在快速變化的市場環境中,唯有不斷創新,才能適應消費者日益提升的需求,應對日益激烈的市場競爭,從而獲得持續的增長動力。因為深知創新的重要性,水星家紡以其始終堅持的創新精神,走在行業的前沿,不僅引領了國內家紡市場的風尚潮流,更為消費者帶來了前所未有的睡眠體驗。
上海水星家用紡織品股份有限公司是中國現代家紡業的重要奠基者。經過數十年發展,秉承“讓家人睡個好覺”的使命,水星家紡致力于為消費者提供兼顧舒適與美學的健康睡眠床品。隨著消費者對家紡產品的需求越來越高,尤其是伴隨互聯網成長起來的90后,對家紡產品有著更高的物質和情感需求,水星家紡直面行業機遇與挑戰,不斷實現產品與技術上的創新,并于2019年成立了上海市院士專家工作站、睡眠研究中心,旨在強化產學研協同創新、核心技術攻關、科技成果轉化等。
在科學守護睡眠的理念驅使,以及技術創新引領之下,水星家紡陸續推出了許多科技產品,比如阿宅一體被、玻尿酸蠶絲被、黃金搭檔被、絲路傳奇系列蠶絲被等。今年,水星家紡聯名人民國貨工程打造的水星STARZ HOME醇享·柔暖長效抗菌七孔大豆被還運用了水星家紡的專利技術,即:硅藻凈享纖維發明專利,該專利獲得了德國紅點設計獎及中國紡織工業聯合會科技進步二等獎兩項權威獎項。
憑借在技術創新方面的出色表現,水星家紡也斬獲了許多權威認可,并先后被認定為“2022年度國家知識產權優勢企業”“紡織行業功能性床上用品技術創新中心”“上海家紡新材料工程技術研究中心”“上海市知識產權優勢企業”“上海市專利工作示范企業”“上海市專利試點(培育)企業”等。
科技創新和一系列榮譽認證,無不彰顯了水星家紡作為中國現代家紡業領軍企業的實力與擔當,也預示著它將在未來繼續以創新驅動發展,為全球消費者帶來更加優質、健康的睡眠體驗,持續引領家紡行業的科技革新與產業升級。
現實中,“流浪地球”真的可能發生嗎?明知靠近木星有危險,為什么地球還要走這條路?
帶著種種疑問和思考,讓我們一起惡補,共同走進科學的奧秘!
太陽會不會熄火?
從恒星的演化規律上來講,太陽是會有熄火的那一天,不過是在遙遠的50億年之后。簡單來講,當太陽核心中的氫燃燒殆盡,生成的氦元素在引力的作用下坍縮,釋放的能量進一步升高溫度,點燃核心周圍的氫殼層,然后太陽迅速膨脹,成為一顆紅巨星。
有理論認為,太陽演化生成的紅巨星非常巨大,最遠能夠膨脹到地球軌道。這樣,水星、金星和地球都會逐漸墜入太陽而毀滅。其實,早在太陽吞噬掉地球之前,地球上的海洋早已被膨脹的紅巨星烤干,生命不復存在。
圖注:太陽從誕生到膨脹為紅巨星的過程。
氦閃是發生在質量介于0.5倍到2倍太陽質量的恒星演化末期。當核心處的氫燃燒殆盡,形成的氦堆積在核心處,氦不斷積累自我壓縮,密度增加到一定程度形成“簡并態”,處于簡并態的物質靠簡并壓(一種量子力學效應)支撐著自身重力,而非靠熱壓力支撐。核心處的氦的自我壓縮,還會讓溫度升高,然而簡并態物質有一個奇怪的特性:溫度升高并不會導致其發生熱膨脹,也就不會吸收熱量,而且簡并態物質的熱傳導性非常好,當溫度一路飆升至1億度時,氦就受不了了,發生猛烈的熱核燃燒,短短幾分鐘就把核心6%的氦元素變成碳元素。對于太陽質量的恒星來講,氦閃釋放的能量相當于太陽燃燒3000萬年。
然而,據計算,如此巨大的能量并不會對紅巨星的外觀造成什么可觀測的影響,因為這種能量釋放發生在恒星的深處,巨大的能量釋放讓熱壓力超過簡并壓,核心物質脫離簡并態而膨脹,大部分能量都耗費在驅動核心物質膨脹當中,剩余的少部分能量被厚厚的外殼吸收。實際上,并不會發生電影中看到的劇烈景象。
簡單總結一下氦閃的過程:氫燃燒變成的氦物質堆積在太陽核心,核心的物質越來越多,然后發生收縮溫度升高,但核心的物質處于簡并態,溫度的升高并不能使其自動停止收縮,溫度會越來越高,當跨過1億度的門檻時,就發生了猛烈的爆炸式氦燃燒,數分鐘內就把能夠燃燒的氦變成了碳。但氦閃釋放的能量都被太陽本身吸收,表面居然看不出內部發生了什么。
質量小于0.5倍太陽的恒星沒有足夠的能力發生氦閃,而質量大于2倍太陽的恒星,發生的是穩定的、溫柔的氦燃燒,無需發生氦閃。獵戶座中大名鼎鼎的“參宿四”就是一顆質量是太陽10倍的紅巨星,核心正在發生氦平穩燃燒變成碳的過程。對于恒星的演化而言,質量幾乎決定一切,當然還要考慮其金屬豐度。
圖注:位于獵戶座之肩的參宿四,這是一顆核心正在燃燒氦的紅巨星。如果把這顆恒星放在太陽的位置,表面甚至可以觸達木星軌道。
故事背景是這樣的:太陽急速老化,不斷膨脹,太陽系已經不適合人類生存,于是人類為自己選了一個新的家園——比鄰星(半人馬座三星)。
比鄰星同太陽一樣,都是恒星,但質量只有太陽的八分之一
地球是個龐然大物,半徑6371公里,重達59萬億億噸。但人類造出了同樣龐大的行星發動機,足以在5年左右將地球推進到逃逸速度(脫離太陽引力的最低速度)。
但這個速度還遠遠不夠。比鄰星(半人馬座三星)距離地球4.3光年,如果按照逃逸速度航行,需要7.7萬年才能抵達,這實在是太漫長了!
