杜绝MH370事故再现【奥门金沙网址】,它们其实没
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奥门金沙网址 1猎鹰9号火箭第一级受控垂直着陆的艺术概念图。图片来源:SpaceX

“我们的身体绝大部分都是由细菌组成的,人身上共生细菌的数量是自身细胞数量的10倍!”类似的说法流传相当广泛,它经常出现在冷知识读物中,不少论文中也会引用它来说明人体菌群的重要性。不过,10:1这个数字其实并不怎么靠谱。

奥门金沙网址 2​MH370航班失联已经整整一个月了,我们应该反思一下,如何从技术上杜绝此类事件的再次发生。图片来源:维基百科

(文/Stephen Clark)SpaceX公司的工程师计划,在北京时间4月19日凌晨3:25发射的猎鹰9号运载火箭上,对第一级火箭试验一种新型的回收方式——在火箭发射几分钟后,利用火箭助推将第一级火箭溅落在大西洋上。SpaceX的猎鹰9号运载火箭最终要想实现可重复使用,这次试验将是朝着这一目标迈出的坚实一步。

最近,来自以色列和加拿大的几位研究者就对人体细菌与细胞的数量较起了真。经过重新估算,他们指出,人体细菌和人体细胞的数量比例远没有大家以为的那样夸张,细菌和细胞的总数其实差不太多。根据这个新版的估算,一个体重70千克、身高1.7米的“标准参考人”(reference man)身上的细菌/细胞比值平均为1.3:1。

(文/ Paul Marks)全世界都被马来西亚航空MH370的命运所牵动。在失联整整一个月之后,似乎已经越来越确定,这架航班很可能坠毁在了茫茫的南印度洋之中。但是,在现今这个时时刻刻都有监控的时代,我们怎么会弄丢了一架飞机?对于航班的追踪和监测,又有哪些地方需要进一步改进呢?

SpaceX公司谨慎地将回收第一级火箭的尝试称为一次“试验”,因为完全回收成功的可能性只有3到4成。

在biorxiv上发布的论文先行版[1]中,研究者们首先追溯了“细菌数量是人体细胞10倍”这个说法的来源。结果发现,这个数值确实来自一篇研究论文,但论文的年代已经相当久远(1972年),而且估算方式其实也十分粗略。在原始论文中,微生物学家托马斯·拉奇(Thomas Luckey)估计消化道容积约有1升,而每克肠道内容物的细菌含量约有1011,由此得出肠道细菌的数量大致为1014。然而,这个估算非常值得怀疑:这只是数量级的估计,实际的数据到底是多少?而且,人的消化道也不是从上到下都均匀分布着那么多细菌啊,难道不应该分段计算吗?

大洋之上的航班追踪

MH370无法用GPS追踪定位,这件事令人震惊。这场意外很可能推动联合国的国际民航组织(ICAO)作出规定,飞越大洋的航班必须强制开启追踪定位装置。卫星公司已经在向航班出售闲置的卫星带宽,以便航班能够在飞行过程中提供联网服务。失联的MH370航班有一根卫星天线,但并没有用它来传输技术数据。不过,发射器每隔一个小时便与Inmarsat公司的卫星进行一次通讯握手,这些无线电脉冲信号已经被用于确定失联航班的大致飞行路线。通讯握手的同时也可以传输位置数据,费用不过是每小时1美元。其他飞行途中的娱乐及联网服务提供商,也同样可以发送追踪信号:比如松下公司就能提供带宽,也能提供数据通信握手服务。铱星公司也将发射66颗新的卫星,从2017年起可以通过一个名为Aireon的服务,提供不间断的飞机定位数据服务。

“完整回收第一级完全是试验性的,”SpaceX公司任务保障副总裁汉斯·柯尼格斯曼(Hans Koenigsmann)说,“它与首要任务没有任何关联。”

于是,研究者们就开始了自己的修正计算。在参考了大量文献资料之后,他们发现以往的结果确实把肠道细菌数估计得太高了。消化道细菌是人体菌群的主体,而在消化道中,绝大部分细菌又都集中在结肠部分。根据既往研究数据,一个“标准人”的结肠容积大约是0.4升,其中内容物的细菌含量约是每克0.9×1011。由此估计下来,一个“标准人”身上的细菌数量大约是3.9×1013

更聪明的黑匣子

为什么飞机的飞行记录不能通过卫星实时传输到地面上的服务器里呢?关键的绊脚石在于,缺乏能够负担得起的带宽,来传输成千上万需要被传送的飞行参数。由法国空难调查机构BEA领导的一个工业集团,正在孵化一个更好的主意,被称为“触发传输”。其主旨在于,使用航空电子软件来识别事故可能即将发生的情况,比如突如其来的翻滚,再配上适时响起的失速警报,然后再通过卫星将黑匣子里最近记录的飞行数据传送出去。这样的话,只有遇到状况的飞机会发送它们的飞行状态和位置信息。接下来通过某种算法,就能够将这架飞机最后已知的位置确定到11千米的范围以内。国际民航组织将在今年10月于加拿大蒙特利尔召开的一次会议上商讨这个主意。

