习性。她在得到NASA通知时的任职是哈佛大学医学院马萨诸塞州总医院麻醉学助理教授。飞向太空是她从五岁贻d始就有的梦，又一次她画了一幅宇航员的图画。她的老师回忆说一点也不奇怪迈尔会去申请这项工作。她在高中的年鉴（yearbook）里写到：她的终极目标是“太空行走”。在学校里，她积极参加各项活动：她是法语俱乐部，学生会主席，足球队队员，学校乐队萨克斯手，美国高中“国家荣誉协会”的成员，和代表班级的告别演说者。她喜欢飞的感觉，有驾驶私人飞机的执照，有一百八十多小时的飞行经验。她也喜欢水下漫游，是一名佩戴水肺的潜水员，也许她在水下有的是太空漫步的感觉吧。当她得知自己被选为NASA（准）宇航员的时候，她也没有忘记自己的老师。那天老师正在教室里给学生老师，突然收到了她的一封电子邮件：“梦想真的变成了现实”。她还记得自己在学校年鉴里的誓言呢。老师说，收到电邮额那天，他“整天都在想象着，有一天小杰茜卡降落到一颗小行星甚至火星上”。她也很高兴能再次成为NASA的一员。以前在那里是帮助NASA研究其他宇航员的身体，痕7b在她可能有机会亲自尝试失重条件下血液中的氧气运输。还有哪位专家能有这个殊荣呢？ ★ 安德鲁·摩根 （ Andrew R. Morgan ），医学博士，37岁，美国陆军少校（Major），来自宾州。他的妻子叫斯泰西（Stacey），他们有四个孩子。摩根毕业于美国西点军校，获得健康科学统一服务大学医药学博士学位。摩根当过急诊医师和陆军特种作战飞行外科医生。曾经出征到伊朗、阿富汗和非洲，在阿富汗给当地居民提供医疗服务。在入选之时，摩根正在进行一项运动医学奖学金项目。在八位（准）宇航员中，摩根是与飞行的直接联系最少的人选，但他的入选一点也不令人意外。不管是国际空间站之旅、小行星之旅还是火星之旅，都不是几天几夜的事情。在太空飞行期间万一有了急病，还是最好有一位医生在飞船里。从这个意义上，摩根是最佳人选。不过摩根并没有意识到这一点。他一直觉得自己胜出的几率微乎其微。所以当他把喜讯告诉母亲的时候，她的母亲一下子惊呆了，随后是满脸喜悦的泪水。当然她知道自己长子的性格：勤奋和执着。记得在摩根很小的时候又一次母亲问他是从哪里来的，小摩根竟因百思不得其解而非常沮丧。在小学四年级的时候，老师布置了一个作业，要求给一位名人写信。他选择的是阿波罗宇航员艾伦·宾（Alan Bean）。几个星期后，他真地收到了宾的回信，而且是装在一个NASA官方的信封里。他说，从此以后他就把这封信看作是NASA给他的录取通知书。摩根的父亲是美国空军的军官，由於工作需要，他们经常要搬家。所以摩根没有一个常规意义下家乡的概念。宾州是他父母和他祖父母的家乡。但他也得到了许多别人没有的机会，比如他有机会参观休斯顿宇航中心，也曾在加州亲眼看到航天飞机平安降落。可以说，摩根的航天梦想就是从那时开始的。 2013年宇航员班的失重训练 本文已发表在《航天员》杂志2013年第5期上。 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
作者：蒋迅 本文缩写版已发表在《航天员》杂志2013年第5期上。 2013年8月20日，新一批宇航员与媒体见面 8名准宇航员脱颖而出 2013年6月18日，在纪念美国首位女宇航员萨莉·赖斯（Sally Ride）1983年6月18日进入太空30周年之际，NASA正式宣布了2013年新选定的8名准宇航员，包括4男4女，其中女性比例为历史最高。而且在8月20日NASA安排了这刚刚诞生的新一批宇航员第一次正式与媒体见面。可以说，NASA长达近两年的新宇航员招募工作也终於圆满落下帷幕。 2011年11月15日，NASA在继2009年招募了14名宇航员之后 宣布 将再次海选第21届宇航员培训班（Group 21）。这次海选是在航天飞机停飞、美国联邦预算出现巨大赤字而且NASA预算连年递减之后的第一次，一些现役宇航员宣布退休或跳槽，人数从高峰期的149人下降到现在的48人；每年任务人数最高曾达到30-35，但现在由於俄国飞船上只有三个座位，通常只有一个可以提供给美国宇航员，所以人数下降到4人。2013年8月26日，又一位现役宇航员葛瑞克H强森宣布退役。美国下一代运载火箭“太空发射系统”（SLS）最早也要等到2017年。这样的前景并不乐观。 即使有幸成为新一届宇航员培训班的学员也不能保证最后能成为宇航员。他们还将经过两年的基本培训，完全掌握国际空间站的系统，太空行走，机器人操作，俄语流利，熟练驾驶飞机等。当然成为宇航员后也不能保证他们真的能有一天升入太空。现役的宇航员中还有很多人仍在等待中。“NASA观察”就不客气地问到：“你们有多少人认为自己真能有机会？” 筛选条件与以往没有太大的不同，招收条件也并不显苛刻：任何美国公民，有科技领域的本科学位和之后三年工作（包括在校研究生）经验，身高在 1.55 ─ 1.88米（5'1 ─ 6'2）之间，矫正视力达到2.0（包括激光矫正）就可以申请了。当然他们还必须有良好的身体和心理素质，并具有团队精神。NASA特别希望招募到教育工作者。以往的三百多宇航员中只有四位是做教育工作的。但NASA第一次在美国招收政府雇员的网站 USAJOBS.gov 上进行。NASA计划在2013年3月份能选出9到15位候选人，6月份开始在休斯敦宇航中心正式开始训练。 在这样的条件下还会有很多人申请吗？这个疑问在2012年1月27日正式接受申请后很快就有了答案。半年之间，一共有6372位美国人递交了申请。这个数字是有史以来第二高，仅次于1978年。那一年NASA第一次招募航天飞机的宇航员。六千多人的申请为NASA严格挑选出最为优秀的宇航员创造了良好的条件。这个数字表明，人们对空间探索仍然保持著极高的兴趣，对NASA的领头作用仍给予极高的厚望。 因为新一代宇航员将肩负飞出地球轨道甚至月球轨道的重任，NASA筛选异常严格。他们先把申请人分为“合格”和“超合格”两大类，然后对组成一个小组来挑选出面试的人选。六个月后，NASA开始与大约四五百位申请人的推荐人联系。2012年11月，NASA挑选出120人进行三天的面试，之后这个人数降到49人。这49人进行第二次面试，包括体检。最终8人入选，只有报名人数的千分之一。 最后选上的人都经过了多次身体、心理、学习语言能力、动手能力和合作能力等测试。但没有耐力方面的测试。与以往一样，筛选过程并不公开。但是有一项测试令人意外：作诗。其中一位侯选人格罗弗作的是一首打油诗: Eyes fixed, gazing off into space My mind in awe of the human race This is all dizzying to me Because I gave so much blood and pee Happy to be here, vice the colonoscopy place. 2012年6月份，NASA正式宣布了选拔结果，比原定日期晚了三个月；选出人数8名。分别是4名男宇航员：乔希·卡萨迪、维克托·格罗弗、泰勒·哈格、安德鲁·摩根，和4名女宇航员：克里斯蒂娜·哈莫克、妮可尔·奥纳普曼恩、妮可尔·奥纳普·曼恩、杰茜卡·迈尔。笔者另文 介绍这8位新人 。 为深空探测储备人才 NASA新一批航天员诞生 NASA2013年新宇航员与媒体第一次见面的这一天正好是“国际空间探索协调小组”（International Space Exploration Coordination Group）发布了一个“全球空间探索路线图”（Global Exploration Roadmap）的日子。这个路线图展示了国际社会向深层空间进军的计划，其中包括到达近地小行星、月球和火星的机器人之旅和路线图联合载人之旅。路线图强调了国际空间站对於深层空间探索的重要性。NASA选择在这同一天显示了NASA在载人航天事业上的信心和决心。 在记者见面会上，NASA局长博尔登说：“他们从经历上、身体状况上和自身条件上都是正好的人选。他们代表了美国的多样性”。这话不假。这8个人都是正在壮年：全部都是在34至39岁之间，而且全部都有一定的飞行经验，有些人还有特别丰富的飞行经验，最少经验的摩根也是一个飞行外科医生，且有丰富的跳伞和潜水经验。