即使行星發動機繼續加速,達到光速的百分之一仍然不可行。于是人類想到了借助木星的“引力彈弓”,令地球零消耗改變方向、提升速度,最后到達比鄰星。
那為什么行星發動機不能加速到百分之一光速呢?這是因為行星發動機的能量來自“重元素聚變”。
所謂重元素聚變并不是什么稀奇玩意兒。在宇宙深處有不少恒星“巨無霸”,內部就在進行著重元素聚變。
重元素聚變的質能轉換效率是相當低的。最樂觀估計,地球要達到逃逸速度,也必須燒掉7億億噸的石頭,相當于把全球的地面挖掉40米做為燃料;要達到光速的百分之一,則必須削去地殼的一半。
如果無法靠自己的力量推動地球,那就借助精巧的軌道計算,利用天文尺度的力量——萬有引力。于是人類將目光投向木星。
航天中存在引力彈弓現象,利用它,可以令航天器零消耗低改變方向、提升速度,送達目標軌道。
引力彈弓一般發生在一對重量相差懸殊的天體之間。這里我們用木星(紅色球)和地球(藍色球)舉個例子,如圖a和圖b所示。
地球以速度V靠近木星,而木星在軌道上以速度U運行↓↓↓
圖a:引力彈弓的示意圖
足夠靠近后,地球被木星引力抓住,牽引,優雅地轉體半周,然后像擲鐵餅那樣甩出去↓↓↓
圖b:引力彈弓的示意圖
感謝木星甘當人梯的奉獻精神,地球獲得了木星的軌道速度U,疊加上原有的速度V,速度增加到了U+V。地球的速度和能量都增加了,卻沒有消耗任何燃料,就奔著新家園去了。
但如果變軌時離一顆巨行星太近的話,這趟“觀光旅行”可就要不怎么愉快了。
當地球靠近木星時,人類突然遭遇了巨大危機:數千臺行星發動機故障熄火了,全球地震,火山爆發,巖漿吞沒了地下城……
圖中紅線部分為長城
為什么幾千臺發動機會同時熄火呢?為什么地震、火山都趕在這個時候來湊熱鬧呢?這一切災難的根源是“洛希極限”,簡單說就是地球離木星太近了,太近會發生什么呢?
