["Planck" te cuenta el origen y evolución del universo] Planck
La misión de Planck: excavar las "reliquias de la creación"
Antes del satélite "Planck", los humanos lanzaban naves espaciales para investigar el fondo de microondas del universo. El Cosmic Background Explorer fue lanzado el 18 de octubre de 1989 165438 y determinó la anisotropía del fondo cósmico de microondas. El mapa de radiación cósmica de fondo de microondas de todo el cielo capturado por este satélite es una "foto de bebé" del universo cuando tenía sólo 380.000 años. Reproduce fielmente el fenómeno de radiación más antiguo en el espacio en ese momento y conecta directamente a los humanos con el universo primitivo. . Desafortunadamente, el Cosmic Background Explorer carece de resolución suficiente para responder algunas preguntas importantes y proporcionar a los cosmólogos algunos de los detalles que faltan. La sonda de anisotropía de microondas Wilkinson, lanzada el 30 de junio de 2001, ha realizado mediciones más detalladas del fondo cósmico de microondas, pero su resolución aún no es lo suficientemente alta como para responder a todas las preguntas en la mente de las personas, por lo que los científicos necesitan medir el fondo cósmico de microondas. Radiación de fondo de microondas para mediciones más precisas e investigaciones precisas.
Según la teoría del "Big Bang", la teoría más influyente en la cosmología moderna, nuestro universo fue creado por una explosión puntual muy pequeña hace unos 65.438 0.370 millones de años, y el universo todavía se está expandiendo. Esta teoría ha sido confirmada por un gran número de observaciones astronómicas, pero no resuelve cuestiones como la forma, estructura y futuro del universo. En mayo de 2004, la revista estadounidense "Physical Review" publicó un artículo del astrofísico Neil de la Universidad Estatal de Montana. El nuevo trabajo de investigación del profesor Cornish utiliza datos de la radiación cósmica de fondo de microondas para buscar evidencia de que el universo es como una cámara de espejos esféricos. Él cree que múltiples imágenes nacionales del mismo objeto en el universo pueden aparecer en diferentes lugares en el tiempo y el espacio. El efecto de la cámara de espejos puede significar que el universo es finito, pero crea la sensación de que el universo es infinito. Cornish dijo: "No hay indicios de que el universo sea finito, pero esto no prueba que sea infinito".
Parece que para desentrañar el misterio del origen y evolución del universo, es necesario Es necesario realizar una investigación en profundidad y analizar las pistas ocultas en sus primeras emisiones de microondas. Los científicos están ansiosos por obtener una imagen más clara de la radiación de fondo celeste para confirmar la predicción de la polarización de los fotones en la radiación de fondo en la teoría de la "inflación cósmica", y para analizar y juzgar mejor las propiedades del universo primitivo, como la densidad de protones y electrones, materia y radiación. La distribución de energía entre ellos elimina las diferencias teóricas en la evolución del universo. Todo esto está a la espera del lanzamiento de la nueva generación del satélite "Planck" de detección de radiación cósmica de fondo de microondas.
La singularidad de "Planck"
El programa de satélites Planck se originó a partir de dos proyectos de investigación propuestos por la Agencia Espacial Europea en 1994. Originalmente se denominaron "Satélite de anisotropía radiativa" de fondo cósmico. y "Satélite de medición de anisotropía de fondo". Debido a que los objetivos eran similares, se fusionaron en una sola misión de exploración en 1996 y recibieron el nombre del famoso científico alemán Max Planck.
La estructura principal del satélite "Planck" es cilíndrica, con una altura de 4,2 metros y un diámetro máximo de 4,2 metros. La masa de lanzamiento es de aproximadamente 1,9 toneladas, incluidos el módulo de servicio y el módulo de carga útil. El módulo de servicio está equipado con sistemas de suministro de energía, control de actitud, procesamiento de datos y comunicación, así como instrumentos científicos con requisitos de baja temperatura; el módulo de carga útil incluye telescopios, consolas ópticas, algunos instrumentos que requieren enfriamiento y sistemas de enfriamiento;
Detectando la temperatura del universo
El satélite "Planck" buscará en todo el espacio, estudiará la materia del universo y medirá cambios sutiles en la temperatura del fondo cósmico de microondas La radiación con una precisión sin precedentes debido a las diferencias de temperatura revela las diferencias de densidad en diferentes áreas del universo primitivo. Las áreas de alta densidad eventualmente formarán las estructuras a gran escala del universo, como las galaxias o los grupos de galaxias que vemos hoy, lo que ayudará a los astrónomos a desarrollarse. y verificar las teorías cosmológicas existentes.
Para realizar esta tarea, el satélite Planck lleva un telescopio de 1,5 m de diámetro, que puede recopilar imágenes del universo mediante sensores altamente sensibles llamados "Instrumento de baja frecuencia" y "Instrumento de alta frecuencia" colocados en la cabina. La sensibilidad instantánea del fondo de microondas. La radiación es más de 10 veces mayor que la del "Detector de fondo cósmico".