他们都是事业有成，在自己各自的领域上占据重要地位，他们中有三个博士，五个硕士，一个现役海军少校，一个退役海军少校，一个空军中校，两个陆军少校，和一个海军陆战队少校。每个人都有很强的科学和工程背景。为了他们的航天梦想，他们都勇敢地放弃了自己事业，从头开始。还有一个特点是，他们全部都是从小对宇航员职业充满向往，为此，他们一步一个脚印地向这个方向迈进。八个人中以军人为主，他们分别在海陆空三军任职飞行员或试飞员，另外两位非军人是科学家，而且全都有NASA的工作经验。由此我们推断，除了迈尔之外，他们未来主要是要执行小行星或者火星探索任务，而不是空间站上的科学研究。不过，作为第一步，他们很可能先要执行国际空间站的任务和担任美国商业航天器的试飞员。 NASA选择的未来载人航天器 以军人为主的事实与前些年的几次征召宇航员有些不同。很容易让人联想到阿波罗时代。其实这是一个巧合。这是因为，NASA在航天飞机时代的载人航天在完成了国际空间站的建设后，逐渐转到了科学实验方面去。所以刻意培养了许多科学家宇航员。我们熟悉的华裔宇航员王赣骏和张福林等都是这一类。但是航天飞机已经退役，国际空间站也可能在十年后寿终正寝。NASA必须开阔新的视野。NASA目前有多个可能的载人项目，其中包括小行星和火星之旅。对每一个项目都需要有专门的宇航员培训计划，但它们都有一个共同特点：它们都将飞离地球低轨道，都要求宇航员必须能够长期经受艰苦、孤独、和狭小的环境，必须能够独立解决一些非常规的困难。这些是本次挑选宇航员的重要条件。而军人更容易具备这样经历的条件。我们看到这些军人很多经历过战火的考验，两位非军人女性也远离过美国本土的舒适生活。这是他们胜出的主要原因。 NASA原计划招收9到15人，最后实际招收8人。这是因为NASA曾经请人分析过宇航大队规模，综合考虑退役人数、任务次数，病休等因素，他们得出的结论是：45到55是最佳规模。47位现役宇航员加上八位准宇航员正好在这个范围之内。 所有人都注意到这次挑选的女性达到了50%。这样的比例在NASA是前所未有的。其实这也是一个巧合。NASA并没有制定这样一个目标。只是先代女性所承担的工作与男性越来越接近，使得女性比以往更能表现自己。事实上，NASA先前希望达到的一些目标并没有完全达到，比如教师。原希望能招到至少一名真正的教师。虽说迈尔是一位助理教授，但NASA希望找到的是中小学教师。历史上，NASA只招到过4位中小学教师。 最后的结果只反映了这样一个事实：这八位就是NASA所需要的人。 哈莫克正在接受野外生存训练 这一期宇航员学员被称为“八球”（ 8 ball ），听起来好像是一个台球训练班。但他们的训练相会比台球残酷得多。前两年的培训跟以往没有区别：都是从基本训练开始。他们先要到缅因州进行生存训练，包括陆地生存、海上生存、俄国冬季生存。后面还有太空行走、机器人操作和飞行训练。飞行训练就是T-38超音速教练机的训练。NASA宇航员经常是自驾T-38飞遍美国。他们其中的一个项目就是从飞机上跳伞到非常严酷的环境里，然后在等待救援期间实行自救。近期的目标也是围绕国际空间站的维护和科研的。还有波音飞船、Sierra Nevada公司亚轨道航天飞机、SpaceX公司商业载人舱以及NASA猎户座飞船的试飞。但是远期培训则完全不同。对此，NASA似乎还没有一个具体的计划。 宇航员最经常听到的问题是，如何才能成为一名宇航员。我们看到，这八位准宇航员走过的道路起点和方向都是不同的，但他们异路同归。麦克莱恩给青少年的忠告是：“找到你热爱的事情，就是那种如果你永远不会成为一个宇航员而当你回头看去，你感觉很满意的事情。然后，试著去达到你所在领域的顶峰。但是在努力之中，不要去多想你正在努力完成什么，而是你如何完成。要成为很好的团队成员。要成为一个优秀的领导者。同时成为一个很好的跟随者。要成为这样一个人，当你被选上时，你周围的人都为你而骄傲。永远不要利用别人来使自己走到前面。” 哈格补充说，定出目标和措施，坚持不懈，不要自己说不。如果读者仔细查看以前的宇航员的答复的话，他们的回答也都非常类似。 优秀的人员挑选出来了。他们是否能交出一个圆满的答卷？我们期待著两年后的答案。 本文已发表在《航天员》杂志2013年第5期上。 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
作者：蒋迅 Source: NASA 我把自己的博客门面修改了一下，主要是添加了一幅天空的图片作为背景图。关于这个背景图，我想做一点说明。我在开博时就把“天空中的一个模式”作为自己的博客的一个刻画，但一直没有选一个很好的背景图作为衬托。最近在NASA网站上看到这幅“云、鸟、月、星”图片，觉得很不错，就第一次选用作我的博客的背景图。希望大家也喜欢。 这张照片是2010年9月在西班牙拍摄的。渐落的夕阳已经退出天际，只把金黄的光线洒向多变的云彩。月亮则像是要逃离浓云的压盖，正在躬身向太阳追去。注意最右边的那颗星星不是一颗普通的星星，它是前来与月亮会合的金星，仿佛是在说，金色的光线也有我的一份功劳。两群小鸟也赶来凑热闹，一定是想赶在暴风雨到来之前回到它们的安息之处。这张图传递了很多信息。它反应了“天空中的一个美丽模式”。
作者：蒋迅 NASA之所以能在航天领域保持领先地位，一个重要的因素就是它重视创新技术的研究。没有新思想就没有新奇迹。为此，NASA有一个“创新先进概念计划”（ Innovative Advanced Concepts ，NIAC），专门资助那些极有可能对NASA的航空和空间研究和探索具有革命性影响力的新概念。这些项目里有一期和二期两类。对二类的资助额会比一期项目多很多，但必须是以一期项目的成果为基础。 2012年8月，NASA的这个计划宣布了其2012年的奖项，其中有18个新的一期项目和10个二期研究奖项。这一次，每个一期项目获得10万美元资助，每个二期项目获得50万美元。时间是一年。一年后，他们必须向NASA提供总结报告。本文介绍其中一些项目，让读者了解NASA是如何通过推动众多创新的航天概念来实现自己未来目标的。 先介绍几个一期项目。 一、开采小行星 Robotic Asteroid Prospector (RAP) Staged from L-1: Start of the Deep Space Economy 一个单一的 M-型小行星 可能含有价值数十亿美元的铁，镍和铂族金属。这或许可以解释为什么NASA给“空间框架”( space architecture ) 领域的少数几个研究人员之一马克·科恩 (Marc Cohen) 十万美金去寻找如何开采的办法。在理想的情况下，一个环绕金星的轨道天文台将确定有价值的金属小行星。然后，宇航员会从地球轨道搭乘商业运输飞船出发，部署使用太阳能电源来驱动其气动钻机和热加工设备的小行星探矿机器人 ( robotic asteroid prospector ，RAP)。项目执行人科恩博士是基于硅谷帕洛奥图市的独立研究员。 项目重点是设计出一个小行星开采机器人的飞船和任务，其中包括四点：1，任务设计，包括从地月的一个拉格朗日点到小行星及回程所需搭载，2，航天器的设计包括推进与任务操作， 3，微重力和真空操作条件下的采矿技术，以及4，如何将这些步骤集合成一个小行星采矿的商业方案。这个系统即可以使用机器人也可以是载人的。在第一阶段将提出这个系统的原型和飞船和任务各种选择。在第二阶段将进行硬件设计。这个项目将对开采金属小行星和碳质小行星的可行性做出评估，对地月之间的拉格朗日点的选择做出评估，对航天器做出初步设计并对微重力和真空环境的探，开采，选矿系统做出初步设计。 二、超级球机器人 Super Ball Bot - Structures for Planetary Landing and Exploration 以每小时98英尺的的平均时速在火星表面行驶的“好奇号”火星车是不会赢得任何“ 美国全国运动汽车竞赛 ”( NASCAR ) 的比赛的。将来，来了能迅速到达更为广泛的行星和它们的卫星表面，NASA可能一次性地携带成百上千个小而轻的超级球状机器人 ( Super Ball Bot ) 到目标行星或卫星，在轨打开这些机器人并投射到地面上。这样就可以在短时间里同时探索多个目标。 