【菜科解读】

Polak和Klahr对小行星质量分布的预测（红圈）与观测（白圈）之间的比较。

横轴显示了所讨论小行星的大小，纵轴显示了卵石云总质量的一部分，最后形成了大于或等于选定大小的小行星。

如果总质量最后形成一颗小行星，那么这颗小行星的直径将为152公里。

根据预测和观测结果，小行星总质量的84%最后落在直径在90公里到152公里之间的天体上。

总体而言，原始小行星的质量遵循正态（高斯）分布（蓝线），最有可能的大小为125公里。

所有预测都假设每个卵石云的初始质量相同。

(H.Klahr/MPIA)

（神奇的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：Max Planck Society）：海德堡大学的布鲁克·波拉克（Brooke Polak）和马克斯·普朗克天文研究所（Max Planck Institute for Astronomy，MPIA）的休伯特·克莱尔（Hubert Klahr）通过比以往任什么时候候都更精细的模拟，模拟了太阳系行星形成的一个关键阶段：厘米大小的鹅卵石聚集成数十至数百公里大小的所谓小行星。

该模拟再现了星子的初始尺寸分布，可以与目前小行星的观测结果进行对照。

它还预测了太阳系中近距离双星的普遍存在。

在arXiv上发表的一项新研究中，海德堡大学的天体物理学家布鲁克·波拉克（Brooke Polak）和马克斯·普朗克天文研究所（Max Planck Institute for Astronomy）的赫伯特·克拉尔（Hubert Klahr）利用模拟推导出所谓小行星的关键财产，即大约45亿年前太阳系中行星形成的中等大小的天体。

使用一种模拟星子形成的创新方法，这两位研究人员能够预测太阳系中星子的初始尺寸分布：在大约10公里至200公里的不同“尺寸范围”内，可能形成了多少个。

今天太阳系中的几组天体，特别是主带小行星和柯伊伯带天体，是没有形成行星的星子的直接后代。

通过对主带小行星初始尺寸分布的现有重建，Polak和Klahr能够确认他们的预测确实与观测相符。

此外，他们的模型成功地预测了离太阳较近的星子与离太阳较远的星子之间的差异，并预测了有多少星子是二元星子。

从尘埃到行星的行星形成

太阳周围的行星形成分为几个阶段。

在初始阶段，围绕新星旋转的原行星盘中的宇宙尘埃颗粒在静电（范德华）力的作用下聚集在一起，形成几厘米大小的所谓鹅卵石。

在下一阶段，鹅卵石结合在一起形成星子：直径在几十到几百公里之间的宇宙岩石。

对于这些更大的物体，引力如此强大，以至于单个星子之间的碰撞形成了更大、受引力约束的固体宇宙物体：行星胚胎。

这些胚胎可以继续增生小行星和鹅卵石，直到它们变成像地球一样的类地行星。

有些人可能会继续积累大量的氢气，形成所谓的气态巨行星，比如木星，或者是天王星。

当星子没有变成行星

并非所有的星子都成为行星。

太阳系古代的一个阶段涉及新形成的木星，今天是太阳系最大的行星，向内迁移，朝向更接近太阳的轨道。

这一迁移破坏了其附近的行星形成，木星的重力阻止了附近的星子演化成行星胚胎。

天王星和海王星也迁移，但向外迁移到更远的轨道，因为它们与它们之外的星子相互作用。

在这个过程中，他们将一些更遥远、冰冷的小行星分散到太阳系内部，一些则向外。

一般来说，远离太阳，小行星之间的典型距离太远，即使是相对较小的类地行星也无法形成行星胚胎。

在那个距离的大多数星子根本没有到达行星胚胎阶段。

最后，我们的太阳系最后形成了几个区域，这些区域包含了遗留下来的星子或它们的后代：火星和木星之间的重要小行星带既包含了木星阻止形成胚胎的星子，也包含了天王星和海王星向内散布的星子。

