当光子穿过大气:墨子号如何用“脆弱信号”完成千公里级保密通信
一颗卫星从五百公里高的太阳同步轨道掠过中国上空,地面站的望远镜必须在它过境的短短几分钟内,精准捕获从太空射来的单个光子。这些光子携带着随机生成的密钥信息,任何一丝云层、一束杂散光、一次瞄准偏差,都足以让整条链路失效。这就是“墨子号”量子科学...
一颗卫星从五百公里高的太阳同步轨道掠过中国上空,地面站的望远镜必须在它过境的短短几分钟内,精准捕获从太空射来的单个光子。这些光子携带着随机生成的密钥信息,任何一丝云层、一束杂散光、一次瞄准偏差,都足以让整条链路失效。这就是“墨子号”量子科学...
宇宙线研究领域有一个延续了半个多世纪的尴尬:理论早已写下答案,实验却迟迟无法验证。1961年,丹麦物理学家伯纳德·彼得斯提出,宇宙线粒子在磁场中被加速时,其能量上限应当与粒子的电荷数成正比,而非与质量成正比。这个被称为“彼得斯循环”的假说逻...
一颗设计目标为监测银河系内黑洞与中子星的卫星,却在发射两个月后,意外站到了引力波天文学的最前沿。这种“计划外”的科学产出,恰恰揭示了慧眼卫星(Insight-HXMT)最独特的技术禀赋:它的宽波段与大有效面积组合,使其具备了超出原始任务书设...
X射线天文学长期面临一个尴尬的悖论:宇宙中最剧烈、最不可预测的事件——黑洞吞噬恒星、中子星并合、恒星的临终爆发——大多在X射线波段留下最清晰的印记,但传统X射线望远镜的视场往往只有满月大小的一小片。这意味着,人类从未真正“持续注视”过X射线...
引力波天文学正在经历一场从地面向太空的迁徙。地面探测器如 LIGO 已成功捕获数十次恒星级黑洞并合事件,但它们对更低频段的信号几乎失聪。那些来自超大质量黑洞绕转、白矮星双星旋近的引力波,频率低至毫赫兹量级,波长足以横跨行星轨道尺度——要“听...
引力波探测的频段,像一套分层的听觉系统。地面干涉仪听的是“高音”——几十到几千赫兹,来自恒星级黑洞或中子星的末段并合;而宇宙中更庞大、更古老的碰撞,发出的声音低沉得多,落在毫赫兹量级,被地球的振动与重力梯度噪声彻底淹没。要听见这一层“低音”...
如果要在一张射电天图上寻找宇宙最古老的记忆,最该去的地方恰恰是地面望远镜最“看不见”的频段。30 MHz以下的超长波,被地球电离层反射、吸收,被人类自身的通信噪声淹没,至今没有一张高分辨率的天图。而宇宙黑暗时代与黎明时期最关键的信号——中性...
如果你在新疆哈密巴里坤县的红柳峡乡停留片刻,会看到两片形状迥异的金属阵列静卧在山谷间:一侧是三面长达四十米的抛物柱面,另一侧散落着十六口六米口径的“锅”。它们不指向任何一颗具体的恒星,也不追踪某个耀眼的天体,只是终日朝向天空,像一台台被调谐...
在南半球光学天文观测的版图上,南非大望远镜(Southern African Large Telescope,简称SALT)占据着一个独特而微妙的位置。它常被简称为“南非大望远镜”,名字本身朴素到近乎直白,却掩盖了这台设备在光学设计上的一次...
如果从智利阿塔卡马沙漠的拉斯坎帕纳斯山巅仰望,巨型麦哲伦望远镜未来将呈现的轮廓并不像一台传统意义上的“单筒”望远镜。它的主镜由七块直径8.4米的巨型镜片组成,一块居中,六块环列,形似一朵展开的花瓣。然而,真正让天文学家夜不能寐的,并非这七块...