这个技术是巴克明斯特·富勒 (Buckminster Fuller) 根据张拉整体发展的原则开发的。这些机器人，完全由互锁杆和缆绳制成，可以从航天器上投下，然后像机械风滚草一样在行星上行走。它们没有刚性连接，这意味着他们即灵活又难以受到破坏。对于象土卫六这样的星球，由于人类对其地表不熟悉，所以这种灵活而又结实的机器人就更能大显身手。不过，要想一次性投放如此多的机器人到星球地表，象投放好奇号火星车那样利用反向火箭、降落伞和气垫球来降落的方式就无法胜任了。这个项目希望开发出一种完全基于“张拉整体”的轻型且能经受强烈冲击的机器人，以减少降落过程中的环节。另外，科学家们还在努力寻找在地球上控制它们的方式。项目执行人是NASA艾姆斯研究中心的阿德里安·阿古基诺 ( Adrian Agogino )。 三、多功能水墙 Water Walls: Highly Reliable and Massively Redundant Life Support Architecture 如果庞大且复杂的国际空间站上的生命支持系统的一部分坏了，人们还是有一个相对容易的（但可能昂贵的）的方式来解决它的，那就是派一个飞船从地球送去备件。然而在漫长的奔赴火星的旅程上的宇航员们则没有这样的选择。所以必须开发一个比国际空间站更简单，更可靠的经济有效的生命支持系统。水是生命的最关键的条件。大自然中在净化大气层、净化海洋和生长生命的过程用的是机械被动的方法，无须象国际空间站上那样要有一个压缩机，一个蒸发器，氢氧化锂滤毒，制氧机，尿液处理器。而在星际中的航天器上的这些生命支持的机电系统由于长期不停地使用而容易发生故障。冗余系统会使得航天器过于沉重庞大且造价昂贵。 水墙的概念就应运而生了。科学家们希望开发一种能象大自然发挥多种作用的水墙，它取代复杂的带有著如正向渗透地传输流体，去除二氧化碳，活化氧气，回收尿液，处理固体废物和在宇航员需要时繁植藻类等多种单元的机械系统。项目执行人是NASA阿姆斯研究中心的迈克尔·弗林 ( Michael Flynn )。 四、木卫二海洋巡航器 Exploration of Under-Ice Regions with Ocean Profiling Agents (EUROPA) 相比火星而言，木星的卫星 木卫二 ( Europa ) 是一个更值得探索的星球，因为如果在我们的太阳系中有外星生命的话，木卫二的海洋中的某个地方有很大的可能。那就去那里探索好了。但麻烦是，这些海洋是我们地球上海洋的三倍体积而且隐藏在数千米深的冰壳下，冰表面的温度大约只有-170摄氏度。弗吉尼亚理工大学的研究人员希望使用熔体探头探索木卫二的海洋，他们把这种探头形容为“基本上是用一个沉重的加了热的鱼雷，”去渗透冰层，然后释放自由游动的的巡航器在海洋中巡航，并以某种方式将信息发送回地球。弗吉尼亚理工学院暨州立大学的雷·迈克酷 ( Leigh McCue ) 教授主持这个 项目 。项目一期的目标有四点：1，寻找一个基于现有技术的探索木卫二的技术路线图，2，开始一个初步的木卫二海洋探索机器人设计，3，比较单一机器人和机器人群的得失；4，展望未来探索的时间表。 五、金星上的风车 Venus Landsailing Rover 与金星相比，火星可以说是一个天堂。可能很多人不知道，人类发往金星的探索火箭其实比到火星的更多。只是在金星表面降落的探测器都是静止的仪器，而且在金星表面至多“存活”了几十分钟。象火星车那样的金星车还是一个可望而不可及的事情，它将意味着技术上的突破。与地球体积相近的金星这个太阳系的第二颗行星经受着450摄氏度的平均气温和充满腐蚀性气体的大气层。NASA已经开发出了一种传感器，能在450摄氏度的高温下正常工作。太阳能电池也有了，不过发电量非常低。所以在极小电量供应条件下驱动金星车就成了一个关键课题。杰弗里·兰迪斯 ( Geoffrey Landis ) 和他在NASA格伦研究中心的团队的想法是：既然金星上有风，尽管是很微弱的风，它们还是可以利用金星上微弱的风做动力的风帆来产生动力，因为那里的大气压是地球上的五十甚至上百倍。这项技术是前人从未在地球之外的地方尝试过的。如果成功的话，也许我们将在十年后看到金星车载金星表面漫游了。项目执行人是NASA格兰研究中心的杰弗瑞·兰迪斯 ( Geoffrey Landis ) 博士。 六、四星镖形概念飞机 Silent and Efficient Supersonic Bi-Directional Flying Wing 如果你住在机场附近，你可能会庆幸超音速商用喷气式飞机是不符合规范的，否则超音速飞机带给你的噪音将难以忍受。这是因为亚音速飞行的飞机所遵循的空气动力学与超音速飞行飞机的空气动力学不一样，超音速飞机在从亚音素到超音速提升时会产生响亮的音爆。能不能让一架飞机在不同的时速里采用不同的形状来提高效率和降低噪音呢？这样的研究早就有过。过去人们主要的想法是保持机身不变而让机翼在亚音速和高音速上采用不同的形状。但试验飞行效果不太好，而且机翼与机身相接处的连接处也过于复杂。迈阿密大学的 查戈成 ( Gecheng Zha ) 找到了一个潜在的解决方案：制造一个亚音速的但在飞行过程中可旋转90度变成超音速并保持安静和高效率的飞机。这种方法巧妙地解决了机翼和机身衔接处的复杂技术问题。这个模星飞机的机翼特别长，以获得起飞时的升力。但当速度达到音速时，这种机翼就会产生大量阻力。所以将飞机转90度，把机身变为机翼，从而减少阻力。由于它的形装类似于忍者飞标，所以人们把它称为四星镖形概念飞机。查戈成福建夏门人，在西北工业大学获得学士、硕士学位，后到北航动力工程系攻读博士，就读期间经陈懋章院士推荐到加拿大蒙特利尔大学攻读博士学位，并于1994年获得博士学位，现职美国迈阿密大学教授和航空空气动力学研究中心总监。这个项目的一期阶段将主要利用计算流体力学的模拟来改进设计，然后进行风洞试验。 七、地外行星光谱全息光学 HOMES - Holographic Optical Method for Exoplanet Spectroscopy 寻找地外行星的特殊要求包括望远镜光圈的前所未有的角分辨率和灵敏度。然而，如果人类不能消除地外行星所围绕的恒星的眩光的话，这个努力甚至无法开始。好像这还不够，可居住行星的发现必须有足够精致的光谱分析能力。NASA没有放弃这个先决条件。“天文学和天体物理学报”的十年调查说得很清楚，发现的太阳系外行星必须包括光谱成分。然而，现在还没有寻找适合居住的行星的光谱仪，也少有这类的计划。HOMES（Holographic Optical Method for Exoplanet Spectroscopy，地外行星光谱全息光学方法）是一个旨在达到所有这些标准的太空望远镜。它的双色散结构以全息光学元件作为主要目标，并配以一个新的二次光谱干涉仪。与反射镜和透镜不同的是，全息图是薄而平的。他们可以在薄薄的游丝膜上制造，并可以在数千平方米的空间上延伸。这就提供了为捕捉来自象系外行星那样的非常微弱的来源的光子的集热器所需的规模，并把它们对准到一个焦点上。因为全息光学的聚焦来自色散的过程，它们从本质上是形成其图像的成分组成的丰富信息的光谱。在加上一个陷波滤波器来让恒星暗淡以便利用光谱图像的优势，HOMES是一个强调对寻找适合居住的行星地球30光年范围内的要求的概念。项目执行人是 3DeWitt 创始人托马斯·迪图 ( Thomas Ditto )。 八、深空纳米卫星 NanoTHOR: Low-Cost Launch of Nanosatellites to Deep Space 为了实现频繁地和低成本地将纳米卫星发送到地球轨道之外的目的地，Tethers Unlimited公司(TUI) 拟开发“系绳纳米卫星高轨道释放”（Nanosatellite Tethered High-Orbit Release，NanoTHOR）模块。多个纳米卫星作为二次有效载荷由顶级火箭发射到地球同步轨道上，然后这个模块用高强度系绳把纳米卫星延伸出去，并利用火箭剩余推进剂将系绳旋转起来。加速转动的系绳将角动量从模块转移到纳米卫星上，纳米卫星的 ΔV 增加，结合高比冲推进和短时间的轨道过渡，将纳米卫星推至地球逃逸轨道上去。任务完成后，系绳可以回收并在将来再次使用并减少太空垃圾。