柯伊伯带的圆盘状结构，距离太阳30至50天文单位，包含太远而无法被天王星和海王星的迁移所干扰的星子，其中约有700000颗大小超过100公里。

这是大多数造访太阳系内部的中周期彗星的来源。

更远处，在所谓的奥尔特云中，是天王星-海王星迁移而向外散射的天体。

行星形成模拟的局限性

模拟从厘米大小的鹅卵石到星子的过程是一项挑战。

直到大约十年前，当时还不清楚这种转变是怎么发生的，当时的模拟并不允许鹅卵石生长超过一米左右。

这个特殊的问题已经解决了，因为人们意识到原行星盘中的湍流运动将足够多的鹅卵石聚集在一起形成更大的物体。

但所涉及的不同尺度仍然使得行星形成的模拟非常困难。

连续体模拟通过将空间划分为一个独立区域的网格来模拟原行星盘，这是将平面划分为棋盘图案的三维模拟。

然后使用流体动力学方程计算物质怎么从每个网格细胞流向相邻细胞，以及在这一过程中物质财产怎么变化。

但为了获得有意义的结果，需要模拟直径数十万公里的原行星盘的一部分。

根本没有足够的计算能力使“棋盘图案”足够小，无法同时模拟单个星子的千米级结构。

一种替代方法是将鹅卵石组建模为单独的“超级粒子”，然后在它们彼此接近超过1000公里的极限时将它们合并成单点状物体。

但这种方法未能捕捉到星子形成的另一个主要方面：接近的二元星子，在那里，两个星子彼此紧密环绕，甚至以“接触双星”的形式聚集在一起。

模拟“卵石气体”

Polak和Klahr进行的模拟朝着不同的方向进展，借用了一个看似无关的物理模型中的概念：气体的动力学描述，其中无数分子高速飞行，它们与容器侧面的碰撞累积地对容器壁施加压力。