洛希極限(Roche limit)是天文學中的一個特殊的距離。當兩個天體的距離少于洛希極限時,它們就傾向于被“潮汐力”撕碎。
計算表明,地球和木星的距離如果低于10.3萬公里,那么大氣就會在潮汐力的作用下脫離地球;如果距離低于7.44萬公里,那整個地球都會被撕碎。
潮汐力有多可怕,我們拿一個茶壺和茶杯舉例子:
圖c:用來演示潮汐力的茶杯
我們在杯壁頂部倒一些水,讓它在重力作用下向著杯底滑落。越靠近杯底,水滴會越拉越長,最后被拉扯到了撕裂的極限。這個極限就可以被認為是這個茶杯對水滴的“洛希極限”。
木星的引力場,實際上就是這樣一個“茶杯”。地球尺寸很大,當它靠近木星時,離木星較近一側受到的引力,將比較遠一側大得多,因此會像水滴一樣被逐漸撕裂。
《流浪地球》電影中,地球已經到達了地木“流體洛希極限”(地木距離10.3萬公里)。在此處,液體和氣體不再能被地球引力束縛,而傾向于逃逸;而巖石還勉強能憑借自身的硬度堅持一會兒↓↓↓
圖d:地木流體洛希極限模擬(二維簡化模型)
再靠近木星一點,地球將進入地木“剛體洛希極限”(地木距離約7.44萬公里)。在此處,就連堅硬的巖石都會被引力差撕碎,地球將徹底解體↓↓↓
圖e:地木剛體洛希極限模擬(二維簡化模型)
可以想象《流浪地球》中,人類面臨的是怎樣的挑戰:太靠近木星不行,那樣會被潮汐力撕碎;太遠離木星也不行,那樣無法借助引力彈弓變軌。
稍有天文常識的人都知道,距離太陽系最近的恒星是“比鄰星”,只有4.2光年,4.2光年對于我們來說也是巨大的空間尺度了,要知道1光年大約等于9.5萬億公里。
圖注:該圖描繪了比鄰星恒星系統中三顆恒星的關系,及在比鄰星周圍發現的一顆行星。
比鄰星所在的恒星系統其實是包含了三顆恒星。三顆恒星肉眼是無法分開的,看起來就像是一顆恒星。由于這三顆星是半人馬座最亮的星點,因此稱為“半人馬座α”星。半人馬座α星是由兩顆太陽大小的恒星相互圍繞公轉,外加一顆相對距離較遠的“比鄰星”組成。這個恒星系統也是劉慈欣《三體》小說的切入點。實際上,這樣的三體系統是穩定的,不會出現《三體》中所描述的“恒紀元”和“亂紀元”。
在2016年,歐洲南方天臺發現一顆行星圍繞比鄰星公轉,該行星距離比鄰星約0.05個天文單位(750萬公里),質量相當于地球的1.3倍。令人興奮的是,該行星可能處于比鄰星的宜居帶上?!耙司訋А笔侵感行蔷嚯x恒星遠近合適的區域,在這一區域內,恒星傳遞給行星的熱量適中,既不會太熱也不太冷,能夠維持液態水的存在。但由于比鄰星是一顆紅矮星,能量輸出不太穩定,經常有大的爆發現象,可能并不適合生命在其周圍生存。
2016年4月12日,著名的俄羅斯投資人尤里·米爾納宣布了“突破攝星計劃”?;艚疬€親臨現場為該計劃站臺助威。
圖注:“突破攝星”計劃的光帆飛行器需要強勁的地面激光陣列供能。
該計劃設想在地面上建設激光陣列,然后利用激光產生的光壓推動極薄、極輕的光帆高速前進,在200萬千米的距離上完成加速過程,并使光帆的速度達到光速的20%!以這樣的高速奔向離太陽系最近的比鄰星所在的恒星系統僅需20年。
光帆攜帶一個厘米大小的芯片,小小的芯片上面集成有核電池、微處理器、導航系統、通信系統、以及高清相機等等,真可謂是“麻雀雖小,五臟俱全”,是一枚真正的探測器。為了節約加速能量,光帆和芯片的質量限制在克量級。光帆和微芯片的組合體可以成群地運行在地球軌道上,等待激光陣列的加速一個個奔向深空。
當然,這個激進的設想給當前人類的科技水平提出了很大的挑戰!激光器的連續輸出功率要求為100吉瓦(1億千瓦),相當于五個三峽水電站的輸出功率。這樣強大的激光對光帆來說簡直是噩夢,在承受極大光壓的同時,還要承受極高的溫度。抵達目標后,微芯片探測器想要把信息發回4.2光年之遙的地球并接收難度極大,因為芯片的發射功率實在有限。
從電影回到現實中,科學家還真發現宇宙中有流浪行星(Rogue planets),這樣的行星不隸屬于任何恒星。年初,清華大學毛淑德教授接受采訪時表示,可以利用“微引力透鏡法”探測流浪行星。簡單來說,微引力透鏡是指當有未知天體經過背景恒星時,天體的時空彎曲效應就會突然增亮背景恒星的亮度。
流浪行星的形成有多種原因,質量較大的可能是像恒星那樣獨立形成的,例如有很多行星的質量已經逼近褐矮星的程度。有些可能是中央恒星發生超新星爆炸,行星被沖擊到宇宙空間。
還有一些可能是在恒星系統形成的過程中,被其他行星的引力相互作用拋出去的。自從牛頓發現萬有引力定律解釋了行星運動以來,科學家就發現,由于恒星系統是多體相互作用,其實是一個混沌系統,長期來看運動是不可預測的,有一種可能就是某顆行星會被拋出太陽系。
還有一種更精彩的情況,當恒星被黑洞吞噬的時候,其攜帶的行星有可能被拋射出去,形成速度極快的流浪行星。
更腦洞的情況就是大劉描繪的被高等智慧生命驅動,在宇宙中尋找尋找合適家園的流浪行星。
(來源:瞭望智庫)