Llevar los detectores más fríos
Para medir con precisión la temperatura de la radiación de fondo de microondas, los detectores del satélite Planck deben enfriarse hasta cerca del cero absoluto. El instrumento de baja frecuencia desarrollado por el Instituto Francés de Astrofísica funciona a -253°C. El instrumento de alta frecuencia desarrollado por el Instituto Italiano de Tecnología de Radiación Extraterrestre funciona a -272,9°C. Para mantener los instrumentos a temperaturas tan bajas, los técnicos emplean complejos sistemas de refrigeración. Se instala una placa protectora negra en la superficie del satélite, que en realidad es un radiador eficaz que puede enfriar el detector a 60 k, luego un enfriador de adsorción de hidrógeno puede enfriar el detector a 20 k y luego se usa un enfriador mecánico para enfriar el detector; a 4k Finalmente, el detector se enfría a aproximadamente 100 mK mezclando helio normal e isótopos de helio raros.
Tiene la "vista" más aguda.
El satélite "Planck" tiene una resolución angular más alta, más de 50 veces mayor que el "Detector de fondo cósmico". El satélite puede mapear el fondo cósmico de microondas con una resolución angular de más de 10 minutos de arco, determinar la curvatura espacial del universo y resolver diferencias de temperatura de una millonésima de grado en una determinada zona del cielo. Además, el mapa de fondo cósmico de microondas dibujado puede eliminar automáticamente la radiación espectral de la señal de fondo cósmico de galaxias extragalácticas.
A más de un millón de kilómetros de la Tierra.
El satélite Planck se separará del cohete Ariane-5 poco después de su lanzamiento. De cuatro a cinco meses después del lanzamiento, el satélite maniobrará para llegar directamente a L2 del sistema Sol-Tierra y entrar en una órbita de Lissajous alrededor de L2. El período de órbita del satélite es de unos 6 meses y la vida útil de diseño es de 2 años.
L2 es en realidad un punto virtual en el espacio, a unos 115×106 km de la Tierra. Cuando el satélite está en el entorno L2, puede mantener una comunicación de radio estable con la Tierra y garantizar un tiempo de observación ininterrumpido. Por lo tanto, L2 se ha convertido en la mejor ubicación seleccionada por el programa internacional de observación astronómica.
El Centro Europeo de Operaciones Espaciales en Darmstadt se comunicará con el satélite a través de la estación terrestre Novos, cerca de Australia. Los satélites que orbitan L2 tienen tres horas diarias para contactar con el suelo. En ese momento, los datos científicos registrados el día anterior serán enviados de vuelta a tierra y las instrucciones para el siguiente período de control autónomo se transmitirán al satélite.
Enlaces relacionados:
Máx. Planck (1858 ~ 1947) fue un gran físico alemán moderno y fundador de la teoría cuántica. El logro más importante de Planck en física fue la formulación de la famosa fórmula de radiación de Planck y la creación del concepto de cuantos de energía. A finales de 2019, cuando se utilizó la física clásica para explicar los experimentos de radiación de cuerpos negros, se produjo el famoso "desastre ultravioleta". ¿Pero Riley? Jenkins (1877 ~ 1946) y Wayne (1864 ~ 1928) propusieron respectivamente dos fórmulas en un intento de descubrir las leyes de la radiación del cuerpo negro, pero en comparación con los experimentos, ¿Rayleigh? La fórmula de Jenkins solo se aplica al rango de frecuencias bajas y la fórmula de Wien solo se aplica al rango de frecuencias altas. Planck comenzó a estudiar sistemáticamente la radiación térmica en 1896. Después de varios años de arduo trabajo, finalmente obtuvo una fórmula consistente con los experimentos. A finales de octubre de 1900, publicó un artículo de tres páginas titulado "Sobre la mejora de la ecuación espectral de Viena" en el "Boletín de la Sociedad Alemana de Física", proponiendo por primera vez la fórmula de radiación del cuerpo negro. 65438 El 4 de febrero de 65438, en la reunión ordinaria de la Sociedad Alemana de Física, Planck presentó un informe sobre la distribución de energía en el espectro normal. En este informe, explica con entusiasmo sus hallazgos más sorprendentes. Dijo que para obtener la fórmula de radiación correcta en teoría, se debe suponer que la energía irradiada (o absorbida) por una sustancia no es continua, sino una tras otra, y solo puede ser un múltiplo entero de un cierto valor mínimo. . Este valor mínimo se llama cuanto de energía y la frecuencia de radiación es el valor mínimo de energía con V ε = hν. Entre ellos, H, Planck lo llamó el cuanto de acción fundamental en ese momento, y ahora se llama constante de Planck.
La constante de Planck es la constante física más importante de la física moderna y marca la transformación de la física de una "larva clásica" a una "mariposa moderna". En 1906, Planck resumió sistemáticamente su trabajo en el libro "Conferencias sobre radiación térmica", que proporcionó una base importante para abrir nuevas formas de explorar las leyes del movimiento de los materiales microscópicos.
En 1918 Planck ganó el Premio Nobel de Física.