科学家现在能观察到恒星的大量细节，上图是哈勃望远镜拍摄的银河系中最大的恒星形成区域之一——船底座星云
云堤上方的雷电活动有助于科学家探测龙卷风的形成云堤上方的雷电活动有助于科学家探测龙卷风的形成
北京时间9月9日消息，你能否想象一个人类生活不再受严重风暴、龙卷风和洪水威胁的世界吗？不仅如此，未来世界中，从伦敦飞往澳大利亚的航程可能都不用一个小时。甚至，人类或许已经对时间的起源和宇宙性质有足够深入的了解，使得时间旅行不仅存在于理论中。
在美国加利福尼亚州帕罗奥图的一个实验室中，科学家正在对上述这些技术进行研究。这个实验室属于美国航空和国防工业巨头——洛克希德·马丁(Lockheed Martin)公司，他们宣称自己正在开发能够改变世界的科技。
通过与美国航空航天局(NASA)、众多世界顶尖大学和多个商业伙伴的合作，洛克希德·马丁公司把工作重点放在4个能改变历史走向的未来项目上，即：保护人类生命财产安全；发现宇宙起源的更多信息；以极超音速飞行；避免世界末日的到来。
日冕物质抛射，由美国航空航天局的日冕仪拍摄日冕物质抛射，由美国航空航天局的日冕仪拍摄
追踪闪电
今年五月份，龙卷风、洪水和其他剧烈天气使美国经济损失了30亿英镑。据统计，单单在这一个月内就报告了412场龙卷风。在中国，同样是五月份，梅雨季节的到来造成了81人死亡，10万户房屋受损，损失总额接近30亿英镑。
有害天气给人类生活造成的影响怎么夸张都不为过。没有什么地方可以避免这种影响：2011年泰国的严重洪水过后，由于许多IT部件生产工厂受损，导致全球IT工业产品价格急速上涨，接踵而来的便是硬盘供应的短缺。
如果能对龙卷风、洪水等事件的预测更加准确，就能使更多的生命幸免于难。静止卫星闪电测绘仪(Geostationary Lightning Mapper，GLM)或许能帮助我们实现这一目标。
洛克希德·马丁公司先进技术中心的副总裁斯科特·福斯(Scott Fouse)说：“有很多活动发生在云层之中，独立于击向地面的闪电，这些活动可以为预测有害天气提供数据。”GLM传感器将整合到美国气候国家海洋与大气管理局的GOES-R气象卫星中，这颗卫星预计在明年发射。
“这是一个堪与哈勃望远镜媲美的设备，利用通常用于观测恒星的技术来观测我们的地球，” GOES-R卫星的首席工程师斯蒂芬·乔利(Steven Jolly)说，“在龙卷风活动形成之前10分钟时，闪电活动会急剧上升，这意味着我们可以凭此拯救更多的生命。”
这种高科技气象设备可以对地球进行每秒500帧的拍摄，还能为飞机提供避开风暴系统的导航服务，并且在地面电网受到威胁的时候还能发出警告。在原始GLM的基础上，科学家还在开发各种应用于不同环境的设备，以满足世界不同地方的需求。
不仅是地球的天气会对我们的生活和飞机运行造成威胁，日冕物质抛射——大量气体和磁性粒子从太阳表面猛烈抛射出来——能在1到3天内到达地球，小规模的抛射会导致卫星停止工作，中止全球通讯系统，干扰飞行器控制和电网运行等。
日冕物质抛射的规模越大，所造成的后果就越严重。“它们能在任何时间发生，”斯蒂芬·乔利说，“取决于抛射出现在太阳上的位置，以及当这些物质到达时遇上的什么区域。地球上有些地方会因此失去电力长达五个月时间。”
每一年，保险公司都要为此类事件造成的电力损失赔偿约100亿美元。一种新的设备——太阳紫外成像器——同样将装载于GOES-R卫星上，它将追踪这类地磁事件，作出相应的警告，以减少干扰和损失。
另一种设备是geoCARB，目前正由洛克希德·马丁公司与俄克拉荷马大学合作开发，它将对地球大气层中的碳水平进行测量，以帮助我们更精确地了解未来几年内，碳元素对地球生命的影响。
2018年10月，近红外线照相机(NIRCam)将由欧洲航天局(ESA)的阿丽亚娜-5运载火箭送到詹姆斯·韦伯太空望远镜上。它将利用日冕仪探测光线。日冕仪可以用于拍摄中心发光天体周围的黯淡物体。借助NIRCam，我们可以获得正在形成的恒星和星系的详细图像。
“通过光谱仪，我们还可以了解入射光的更多信息，比如当时的化学组成，以及观察气体云形成的过程，”斯蒂芬·乔利说，“这将为科学家了解宇宙起源提供线索。”
NIRCam还将帮助我们了解暗物质和暗能量的奥秘，目前的望远镜还无法对这些神秘现象进行观测——尽管我们知道它们在那里。此外，它也将帮助我们了解空间和时间在最基础水平上是如何相互作用的。
“我们认为时间在一个方向上发挥作用，但空间并不是以我们想象的方式出现，”斯蒂芬·乔利说，“空间会由于大型物体，如太阳，而产生涟漪。这种现象是否会导致时间旅行的出现？我不会排除任何可能。”
NIRCam所采集的数据将对世界产生根本性的影响，不仅是对宇宙学家，而且是对人类的宗教和信仰体系。“通过了解宇宙的起源，我们将能够解释许多目前还无法理解的现象。”斯蒂芬·乔利说道。