当气体温度足够低且压力足够高时，气体经历所谓的相变，变成液体。

在某些条件下，相变可以将物质直接从气态转化为固态。

Polak和Klahr的模拟处理了原行星盘中坍缩云中的小卵石，类似于这种气体的粒子。

他们没有明确地模拟不同卵石群之间的碰撞，而是给它们的“卵石气体”分配了一个压力。

对于所谓的状态方程，即压力是密度的函数，他们选择了一种所谓的绝热状态方程，这种方程在球对称的情况下，具有与地球相似的密度结构。

有了这种选择，鹅卵石气体也会发生相变：在低密度时，会出现一种“气相”，在这种“气相中，分离的鹅卵石会四处飞行并频繁碰撞。

增加密度，你就可以过渡到“固相”，在那里鹅卵石形成了固体星子。

卵石气体什么时候变为固体的关键标准是卵石的引力是否大于碰撞所承受的压力。

行星的财产取决于与太阳的距离

Hubert Klahr团队的早期工作表明，星子的形成总是从原行星盘内的一团致密的鹅卵石开始，并在其自身坍塌，同时也为这些单独坍塌区域的大小提供了具体的数值。

在这项新的研究中，波拉克和克拉尔观察了这样一个坍缩区域的几个版本，每个版本都与太阳相距不同的距离，开始的距离与水星的轨道一样近，结束的距离与海王星一样远。

由于他们的简化方程比超级粒子碰撞模型复杂得多，研究人员能够利用他们现有的计算能力来模拟比以往任什么时候候都更精细的详情，精确到双星可以形成接触双星的尺度。

先前的模拟缺乏追踪这些精细详情的能力，只能假设两个尽可能接近形成紧密双星所需的星子会演变成一个单一的无结构物体，从而完全错过这些紧密双星。

预测星子的大小分布

他们的结果描绘了整个星子形成的有趣图景。

离太阳的距离是关键：离太阳很近的塌陷区域只会产生一个小星子。

在更远的距离上，每个坍缩区域将同时形成越来越多的星子。

此外，最大的星子离太阳最近。

在地球与太阳之间的距离处，由坍塌的卵石云所产生的最大的星子，其质量比在更远的地方产生的星子大约30%，体积大10%。

总的来说，星子的生产被证明是非常有效的，无论太阳系中的位置怎么，90%以上的可用鹅卵石最后都会形成星子。

模拟对星子大小分布的预测是准确的。

当然，即使是主带小行星，在过去的十亿年里，生命也在继续，无数次碰撞将更大的小行星破碎成更小的碎片。

但是，旨在从今天看到的情况重建初始尺寸分布的分析得出的结果与新的模拟结果非常相似。

布鲁克·波拉克说：“以前人们认为小行星的初始大小分布反映了卵石云的质量分布。

”，“因此，我们非常惊讶的是，我们的模拟始终使用相同的卵石云初始质量，在年的引力坍缩期间，小行星的质量分布与观测中发现的相同。

这极大地改变了在太阳星云中形成卵石云的过程的约束。

”

换言之：对太阳系最早期阶段的模拟将不需要担心获得卵石云的大小，这样星子的形成将自行处理适当的大小分布。

双星和卫星

Polak和Klahr的模拟构建了对详情的观察，这也产生了关于二元星子的前所未有的结果，成对的星子彼此环绕。

一半的联星彼此非常接近，它们的相互距离小于星子本身直径的四倍。

对双星的流行程度和财产的预测，包括带有额外小“卫星”围绕其旋转的双星，与观测到的太阳系外围柯伊伯带天体的财产以及主宇宙岛小行星的属性完全吻合。

其中一个预测是，在早期，紧密的双星会大量形成，因为鹅卵石会聚集成星子，而不是通过后来的近距离碰撞和其他相互作用形成。

NASA于2021发射的“露西”号宇宙任务将为验证这一预测提供一个特别有趣的机会。

Hubert Klahr说：“并非所有的星子都以小行星或柯伊伯带为终点。

有些星子被困在与木星本身共轨的轨道上，也就是所谓的特洛伊人。

”。

“露西号任务将在未来几年内访问其中几颗小行星。

2033年3月，它将在小行星帕特罗克洛斯和门诺提乌斯之间摇摆。

每颗小行星的大小为100公里，两颗小行星的轨道距离仅为680公里。

我们的预测是，这两颗小行星将具有相同的颜色和外观，正如我们预计的那样，它们是由同一颗鹅卵石云形成的。

从出生起就是同一对双胞胎。

”

未来研究方向

目前对波拉克和克拉尔的模拟只考察了海王星当前轨道附近的星子形成。

接下来，两位研究人员计划在更远的距离探索太阳系的早期古代。

虽然目前的模拟已经产生了像接触双星Arrokoth这样的物体，美国宇航局的新视野号探测器在2019年访问了冥王星-卡龙系统后访问了它，但很有意思的是，看到这样的物体是怎么在Arrokoth的实际轨道距离形成的，距离太阳的距离是地球的45倍（而不是海王星的30倍）。