由于这个模块和纳米卫星是作为二次有效载荷送到地球静止轨道上的，所以减少了费用并使这项技术具有竞争力。成功之后，NASA就可以以低成本推出低成本纳米卫星纵队进入日心轨道，从而可以搜索近地天体，研究潜在的载人探索目标的小行星，提供太阳系临近预报，提供载人和非载人的超越地球轨道任务的通信中继。这项技术也是Tethers Unlimited公司提出的，执行人是罗伯特·霍伊特 (Robert Hoyt)。 九、大规模在轨施工工艺 SpiderFab: Process for On-Orbit Construction of Kilometer-Scale Apertures 在空间发射中，建立空间系统的工程成本，特别是那些有诸如天线和太阳能板等的系统是一个非常突出的开销。因为我们必须考虑搭载的体积和在空间里打开的技术问题。而且，航天器体积结构也因发射整流罩而受到很大的限制。虽然可扩展结构和可充气/可硬化的部件使得目前的系统可以在几十米的范围内组建，但是包装效率（packing efficienc）不足以让我们把范围扩大到公里范围。 这项技术提出了一个在轨大型结构和多功能组件的自动建设施工的过程。它基于一个全新的称为“SpiderFab”的添加剂制造技术，并结合熔融沉积成型技术（fused deposition modeling）。它可以迅速构建超大的、超强度的网格状结构，可以整合高强度材料和导电材料，从而使多功能空间系统组件（如天线）的建设成为可能。 SpiderFab技术使得人们可以将空间结构的构成材料非常紧凑地放进整流罩内，使得包装效率几近完美，而且在轨组装那些特为空间组装而优化了的结构。这项技术还允许如桁架之中的桁架那样的二级和更高级的层次结构。这样可以使得框架总质量比只有一层结构的框架大幅度减少从而使得部署的天线反射镜、相位阵天线、太阳能电池板和散热器大一到两个数量级。潜在应用包括在地球和太阳轨道上建设多个高增益天线以支持深空通信网络，寻找类地行星的长基线干涉测量系统，宇宙结构的亚毫米波天文。它还能这些空间结构可以在轨重新配置和修复，可以进行演变以使地球轨道上的太空垃圾和深层空间的小行星资源得到原位利用。这项技术的带头人还是Tethers Unlimited公司得罗伯特·霍伊特 ( Robert Hoyt )。 十、载人和深空行星轨道器的等离子大气俘获和再入系统 A Plasma Aerocapture and Entry System for Manned Missions and Planetary Deep Space Orbiters 航天探索的研究表明，载人火星任务和深空行星轨道器需要利用气动阻力来采取气动煞车和大气俘获以减慢飞船速度。能够利用大气来减速并捕捉航天器的能力将极大地降低未来的任务的成本，升空质量，并使得对外行星和卫星的长期研究更为现实。等离子磁罩气动煞车和大气俘获和以此为出发点的再入系统（ Plasma Magnetoshell Aerobraking, Aerocapture, and Entry System，或Magnetoshell AAES）有希望在显著减少所需质量的同时显著增加制动阻力和控制，从而达到这些目的。气动煞车通过采用固体导流板或气罩作为轨道插入和行程环形轨道的一种方法已经在过去成功地证明，而且可以节省50％的质量。为了减少摩擦生热和动压对通常脆弱的气罩的影响，制动必须在空气密度较小的高海拔区域里通过多次轨道飞行来实现。等离子磁罩有实验结果印证。如果成功的话将极大地减少任务风险、发射成本、发射质量和整体辐射暴露。等离子磁罩是高贝塔偶极等离子体形状，最初的形成依赖于周围的大气。该等离子体利用一个无极的旋转磁场（Rotating Magnetic Field，或RMF）来形成、保持并扩展。这种磁场已在过去的实验中证明可以所需的完全电离的、高温磁化的等离子体。RMF形成的等离子体诱导出等离子体中不断膨胀的大电流，从而维持一个大规模的磁结构。于是，主要阻力诱导就产生于完全电离的磁化的等离子体与周围中性大气颗粒之间的电荷交换。这项技术是 MSNW 公司的大卫·科雷 (David Kirtley) 申请得到资助的。 前面说过，获得资助的一期项目一共有18个。我在这里介绍了其中的10个。另外八个项目是：“利用电磁和多星球引力在行星系中漫游”（ MAGNETOUR: Surfing Planetary Systems on Electromagnetic and Multi-Body Gravity Fields ）；“轨道彩虹：气溶胶的光学操纵和未来太空建设的开始”（ Orbiting Rainbows: Optical Manipulation of Aerosols and the Beginnings of Future Space Construction ）；“检测引力波的原子干涉测量”（ Atom Interferometry for detection of Gravity Waves-a ）；“从极端环境取样系统”（ Sample Return Systems for Extreme Environments ）；“表皮叮咬：一个分治法框架采样返回任务”（ The Regolith Biters: A Divide-And-Conquer Architecture for Sample-Return Missions ）；“固态空气净化系统”（ Solid State Air Purification System ）；“服务于革命性科学的太阳系逃逸框架”（ Solar System Escape Architecture for Revolutionary Science (SSEARS) ）和“服务于更好科学的更好的远程传感器”（ NIST in Space: Better Remote Sensors for Better Science ）。有兴趣的读者请直接到 NASA的网站 上去深入了解。
作者：蒋迅 圣荷西技术革新博物馆里的全尺寸“好奇号”模型 如果不出意外的话，“ 火星科学实验室 ” (“好奇号”) 预计在今年8月5日登陆火星的盖尔撞击坑，然后开展两年的科学研究。相比过去的火星探测漫游者“ 勇气号 ”（Spirit, MER-A）和“ 机遇号 ”（Opportunity, MER-B）两辆火星车，“好奇号”有什么进步？我们来看一看下面的对照表： compare 火星探测漫游者 ( MER ) 火星科学实验室 ( MSL ) 运载火箭 德尔塔Ⅱ运载火箭 宇宙神5型运载火箭 541 起飞质量 1,050公斤 3,600公斤 主要任物 7月飞行/3月地面 8月飞行/2年地面 搭载 5个仪器 (约9公斤) 10个仪器 (75公斤) 落地系统 原 火星拓荒者 技术/气球 引导进入/天空起重机 落地分解图 防热板直径 2.65 米 (8.5英尺) 4.5 米 (15英尺) 降落伞直径 8.5 米 (28英尺) 15.5 米 (51英尺) 落地通讯 火地直接通讯 + 超高频 火地直接通讯 + 超高频 地面通讯 火星轨道器中继 + 火地直接通讯 火星轨道器中继 + 火地直接通讯 火星车质量 170 公斤 775 公斤 绝热材料 SIRCA PICA 火星车电源 太阳能板/ 0.9度/火星日 放射性同位素热电机/2.5度/火星日 可达泛围 设计600 米，(实际达到数公里) 20 公里 降落椭圆范围 80 x 10-公里椭圆 20-公里直径圆 可达纬度 15 o S to 10 o N 60 o S to 60 o N 可达海拔 -1.3 公里 +2.0 公里 初始速度 19300公里/小时 (12000英里/小时) 21250公里/小时 (13200英里/小时) 落地时间长 6分钟 7分钟 成本 预算8.2亿美元 25亿美元 比较这两个探索任务我们可以很清楚地看到技术的进步：“火星科学实验室”的起飞质量是“火星 探测漫游者”的三倍；搭载仪器从5个增加到10个；火星车质量是以前的4.5倍；电源用核动力替代了太阳能板；设计可达泛围从600米增加到了20公里。当然花费也是火星探测漫游者的三倍。表中看不到还有很多。