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第四十九章 成品測試

當你拋棄了所有,準備重新幹一番大事業。

結果真正來到了接下來為之奮鬥的公司,卻發現自己是公司裡唯一的一個研究員,這種瀕臨崩潰的心情,難以想象。

方舟在屈子業的身旁輕輕的拍了拍,指著眼前略顯寒酸的工位說道:“來把,這就是你的位置,接下來的任務很重,我現在急需你的幫助。”

沒有了幾百上千萬的實驗室裝置,連一根簡單的滴管都見不到,只有一臺配置還算可以的電腦。

作為一個生物學方向的研究員,屈子業感覺一下子從天堂跌落到了地獄。

“不對啊,你不是生物系的嗎?你不知道實驗室的重要性嗎?沒有儀器和裝置,你怎麼得到的那些多糖分子結構和詳細的分析資料?”突然想起來什麼,屈子業抬起頭對著方舟問道。

“我不是啊,我現在還是一個材料專業的大二學生,從兩個月前開始接觸生物學內容,這三種多糖分子結構是我利用計算機建模之後,透過大量的模擬計算得到了最優結果。不過,因為是透過效能反推結構,所以...這些效能暫時並沒有得到驗證。”

屈子業的臉色鉅變,從兩個月開始學生物,怎麼會對生物學的內容瞭解的這麼詳細,自己可是在從車站到市區中心這段路上,一直和方舟在溝通生物學的研究。

虧他還以為方舟至少也是生物學的碩士級別,誰能想到一個材料學的本科生為什麼會學這麼多化學糖生物學方面的內容。

而且,完全透過計算機模擬得到的結果可信度真的高嗎?屈子業心中有一個大大的問號。

“那咱們接下來的實驗怎麼進行?”屈子業逐漸接受了這個殘酷的現實,出聲問道。

“我聯絡了西貝農林科技大學的胡教授,這次實驗專案全權和對方的課題組相互配合合作,實驗裝置則借用他們實驗室。”方舟笑著和屈子業解釋說道。

“你面子這麼大的嗎?他們課題組居然願意和你一起分享裝置?”屈子業驚訝的看著方舟。

“那是。”

畢竟光實驗經費就贊助了一百萬,專項制定胡文遠教授。

合作和贊助都是郭毅代表公司去談的,一想到這裡,方舟的心就有些滴血,公司剛剛成立,雜七雜八的花費就把一千萬的注冊資本禍禍了一半。

在科研的世界裡,錢是真的不值錢。

2021年12月3日,天格計劃的GRID-02天文立方星載荷觀測到的宇宙伽馬射線暴事例GRB 210121A及其物理分析的論文線上發表在《美國天體物理學報》(The Astrophysial)上。南京大學與清華大學天格團隊合作完成了這次天格觀測資料的處理和物理分析。這是天格計劃首篇正式發表的伽馬暴科學觀測結果,也是國際上同類微納衛星(指質量小於10千克、具有實際使用功能的衛星)伽馬暴探測專案中,首例取得科學發現和論文發表的伽馬暴事例。這項工作表明該類微納衛星在空間天文粒子探測、前沿天文科學觀測等方面具有廣闊的應用前景。

“天格計劃“是一個以本科生學生團隊為主體的空間科學專案,其主要科學目標為尋找與引力波、快速射電暴成協的伽馬暴以及其它高能天體物理瞬變源。其特色是利用立方星(分米級別的小衛星模組)平臺,搭建由多個小衛星組成的全天伽馬射線暴監視網路,用以探測和定位伽馬射線暴等天體瞬變源。相比於綜合型、高功率的大型衛星,如美國航空航天局(NASA)將於2021年底發射的質量高達6.2噸、成本已逾數百億美元的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(JWST),立方星具有模塊化、低成本、短週期的特點,能夠實現大衛星無法實現的快速發射、多顆組網、全天覆蓋,還可以降低風險與成本。天格計劃預計利用10-24顆立方星在500-600公里的近地軌道進行組網,在2018~2023年內逐步完成。這一方案能夠實現對短伽馬射線暴真正的全天覆蓋探測,並可透過時間延遲和流強調制的方式實現有效定位,可保證不錯過任何一次與引力波暴發成協的短伽馬射線暴,有著重要的科學意義。