目前模拟的另一个限制是，星子只能形成不同大小的完美球体。

一个更复杂的状态方程，其中包含了固体保持形状的能力，可以描述具有多孔冰和尘埃混合物财产的物体。

在此基础上，计算可以扩展到各种形状的星子，从而在我们对太阳系形成的理解和观测之间提供更多详情。

智能移动电源：集成太阳能光伏、直流输入和备用锂离子电池

本文介绍了一种采用ADI公司产品设计的智能移动电源充电器，具有设置灵活的特性，能够接受多种输入电源，并在智能管理电池充电的同时为负载供电。

这款新设计将关键功能整合到紧凑的外形尺寸中，使之更适合商业应用，同时保持稳健的性能并拥有智能电源管理系统。

引言 随着便携式电子产品需求的持续增长，开发更高效、更轻便的电源管理系统已成为行业刚需。

移动电源已成为现代生活中不可或缺的配件，为智能手机、平板电脑和其他USB供电设备提供可靠的备用电源。

我们首先使用评估演示板创建了一种模块化移动电源充电解决方案，用于概念验证。

该原型通过多块演示板堆叠组装而成。

随后，设计演进为单板解决方案，在性能方面得到增强并完成了多项改进。

该解决方案接受多种输入源，例如电池、太阳能或直流适配器，并能智能管理功率流，在给电池充电的同时为负载供电。

本文旨在探讨ADI公司的IC如何在紧凑设计中保持出色性能，实现智能电源路径管理。

文章概述了单板解决方案的设计考量、概念和性能评估，并着重介绍了单板相较于多板概念验证的改进。

设计模块布局 在此布局设计中，我们开发了一种紧凑且简化的架构，以支持两种宽范围输入电压：来自太阳能电池板的电压和来自AC转DC适配器的电压。

电源输入通过LTC4416电源路径控制器和LTC4162电源路径降压充电器进行智能管理。

该配置能够高效地为各种锂离子电池充电，最多支持4S1P电池组配置。

图1.单板设计模块 如图1所示，该系统通过降压-升压开关稳压器LTC3115-1动态调节输出到负载的电压，并确保稳定输出最高5 V、2 A的电源，同时LTC4162会监控电池的电量水平。