比如，再如大气层时的制导精度大为增加，使得火星车可以更准确地在指定地点降落；火星车上第一次安装了摄像机 (见： Curiosity's seventeenth camera: MARDI )，使人们可以看到火星车下降和落地时的场面，这使得观看这关键7分钟特别精彩；绝热材料的改进在以前的一篇文章里已经提到。绝热板的尺度是星际任务中最大的，降落伞的尺度也是最大的。 最为精彩的当然是火星车落地过程。这个过程分为进入、降落、落地三个过程。整个过程将持续7分钟，全部是火星车自行控制，JPL的人员甚至都不能“看到”火星车，因为它的信号传送到地球需要14分钟。这14分钟对JPL的人员将是一个煎熬的时 间。如果你有机会看实况转播，建议你不要错过。“火星科学实验室”落地过程开始将是在：美国西海岸时间2012年8月5日夜晚10:31；美国东海岸时间 2012年8月6日凌晨1:31；北京时间2012年8月6日中午1:31。现场直播提前两小时开始。相关阅读有： How Curiosity Will Land on Mars, Part 1: Entry How Curiosity Will Land on Mars, Part 2: Descent How Curiosity Will Land on Mars, Part 3: Skycrane and landing Challenges of Getting to Mars: Curiosity's Seven Minutes of Terror Behind JPL's '7 Minutes of Terror' video on risky rover landing Mars in a Minute: How Hard Is It to Land Curiosity on Mars? Mars in a Minute: How Do You Land on Mars? (three options) The Science of Curiosity: Seeking Signs of Past Mars Habitability 墙内看不到YouTube视频的读者可以直接到JPL的网上去看： http://www.jpl.nasa.gov/video/ 。 “火星科学实验室”的意义不仅在於它的科学意义，更是对新技术的检验。比如，“火星科学实验 室”的降落采用了天空起重机的新技术，因为火星探测漫游者采用的气球技术已经不能适用于它的搭载质量。但为了实现火星的载人之旅，显然火星科学实验室的搭载还是远远不够的。据估计，载人火星之旅必须有效搭载几十吨的物资。按照这个要求，我们可以看到目前运载火箭的推力远远不够，落地方式 (气球和天空起重机) 都不胜任，经费就更不用提了。人类还有生理上、心理上的问题要克服，还要避免强大的辐射。“火星科学实验室”的成功与否将是人类进军火星的重要一环。 尽管NASA对“好奇号”的落地充满信心，他们对存在的危险也是有足够的认识的。比如说火星上的风暴就可能影响火星车的著陆，而且天空起重机也是第一次使用，也增加了一个未知数。所以，“好奇号”有可能成功，也有可能失败。到现在这个时候，没有人能做什么新的努力。但不管是成功还是失败，它带来的影响将是巨大并深远。从历史上看，火星项目的失败都使人们对探索火星产生更强烈的愿望，经过艰苦的努力，最终是成功。从这一点上，笔者认为中国航天界不应该也不会因“ 萤火一号 ”的失利而后退。 现在很多人都说人类要到火星去，似乎人类离移民火星已经不远了其实，我们现在飞往火星甚至缺乏基本的技术。有不少人提出自愿单程去火星，真有壮士一去不复返的味道。但即使单程也谈何容易。 比较“火星科学实验室"和“火星探测漫游者”，我们既看到了进步，也看到了不足，更看到了方向。如果航天业的人士们想要有所创新的话，这是一块最好的领域。请阅读笔者以前发表的有关航天的博文： 移民火星已经不再“遥远” 参与“名字上月球”和“名字上火星”活动 MSL的火星车由华裔女孩命名，她仅仅是幸运吗？ 从越南船民到国际一流航天工程设计师 ─ 陈惠女士 从美式足球职业运动员到NASA宇航员 从小学数学教师到NASA火箭工程师 她在太空中永生 ── 记美国印裔宇航员卡尔帕娜·乔拉 从校队的板凳队员到NASA工程师
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/health-sapping.html New Map Offers a Global View of Health-Sapping Air Pollution 09.22.10 In many developing countries, the absence of surface-based air pollution sensors makes it difficult, and in some cases impossible, to get even a rough estimate of the abundance of a subcategory of airborne particles that epidemiologists suspect contributes to millions of premature deaths each year. The problematic particles, called fine particulate matter (PM 2.5 ), are 2.5 micrometers or less in diameter, about a tenth the fraction of human hair. These small particles can get past the body’s normal defenses and penetrate deep into the lungs. To fill in these gaps in surface-based PM 2.5 measurements, experts look toward satellites to provide a global perspective. Yet, satellite instruments have generally struggled to achieve accurate measurements of the particles in near-surface air. The problem: Most satellite instruments can't distinguish particles close to the ground from those high in the atmosphere. In addition, clouds tend to obscure the view. And bright land surfaces, such as snow, desert sand, and those found in certain urban areas can mar measurements. However, the view got a bit clearer this summer with the publication of the first long-term global map of PM 2.5 in a recent issue of Environmental Health Perspectives . Canadian researchers Aaron van Donkelaar and Randall Martin at Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada, created the map by blending total-column aerosol amount measurements from two NASA satellite instruments with information about the vertical distribution of aerosols from a computer model.