近红外线照相机(NIRCam)的光学模块。该相机由洛克希德·马丁公司和亚利桑那大学共同开发，在送上太空后，它将用来拍摄时间出现不久后的宇宙景象。
极超音速的旅行
极超音速太空旅行的想法并不新鲜。这个词在20世纪70年代就已经出现，表示的超过5马赫的速度，即5倍以上的音速。许多商业投资者试图解决极超音速飞行的难题，其中德国的一个项目提出，将在2030年时开发出能在90分钟内从欧洲飞往澳大利亚的极超音速航班。目前，洛克希德·马丁公司正在开发20马赫——超过2.4万公里每小时——和30马赫的技术。这意味着从英国飞到澳大利亚只需要不到1小时的时间。
想要达到20马赫的速度，首先面临的挑战便是缺乏足够结实的材料。这种材料必须能承受极超音速所产生的高温，因而非常复杂。斯科特·福斯说：“我们拥有一种能够通过发散电子进行降温的材料，就像人体通过流汗降低体温一样。”
洛克希德·马丁公司正在与伦敦帝国学院合作，后者拥有一个极超音速炮风洞，能用于测试这些新材料。“他们正走在技术的尖端，” 斯科特·福斯说道。
极超音速飞行不仅能用于客运旅行。在国防工业上，这种技术能让政府占得先机；而当人道主义危机发生的时候，救援人员和物资也可以更快地到达目的地。不过，这种飞行方式在初期的成本可能会十分高昂。
极超音速材料将与其他创新材料——如碳纳米管——一道，成为未来机械的主要材料。碳纳米管的直径比人头发直径小5万倍，在电池技术和纳米技术中正起着巨大的推动作用。
“在我们设计宇宙飞船、飞机、汽车到可穿戴电脑设备的过程中，碳纳米管正引导着范式的改变，”斯蒂芬·乔利说，“现在我们有了能自己供能，并自动开启、关闭的传感器，而且不需要任何导线。这将有助于制造出极其微小和精致的卫星——大概是现在卫星的千分之一。想象一下未来的汽车会是什么样子，谁知道呢？”
极超音速飞行和时间旅行？电影《回到未来》里的场景能否成为现实？极超音速飞行和时间旅行？电影《回到未来》里的场景能否成为现实？
6600万年前，一颗小行星的撞击导致了恐龙的灭绝6600万年前，一颗小行星的撞击导致了恐龙的灭绝
避免世界末日
2013年，一颗宽约15米的陨石撞向了俄罗斯的车里雅宾斯克，造成大约2000人受伤。这是近期历史中第一次有一颗小行星能够穿破地球大气层，并造成大规模的破坏。
地球几乎无时不刻都受到太空岩石的撞击，但只有那些较大的陨石才会造成问题。根据美国航空航天局的估算，如果一颗小行星要造成全球性灾难， 其宽度需要超过400米，而这种事件只是十万年一遇。
地球在太阳系中的位置十分优越，其他巨大的行星将危险的物体从我们身边拉开。上一次严重的撞击发生在1908年，一颗小行星同样撞击了俄罗斯，导致了一场里氏5级的地震。由于撞击地点非常偏僻，只导致了一人死亡。如果这颗小行星在4小时47分钟之后撞向地球，它将直接落在圣彼得堡，当时该城市的人口超过一百万。
现在科学界的主流意见认为，在6600万年的白垩纪，由于一颗约10公里宽的小行星撞击地球，导致当时繁盛的恐龙灭绝。这颗小行星落在了墨西哥的尤卡坦半岛，现在该地点被称为希克苏鲁伯陨石坑。据估算，此次撞击的能量相当于10亿颗广岛原子弹的威力，导致了一系列化学反应。
NASA和洛克希德·马丁公司的科学家试图找出一种避免类似灾难的方法。从1998年开始，NASA就在资助对所谓“近地小行星”进行分析归类的项目。不过，预计在2016年9月发射的一项任务将改变人类与小行星的关系。
“如果一块足够大的物体撞向地球，那将是非常糟糕的一天，”斯蒂芬·乔利说，“我们需要找到靠近这些近地物体的方法，我们要做的就是改变它们的轨道。”
OSIRIS-Rex是一个载人航天器，它的目的地是小行星101955(Bennu)。这颗小行星很有可能在22世纪末撞向地球。NASA目前监控的小行星超过1400颗，它们都有可能给地球带来重大损失。
“OSIRIS-Rex将靠近一颗近地小行星，采集样品后带回地球，”斯蒂芬·乔利解释道，“我们不会炸掉任何东西，但这只是开始。我们正在学习如何影响小行星的运行路线。”
这项任务还很可能在这颗小行星上找到新的元素。“每一次我们从太空中带回样品，无论是星际尘埃，还是彗星物质，或者太阳深处发射出来的粒子，有关太阳系的所有理论每次都会有所改变，”斯蒂芬·乔利说，“如果你有一本超过10年历史的科学教科书，现在或许可以把它扔到一边了。”
保护地球需要的还不仅仅是防御小行星。“最大的谜题之一是，火星上的水发生了什么？”斯科特·福斯说，“我们为NASA建造了MAVEN(火星大气与挥发演化)探测器，它将在火星轨道上运行，并进行深层接触，采集样品，从而进一步了解火星大气层。这些数据将帮助我们更好地了解地球的复杂环境。”或许这才是保护地球未来的最好借鉴。
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