SpaceX希望,可重复使用能够进一步降低该公司猎鹰9号运载火箭的发射成本。尽管目前,SpaceX的发射成本已经是许多竞争者发射成本的几分之一了。

奥门金沙网址 3新老版本“细菌细胞比”的估算数据比较,图片来自:参考资料1

延长记录时间

马航失去联系的那架波音777客机,在偏离预定航线后仍飞行了大约6个小时。由于现有的黑匣子仅能记录2小时内的录音,因此对于此次事故发生的原因,驾驶舱内的通话记录很可能无法揭示太多信息。欧洲航空安全机构(EASA)现在正在考虑,将黑匣子的录音记录时间延长到15小时。

此次发射原定于北京时间4月15日凌晨4:58,从卡纳维拉尔角的40号发射塔台发射升空。但由于氦泄漏等技术原因,发射被推迟到了4月18日凌晨3:25。此次任务将发射一艘龙式货运飞船,将2.4吨重的货物和设备送往国际空间站。

那么细胞呢?论文作者们同样找到了很多不同方法测量的数据来进行重新估算。在细胞数量上,红细胞的贡献最大,据估计“标准人”体内的红细胞总数约有2.5×1013。整体算下来,“标准人”的细胞总数大约是3×1013左右,这和细菌的数量其实相当接近。

水下定位更持久

一旦被水浸泡,黑匣子携带的水下定位装置就会发出每秒一次的超声波脉冲,目前可以持续30天。欧洲航空安全机构和美国联邦航空局正打算升级电池的寿命,将水下定位装置发出脉冲的持续时间延长到90天。

不过,猎鹰9号运载火箭发射升空不到3分钟内,等第一级关机并与上面级分离后不久,直径12英尺(约3.66米)的第一级火箭将重新点燃若干火箭发动机,用于减速制动。

奥门金沙网址 4不同类型细胞的数量和质量占比,从左到右依次为:红细胞、血小板、脂肪细胞、其他以及肌肉细胞。图片来自:参考资料1

跨洋航班新装置

2009年搜寻失事的法航447航班时遭遇到的一大问题就是,当时参与搜寻的一艘潜艇费了九牛二虎之力才监测到了黑匣子从水下发出的定位信号,因为电池在失事飞机被找到之前就已经用完了。欧洲航空安全机构提议,除了黑匣子上的水下定位装置以外,经常跨洋飞行的飞机上要加装一个范围更广、频率更低的8.8千赫信号发射器。它在水深1500米处发出的信号,能够在方圆10.7千米的范围内被接收到。相比之下,黑匣子发出的37.5千赫的信号,在水面上的可接收范围仅为2~4千米。

 

编译自:《新科学家》,Five ways to trace a plane

几分钟后,第一级火箭将在距离水面不高的地方再次点燃一台发动机,使火箭以较慢的速度溅落到大西洋中。具体的溅落地点预计会在卡纳维拉尔角东北大约几百千米处,差不多就在佐治亚州-南卡罗来纳州边界的正东方。

有意思的是,如果只考虑人体内的有核细胞(数量估计值为0.3×1013),细菌/细胞的比例倒真的和10:1相差不远。

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第一级火箭配备了4条由碳纤维和铝蜂窝板制成的着陆支架。25英尺(约7.62米)高的支架将外伸出,在第一级火箭下落的过程中展开。

这个新版的估算值依然有不少不确定性,而且相关论文目前还没有在学术期刊上正式发表。不过,它确实给我们提了个醒:即使是已经广泛流传、几乎成了“常识”的说法,也值得带着较真的态度去分析一下呢。(编辑:窗敲雨)

柯尼格斯曼说:“我们会派一艘船前往溅落海域,我们将进行一次再入点火和一次着陆点火。”他还表示,这次试验会把大西洋当成一个真正的着陆场来进行。

文章题图:shutterstock 友情提供

回收组将在现场待命,不论溅落的第一级火箭是否完好无损,都会在第一时间将它打捞出水,送往SpaceX公司做分析之用。

参考资料:

  1. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body.
  2. Nature News:Scientists bust myth that our bodies have more bacteria than human cells.

该公司希望能够在2014年年底之前,完成猎鹰9号火箭第一级的可控回收,使其准确降落在距离火箭发射地不远的着陆点。不过柯尼格斯曼承认,这个目标有点野心勃勃,很大程度上要取决于此次水上降落的尝试能否顺利。柯尼格斯曼说:“重点在于收集这些试验的数据,分析所有步骤是否进展顺利。”

这并不是SpaceX首次尝试回收猎鹰9号火箭的第一级。

奥门金沙网址 5猎鹰9号运载火箭,第一级上已经加装了4条着陆支架。图片来源:SpaceX

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