NASA’s Most Adorable Model Spaceships By Betsy Mason November 30, 2011 | 6:30 am | Categories: Space View as gallery The list of NASA's accomplishments is long and impressive, which is probably why one of its most remarkable feats is so often overlooked: the extreme cuteness of its scale models. From lunar landers and rovers to satellites space stations, NASA's engineers built tiny replicas and concept representations that will melt your heart. Here are some of our favorites. Above: Apollo Lunar Lander 1963 The design for the Apollo lunar excursion module went through several stages, some cuter than others. The image above shows the lander at peak cuteness. Even without the miniature astronaut, fake moon rock and starry sky, this scale model would elicit motherly coos from space geeks. This concept was known as a "bug." Apollo Lunar Lander 1964 By 1964 the design of the lunar excursion module had entered another phase of adorability. This model almost looks like it has eyes and ears and is afraid of the surface of the moon. Mercury Capsule The Mercury capsule design above, called "shape B," was fairly close to the final design of the real capsule. This loveable little 1958 model shows how the astronaut would be positioned inside, including the individually fitted couch . Below is a model of "shape A." Space Station Concept Early concepts for a space station also resulted in super-cute models. The one shown above from 1963 is probably our favorite, but the one below from 1966 has a tiny astronaut doll in it. Viking Lander This little model of a Viking lander, shown here at NASA's Langley Research Center in 1973, is almost as cute as the engineer pretending to tend to it as he poses for the photo. Nuclear-Powered Spacecraft This 1959 model of a piloted nuclear-powered spacecraft looks like a gumball machine or some kind of game. Posing it hovering above a fake extraterrestrial surface with Earth in the background seems almost calculated specifically to enhance the ship's cuteness. The model below from 1964 only has an earnest-looking NASA employee to help it out, and is consequently not as cute. Lunar Rover Lunar rovers are almost always adorable, but the one above from 1975 has seats that look like the lawn chairs of the time and even has a remote control. But where are the photos of scientists steering it over a mini moon surface with astronaut dolls at the controls? There's no way that didn't happen. The model below from 1990 looks like part of a Lego set, and it has dolls and a moonscape (some of which was made from real lunar surface images) to make it more precious. Jupiter Rocket This 1959 model of the Jupiter vehicle might not be the cutest, but it has a monkey on it, so I couldn't resist including it. The squirrel monkey, named Baker, would ride a real Jupiter rocket into space along with a rhesus macaque named Able to be the first astromonkeys to return safely to Earth. Sadly, Able died from a reaction to surgical anesthesia a few days later. But Baker lived for another 25 years. Mars Expedition Vehicle This 1961 image from the NASA archive is labeled simply "electric space vehicle model for 8 man mars expedition." The photographer really went all out on this one, with the model of Earth in the foreground and the bow-tied man staring off into space, probably at Mars. Orbiting Solar Observatory One of NASA's top scientists, Nancy Roman, poses in 1962 with a little model of the Orbiting Solar Observatory. Roman looks like your favorite science teacher combined with your doting grandmother, and is definitely cuter than the model. Roman had her hand in many important satellite projects, including the Hubble Space Telescope and the Cosmic Background Explorer. Gemini Capsule This 1963 image shows a model of the Gemini capsule attached to a parawing , which was a self-inflating flexible airfoil NASA considered using to help land the capsule before dropping it in favor of a parachute in 1964. Just picture this little guy gliding down to land in your swimming pool. Biosatellite NASA's Biosatellite program sent three capsules into orbit with various plants and organisms to study the effects of space on living things. This model from around 1968 is of the third launch, which put a pig-tailed monkey named Bonnie into orbit. The model monkey in the image above looks a lot happier than Bonnie probably was -- the month-long mission was shortened to nine days when Bonnie's health started to suffer. Skylab This 1967 model of the Skylab space station isn't that cute until you notice the tiny astronauts inside the orbital workshop. I might have overlooked them if it wasn't for the one standing next to the model for scale. Apollo Lunar Lander 1961 Just like the wooden toys your parents probably played with, the early lunar excursion model shown above is adorably simplistic. In some ways it might even be cuter than the more advanced models at the beginning of this gallery. The early models of a 1961 lunar vehicle and a 1962 Apollo re-entry vehicle below are also lovably simple. View as gallery Images: NASA
这次，美国业已报废的“高层大气研究卫星”坠落地球，使得 NASA 再次成为人们关注的焦点。 在众多外国机构名称中，NASA 的汉译也许是分歧最大的一个，华人世界有多个不同的简称版本，如航天局、太空署、宇航局、航宇局等。昨天笔者百度了一下，相关结果最多的是“美国宇航局”，，接下来是“美国太空署”，然后是“美国航天局”，相关结果最少的大概是“美国航宇局”。 从字面上来看，NASA（National Aeronautics and Space Administration）可直译为“（美国）国家航空航天局”，因此，“美国航宇局”也许是最贴切的简称了。不过，从媒体曝光以及 NASA 多个下属机构的研究领域来看，“航天”的比重似乎更大些。
作者：蒋迅 华盛顿特区 ( Washington, D.C. ) Source: WorldAtlas.com 早就知道美国首都 华盛顿特区 ( Washington, D.C. ) 大体上是一个等边菱形。它的面积很小，只有177平方公里 (北京市的面积是16410平方公里)。没有想到的是从太空中看华盛顿特区，竟然可以把它的边界看得如此清楚。 Source: Cities at Night: An Orbital Perspective 这张照片是美国宇航员 Donald Pettit 从国际空间站对地球拍摄的。看过这张照片之后，我想问一句：大家注意到这张照片怎么能如此清晰呢？想象一下：国际空间站正以每秒7公里的速度在340公里的高空中环绕地球运行。如果快门速度是千分之一秒，那么也有7米的位移。因此，即使是在白天拍摄也要把相对运动速度考虑进去。更何况夜间的暴光时间需要一两秒钟。答案是，Donald Pettit 安装了一个轨道跟踪系统 (orbital tracking system)。其实这个系统不是计划内的项目，而完全是他在空间站里突发奇想，利用休息时间和在空间站上备用零件和废弃零件自己组建的。下面是他正在拍摄地球时的一个镜头。 从本文的连接可以看到更多美丽的夜景， 包括北京和天津 。有人担心，NASA的卫星把大陆看的太仔细了。其实，真正的间谍卫星拍的照片应该比这个清晰的多，我们是看不到的。国际空间站和航天飞机上的宇航员没有必要费那个劲儿。请把北京天津的卫星照就当风景照欣赏吧。 Links: Russian cosmonaut Fyodor Yurchikhin, Expedition 24 flight engineer, works with High Definition Video (HDV) camera equipment in the Zvezda Service Module of the International Space Station City Lights of Beijing and Tianjin NASA网站公布的北京和天津地区夜景照片