2016年,天格計劃由清華大學工程物理系和天文系共同發起,目前有南京大學、中科院高能所等20餘所高校和研究所共同參與合作。南京大學、BJ師範大學等高校的天格團隊也將完成衛星載荷的研發除錯。截至目前,天格計劃已於2018年10月、2020年11月和12月分別發射了三顆天格衛星。天格02星(GRID-02,見圖2)已積累了5個月的科學資料,其首批科學資料已被國家空間科學數據中心接收,未來將對科學界保持開放共享。

南京大學天格團隊自2018年成立以來,在江蘇省雙創計劃、南京大學天文與空間科學學院、南京大學雙創辦公室等的有力支援下,成立了創新團隊,充分發揮團隊的天文專業優勢,開發了科學資料產品分析的流程管線(pipeline),設定了富有特色的科創融合課程,展開對小衛星探測器的研發。目前,南大天格團隊已經成功完成了首顆南大-川大合作天格立方星——天寧星——載荷的地面試驗,預期於2022年3月發射。同時,南京大學天格小衛星團隊經過1年半的研發、設計、實驗論證,於2021年10月最終確定了自主設計的第二顆立方星——應天星——的載荷設計方案。該方案使用可編程邏輯門(FPGA)晶片替代原有的微控制器(MCU)晶片,充分利用可編程邏輯的並行性、高性能和靈活性等特點。這個方案在本領域內具有前沿創新性和獨特性,充分體現了了以學生為主體的小型專案的靈活性和創新性。

天格計劃的主要科學觀測目標是伽馬射線暴。宇宙伽馬射線暴是人類已知最劇烈的天體物理過程之一,是天體物理領域的研究前沿。2020年11月清華大學天格計劃團隊研製發射的天格02星載荷成功開展持續科學觀測,已獲得首批幾十例伽馬暴事例的候選體。2021年1月21日,天格02星觀測到GRB 210121A伽馬暴事例(圖1),該事例也被我國懷柔一號(GECAM,極目)衛星、慧眼(HXMT)衛星和美國費米(Fermi/GBM)衛星所確認。有趣的是,GRB 210121A在近萬個伽馬暴樣本中的統計分佈中處於很特殊的地位。其持續時間大約為13 秒,具有明顯的長暴特徵(長於2s 的伽馬暴被定義為長暴)。透過使用截斷冪率譜(CPL; cutoff power-law)模型對觀測資料進行擬合,研究團隊發現GRB 210121A的譜指數偏硬,高於同步輻射限制的低能譜指數上限,此外其峰值能量(Ep)很硬,在第一個脈衝的時候由硬到軟,但是即使在最後的爆發階段也始終居高不下。高能量伽馬射線光子總是比低能量光子更早到達,這一現象被稱為譜延遲(Spectral lag),在GRB 210121A中同樣觀測到這一現象,並且在相對於ΔE 的影象中顯現出一個拐點,這一現象有可能用於對洛倫茲破缺效應的限制。

研究團隊進一步透過該伽馬暴的譜指數初步判斷其屬於光球模型,利用多色黑體的模型進行擬合得到了很好的效果。理論上伽馬暴的峰值能量應小於等於黑體所釋放的最大能量,透過這一限制可以求出光球模型的半徑範圍,利用物理的光球模型對GRB 210121A進行擬合,得到其半徑為幾百千米,正好處在光球模型的半徑限制內,同時這一模型也限制了該伽馬暴的紅移位於0.14到0.46的範圍內。透過Ep-Eiso的統計相關關係,研究團隊限制了其紅移應位於0.3到3.0的範圍內。此外再結合GECAM、HXMT、GRID等衛星以及IPN所給出的定位資訊,在星表中對GRB 210121A的宿主星系進行了證認,僅有SuperOS星表中的J010725.95?461928.8星系能夠滿足上述限制,其紅移為0.319。研究團隊隨後使用LasCumbres天文臺全球望遠鏡網路對該宿主星系進行了後隨觀測,在觀測影象中該宿主星系候選者清晰可見,從而進一步證實了本文的結論。