Artist's impression of NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), which is shifting from an exploration phase to more focused scientific research. Image Credit: NASA/GSFC http://www.space.com NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter Gets New Moon Mission By SPACE.com Staff posted: 16 September 2010 NASA launched the $504 million LRO probe in June 2009 along with a piggyback probe that crashed into the shadows of a crater at the moon's south pole in October of that year in a hunt for water ice, which it found. The spacecraft is about the size of a Mini Cooper car and equipped with seven instruments to observe the moon. 图片为艺术想象效果， $504 million LRO probe 表明了LRO价格不菲，而起尺寸 不过接近于Mini Cooper car 。
作者：蒋迅 Source: NASA ASK 有一天在阅读NASA的一篇文章“ Ten Systems Engineering Lessons Learned ”(系统工程的十条经验) 时看到了下面的一段话： When you are in college and you copy someone else's work, it's called plagiarism, and it can get you kicked out of school. In the world of engineering, this is called good engineering practice, and it often results in awards and promotions. 在学校里，如果你抄了别人的作业，那叫剽窃，你可能会被开除。但是在工业界，那是一个受到鼓励的良好习惯，而这个良好习惯却被工程师们忽略了。每天，我们看到工程师们在重复别人已经做过的设计，或者写出别人早就写过得程序。他们为什么不查一查文献呢？为什么不请教一下有经验的老专家呢？你可以说别人技术保密。但至少从软件工程方面来说，我相信网上免费的程序和开源代码、开源软件足够软件工程师们日常使用了， Google Code 上有许多。如果软件工程师不能利用这些资源，那结果将是浪费时间和经费。 利用开源资源的另一个好处是，你可以比较容易地使人确信你的应用是建立在一个可信的基础上的，因为大型开源包往往是有许多人(包括名人)参与的，许多结果已经被验证过，或者有理论研究作后盾。而且这些开源包打都充满活力，新的功能不断出现，已有的错误不断被修正。这些因素都帮助软件工程师们节省了精力和时间。何乐而不为呢？ 我想说，这里我们鼓励的“抄袭”并不是学校里的“剽窃”，它们有本质的不同。学校里的“剽窃”是将别人的工作算作自己的工作，并声称是自己的工作。而我们要鼓励的“抄袭”则是在承认前人的工作的基础上进一步丰富了别人的工作。这一点体现在开源的协议上：你必须承认别人的工作并在转卖自己的应用时把自己的原程序开源。 这篇文章实际上是写给做系统工程的带头人的，而且十条经验都是非技术性的。它们是： 大多数问题都是非技术性的 要了解并定义你的团队 找好一个导师 不要重复发明 注意完成工作的是人而不是职位 打破障碍以便开诚布公地交谈 与做实际工作的人沟通 警惕“统一思想” 建立并保持主人翁意识和责任感 培养继承人
NASA的大气层照片显示大气的层次 蒋迅 老师《从航天器看地球大气层》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=354650 里第一张图片的大图，以及最后一张图。 下载 它们。 可是，从照片还可以清晰地看到大气层的不同层次是怎么看出来的？ 相关：Take a deep breath and then read this http://astrobob.areavoices.com/2010/06/16/take-a-deep-breath-and-then-read-this/ 以下图片无商业用途。 (1) Sunset from the ISS http://www.internet-d.com/?p=9581 Explanation: What are these strange color bands being seen from the International Space Station? The Sun setting through Earths atmosphere. Pictured above, a sunset captured last month by the ISSs Expedition 23 crew shows in vivid detail many layers of the Earths thin atmosphere. Part of the Earth experiencing night crosses the bottom of the image. Above that, appearing in deep orange and yellow, is the Earths troposphere, which contains 80 percent of the atmosphere by mass and almost all of the clouds in the sky. Above the troposphere, seen as a light blue band with white clouds, is the stratosphere, part of the Earths atmosphere where airplanes fly and some hardy bacteria float. Above the stratosphere, visible as a darker blue bands, are higher and thinner atmospheric levels that gradually fade away into the cold dark vacuum of outer space. Sunset is not an uncommon sight for occupants of the International Space Station, because it can be seen as many as 16 times a day. (2) Infographic: Earth's Atmosphere Top to Bottom (infographic by Telescopes for Beginners) http://www.ouramazingplanet.com/earth-atmosphere-layers-atmospheric-pressure-infographic-0326/
Who should read this Blog? Any first-time PI, who intends to write a proposal to NASA for funding. Or anyone who is interested in knowing how a U.S. funding agent decides on which proposals to fund or not. Background for posting these old notes: A friend of mine is serving on a review panel to decide the fate of 350 proposals. This reminded me of my past experience as a panel member, which I shared (reluctantly) with some of my colleagues. If you dont know some of the abbreviations in my notes below, you may assume its a government agent (such as NASA, NOAA, NSF), or a program (such as ESE/NRA), or an institute/center (such as JPL, APDRC), or an ocean model (OGCM), or a data product (such as ECCO). Dear colleagues, Toni (not her real name) encouraged me to forward my notes to you, the notes I took during and after I severed on a NASA panel to review proposals. I am reluctant, because I don't like to put things in writing. However, I trust her good intention, so here it is, with some additions in bold-faced fonts. Regards, Zuojun 1) For this panel, there were 128 proposals. No mail reviews conducted. 2) Each of the 20 some panel members received a FedEx package a month before the panel meeting. 3) There were about three weeks of time for reviewers to read the assigned proposals, to write the reviews, and to submit them electronically. The web site was closed for review submission one week before the panel met in D.C. In theory, each reviewer should have enough time to finish the assignment, working on one proposal per day (meaning reading a proposal and writing the review). In practice, I read on average two proposals per day, some read 4-5 proposals per day just before the deadline for web submission, and some never submitted much writing before the deadline. My point here is that the proposal has to be very well written to convince the reviewers of its value. 4) When the panel finally met, each proposal was given about 15 minutes of time for the primary reviewer to have the opening remark, followed by the two secondary reviewers, questions and comments were then welcomed by the panel members before their votes were counted. The reviewers were allowed to change their original scores for many reasons... (The most important one was triggered by the exercise the program manager did at the beginning of the panel meeting: He started the meeting with Group 0 proposals, about five of them all together. When Group 0 was finished, we realized that they were post child for Excellent, Very Good, Good, Fair proposal ratings. Following that exercise, some of the reviewers adjusted their scores during the rest of the week.) 5) The panel's votes were calculated into one score, which was entered as 1/4 of the final score. So, a dynamics primary reviewer in favor of the proposal was critical, so were the opinions of the secondary reviewers, because the rest of the panel did not read the proposal in discussion. Each panel member was given the whole collection of the 128 abstracts before the meeting, and one may request a copy of a proposal of particular interest to him. There was a copy available for the panel at the time of discussion as well. 6) The role of the program manager: He read all the 128 proposals and made notes of his opinions. He also spoke of his views whenever he wanted to, and sometimes quite authoritatively . 