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本研究工作由南京大學天文與空間科學學院碩士研究生王翔煜領銜完成,清華大學天格團隊鄭煦韜同學、中科院高能物理研究所肖碩同學等分別帶領研究團隊合作完成了GRID-02、GECAM、HXMT等科學資料的分析處理。南京大學多個院系的多位本科生和研究生參與了相關的科學分析,包括楊俊(天文學院博士研究生)、劉子科(天文學院碩士研究生)、楊雨涵(天文學院博士研究生)、鄒金航(天文學院聯合培養碩士研究生)、陳國銀(天文學院本科生)、倪陽(天文學院本科生)、張子鍵(天文學院本科生)、吳雨暄(天文學院本科生)、鄧雲未(天文學院本科生)、馬永昶(天文學院本科生)、蒙延智(天文學院博士後),王培源(匡亞明學院本科生)、許晟(天文學院本科生)、尹一涵(物理學院本科生)、張廷鈞(匡亞明學院本科生)、張釗(天文學院碩士研究生)等。南京大學張彬彬老師、清華大學曾鳴老師、中科院高能物理所的熊少林老師為該文的通訊作者。清華大學、中科院高能物理所、河北師範大學、廣西大學等多位專家學者共同參與了這一研究工作。本工作得到國家自然科學基金、科技部重點研發計劃、江蘇省雙創計劃、中央高校基本科研業務費專項資金、雙一流大學建設經費,南京大學天文與空間科學學院、以及南京大學雙創辦公室的多項基金和機構的支援。

自行是恆星橫越天球的總運動量,是透過比較更遙遠的背景天體位置確定出來的。雖然天倉五每年的移動量只有2弧秒以下,它被認為是一顆有著高自行的恆星,需要數千年的時間,位置的移動才會超一度,高自行是距離靠近太陽的一個證據。鄰近的恆星比遙遠的背景恆星可以更快速的在天球上橫越而過,也是研究視差的良好候選者。在天倉五的案例中,經由視差測量得到的距離是11.9光年,使他成為鄰近太陽的近距離恆星表中的一員,是繼南門二之後最靠近的G-型恆星。

徑向速度是一顆恆星接近或遠離太陽的運動,與自行不同的是恆星的徑向速度不能直接觀察到,而必須透過觀察恆星的光譜來測量。由於多普勒位移,如果恆星遠離觀測者而去,光譜中的吸收譜線會向紅色方向偏移(或是往更長波長的方向),反之接近的會向藍色方向偏移(或是往更短波長的方向)。在天倉五的例子中,徑向速度大約是?17 公里/秒,負值表示他是朝向太陽運動。[1]

天倉五的距離,與它的自行和徑向速度結合在一起,可以計算這顆恆星透過空間的運動,相對於太陽的空間速度大約是37 公里/秒。這個結果可以用來計算天倉五穿越銀河的軌道路徑,它的平均銀心距離是9.7千秒差距(32,000光年),軌道離心率則是0.22。[2]

天倉五這個系統應該只有一顆伴星,有一顆可能受到重力束縛的黯淡伴星被觀測到,但是與主星的距離遠達10弧秒。沒有天體位置測量或逕向速度的攝動被曾經被偵測到,因此認為沒有足夠大的伴星,像是“熱木星”的天體在鄰近的軌道上執行,任何可能存在繞著天倉五執行的氣體巨星,距離都會比木星要遠。

有關於天倉五的已知物理特性都來自分光鏡的測量。透過光譜和恆星演化模型的比較,能夠估計天倉五的年齡、質量、半徑和發光度。不過,透過天文干涉儀,相當準確的行星半徑量度可以直接做到。天文干涉儀展開一條長基線所丈量的角度遠較傳統天文望遠鏡所能解析的為小。透過這種手段,天倉五的半徑被假設為太陽半徑的81.6 ± 1.3%,因此預期它的質量會比太陽略低一些;更早的干涉儀測量建議半徑為太陽的77.3 ± 0.4%,但是精確度較低。

第四十九章 成品測試