7) Final show: three blocks for each subject, core physical oceanography, air-sea fluxes, new instrument development, etc. The program manager went over each block, citing his reasons for the placement (ranking of proposals) and asking for advice. My notes/hints taken during the panel meeting: 1) Write well; including logically organizing the proposal, giving detailed work plan (year by year ), and using larger fonts and italicized or bold-faced fonts to highlight the hypothesis, etc. (Toni asked:How about the English? Yes, good English is very important. This remark is not directed to non-native speakers, because I read some poorly written proposals by English-speaking colleagues.This was before I became a freelance English editor.) 2) Emphasize the proposal's relevance to ESE/NRA, especially what the PI can give back to NASA! 3) Know the past literature well, including citing seminal papers in the field as (30-year-) old as they may be; 4) Attach unpublished manuscript and pubs in press (so the reviewers can't complain, even if they don't have time to read any). Also, some reviewers were critical about PIs' past experience (in terms of pubs in the proposed field), they might give a low score to a proposal simply because the PI never before did any work on the subject (say biology, or numerical modeling); 5) Don't propose new field research, use existing fund instead to get at least one pub out first); 6) Don't assume the reviewers are from the same field (unlike NSF's mail review process); e.g., some satellite people reviewed a numerical modeling proposal, and gave a low score because he didn't know what penetrative shortwave radiation meant in an OGCM, and didn't see an equation for it nor any explanation for how to implement the term; the last two points were valid criticisms though; 7) Validation, validation, validation; some numerical modeling proposals without validation component by field observations can be rated down; 8) Follow the budget rules (1/4 million dollars/year for this NRA); 9) Disclose related funding (especially those from NASA for similar type of work); 10) If collaborating with NOAA personnel, one should be extremely cautious about the relevance with NASA (why should NASA fund this proposal, not NOAA?) and ask for NO money for buying NOAA computing facility). My other thoughts/observations: 1) The primary reviewer is very important, but the secondary reviewers with strong-opinions are also critical because each casts 1/4 of the overall score; 2) Consensus form: Wording was required to match the overall score, the only score that the PI will see, especially for those at 3 or lower; more weaknesses were asked for proposals on the bubble in case they are turned down at the end due to limited funds available; 3) Two okay proposals may help to bring one UP for funding? 4) ECCO is considered NASA product/investment, so someone should validate/use it. Right now, ECCO is mostly used by ECCO people at JPL; so you should write a proposal using ECCO; 5) If one might lose his job when this proposal doesn't get funded, the manager might want to save his career. My advice for NOAA researchers: One should look at the statistics: How many NOAA (related) people actually get funded by NASA (before spending any time on writing NASA proposals).
作者：蒋迅 Jerry Woodfill (左) 和阿波罗13号宇航员Fred Haise 写完“ 现象丛生的阿波罗13号 ”一文后，我感觉余言未尽，我觉得应该说一说介绍阿波罗13号获救有13个不可或缺的条件的NASA工程师Jerry Woodfill。 Jerry Woodfill 原来是Rice大学篮球队的队员，他就是靠这一项篮球奖学金上的这所大学。所以可以说他就是一个靠体育上大学的特招生。但是他的篮球技能并不出色，也就是一个板凳队员。用他自己的话说，他保持着Rice大学投篮命中率最低的一位。Jerry Woodfill 上的是电子系，他的学习也不是太好。在这种情况下，任何人都会为自己的前途担心了。Jerry Woodfill 也不例外。 就是在这个关键时刻，美国总统肯尼迪到Rice大学给了他的著名演讲“ We Choose to go to the Moon ”。“我们决定在这个十年间登月，…，不是因为它们简单，而是因为它们困难，…。”我不知道为什么肯尼迪选择了在Rice大学做那次演讲，而不是在近在近在咫尺的NASA控制中心。肯尼迪一定不知道在下面的听众席上有一位正在为自己的前途担忧的Rice大学篮球队的板凳队员Jerry Woodfill。他深深地被肯尼迪的演讲打动了。于是他决定从此高挂战靴，努力学习，希望自己能亲自加入这个令人振奋的登月计划中。 终于，他成功了。他在Rice大学电子系获得了两个学士学位。在他毕业的时候，他进入位于休斯顿的NASA宇航控制中心。在阿波罗计划中他被分配开发宇航员的预警系统。尼尔·阿姆斯特朗登月用了这个系统，阿波罗13号上更是他的这个系统通知了宇航员。他参与了解救三位宇航员的行动，并最终得到了总统的奖励 (Presidential Medal of Freedom)。 如果我能开句玩笑的话，我想说，阿波罗13号获救有第14个不可或缺的条件，那就是：肯尼迪总统选择了在Rice大学做他的那次著名演讲，而在听众中正好有一位为前途而迷惑的大学生Jerry Woodfill。 这是笔者【NASA人的故事】系列中的一篇。请到 这里 继续阅读
Astronauts Train in Florida for Atlantis Liftoff Sept. 23, 2008 The seven STS-125 astronauts continue their last prelauch training at NASA's Kennedy Space Center in Florida today. After meeting with members of the news media this morning, the crew will practice emergency egress at the launch pad, with briefings scheduled for the afternoon. During their first day of activities, the crew members practiced driving the M-113 armored personnel carrier as part of their training on emergency egress procedures. On launch day, an M-113 will be available to transport the crew to safety in the event of a contingency on the pad before liftoff. Monday evening, Commander Scott Altman and Pilot Gregory Johnson flew simulated landings in the Shuttle Training Aircraft. Image above: STS-125 Mission Specialist Megan McArthur successfully practiced driving the M-113 armored personnel carrier. Other crew members behind her are Mission Specialist John Grunsfeld, Mike Massimino, Michael Good, Gregory C. Johnson, Andrew Feustel and Commander Scott Altman. Image credit: NASA/Kim Shiflett View larger image While the astronauts activities are centered at Launch Pad 39A, space shuttle Endeavour is nearby at Launch Pad 39B where it be on standby in the unlikely event that a rescue mission for the Atlantis's crew would be necessary. After Endeavour is cleared from its duty as a rescue vehicle, workers will move it to pad 39A in preparation for liftoff on mission STS-126 to the International Space Station in November.
标签: nasa
![[转载]【转】太空看地球——逐渐变坏的地球环境](http://image.sciencenet.cn/album/201202/23/094934b667ywiqnhnr3qw5.png.thumb.jpg)