器件选择和设计布局 三个主要器件根据设计模块的设置来优化系统性能。

选择这些器件是为了提升系统效率、有效降低功率损耗、节省PCB布局空间，并减少整体成本。

其布局示意图参见图2。

图2.单板布局示意图 1.利用LTC4416支持双输入源 双输入电源之间的切换可采用基于二极管的简单“或门”配置实现。

然而，这种方法会产生显著的功率损耗，原因是二极管两端存在固有的正向压降，即便使用低压降肖特基二极管依然如此。

LTC4416能够在两个输入源之间实现无缝切换，压降极低，功率损耗大大降低。

该器件通过控制外部P沟道MOSFET来模拟理想二极管，显著降低了导通损耗，从而提升了整体系统效率和可靠性。

LTC4416有六种不同的工作模式。

具体工作模式取决于E1和E2输入引脚的配置，详见数据手册所述。

此设置选择的模式为：V1大于V2，其中E1设置为检测(Sense)，E2设置为0。

这意味着芯片优先使用V1电源。

在这种工作模式下，IC被配置为优先使用V1，可接受15 V到35 V DC的宽输入电压范围，而V2电源由太阳能电池板提供（3.6 V到15 V），用作备用电源。

当V1大于或等于15 V时，E1使V1源成为主要电源，并关闭V2电源，因为V1大于V2。

当V1降至13.4 V时，V2成为主要电源，而V1与输出断开。

只要太阳能电池板的电压在3.6 V到15 V之间，V2就会持续为输出负载供电，直到V1恢复。

V1的恢复点设置为15 V，如图2所示。

V1的故障点和恢复点可通过更改图2中R1、R2和R3的电阻值来修改。

数据手册中提供了如下计算公式： 确定V1后，便可选择V2以保证最佳配置。

如果V1发生故障或不可用，系统会自动切换到V2以维持供电，直至达到恢复点为止（前提是V1 > V2）。

输出电源始终锁定较高电压源，如果V2 > V1，则不会恢复。

2. 智能电源路径管理 在移动电源和某些设备中，电池的使用和充电可能会同时进行。

针对此类应用，实现电源路径充电是理想解决方案。

这种方法通过高效管理系统与电池之间的电力分配，帮助优化电池性能并延长总使用寿命。

系统会智能地管理电源输入，从三个输入源选择一个：AC转DC适配器、太阳能电池板或电池。

AC转DC适配器或太阳能电池板主要用于给电池充电。

如果AC转DC适配器发生故障，并且太阳能电池板电压降至最低值以下，则系统会自动切换到已充电的备用电池来为负载供电。

来自LTC4416电源路径的输出馈入LTC4162-L，后者支持最高35 V的输入电压。

即使电池电量耗尽或无电池，LTC4162-L也能立即工作。

它集成了最大功率点跟踪(MPPT)功能，可提升太阳能转换效率。

在明亮阳光下，太阳能电池板工作在两个区域：低阻抗时维持恒定电压，高阻抗时维持恒定电流。

这种行为可确保设备在较低阻抗（例如较高电压区域）下工作时，控制环路也能保持稳定。

然而，该IC使用输入电压来寻找MPPT，故太阳能电池板电压会因较高阻抗（例如较低电压区域）而下降，使得控制环路变得不稳定。

在设计中，太阳能电池板输入工作在高阻抗状态(

喜报丨五月事业Buff叠满的星座TOP5！

五月事业Buff叠满的星座TOP5！ 第一名：天秤座 事业运指数： 五月的时间，天秤座在工作上的发挥会越来越出色！上半月的时间，你可以好好经营人际关系。

你跟朋友同事之间的互动会非常多，也有可能要参加一些团体活动。

在其中可以发掘到新的机会，得到有用、靠谱的建议或者拿到一些新资源。

贵人运也是非常好，可能会有人主动接近你，打算跟你合伙做生意，或是提供给你跳槽的机会。

有些小伙伴也可能准备开始做副业，跟朋友、家人一起做点什么。

等到了下半月，金星还会来到你的事业领域。

你会比以往细心很多，能够处理好各种繁琐的事务。

这样自然可以赢得来自团队的信任支持，以及上司领导的肯定。

你也可以做新的尝试，去挑战一些困难的事情，因为现在身边人会支持你，成功概率会大很多。

有部分人也能如愿升职。

不过要注意心态稳定，做事别太着急。

注意：虽然关系上不错，但也在工作中注意与上下级之间的沟通交流，避免因为言者无心的误会造成人际关系中的嫌隙是非，或给工作落实造成阻力。

另外也有的人可能要忙碌一些家务。

为此会有分心或感觉忙碌，时间不太够用。

别忘记给小巫点个在看，这样才能好事接连发生！ [参考上升和太阳天秤座] 第二名：狮子座 事业运指数： 这个月狮子座对待工作是务实、勤恳的。

特别是上半月的时间，你会很有把控力，主动承担，抗压能力拉满。

非常适合主导项目，参加公开活动，进行商务谈判。

你可以大胆一点，相信自己的能力与判断力，做决策时一锤定音，更能获得旁人的信服。

表现优异，自然能够升职加薪。

如果你想要跳槽、换工作，机会也不少，有可能会有行业资源主动找上门，事业格局扩大。

等到了下半月，火星也会来到你的事业领域。

你的竞争意识会大幅度提升。

非常有取胜意识的。

如果有在跟你竞争的人，你会有很大概率取胜。

如果没有，你也会自己跟自己比，希望自己做的工作能够更加的出色。

但忙碌程度也提升了，未来一个多月要做好加班准备。

并且你也要注意下自己骄傲自负、好面子的问题，小心因固执犯错、得罪他人，还是要放低姿态、虚心听取意见。

注意：这段时间你的工作运势是不错的，做事也很积极。

但也要留一些细节。

比如碰到领导的指导意见，要虚心接受。

不要自以为是。

也要留意沟通，文书方面的错误。

多检查几遍，尽量避免麻烦。

也要有耐心，不要贪功。

给小巫点个“在看”，事业勇攀高峰！ [参考上升和太阳狮子座] 第三名：处女座 事业运指数： 这个月处女座的工作成果还不错。

上半月的时间，你是比较细心地，适合细化工作、项目管理、流程优化、质量把控。

你做事谨慎，能精准发现问题，工作效率也高，很可能会获得领导与客户高度认可。

工作有条不紊、稳步推进。

大环境也比较平稳，没有太多大波折。

有些人会获得小额奖励、绩效奖金。

同时你也可能向外跑，尤其是下半月火星也会来到你的远行领域，工作中有出差，跑动，外出的概率大大增加。

同时也可能要学习，进修，增加自己的专业技能。

还有就是，也有些小伙伴会有较强的创业意愿，阐述自己的想法，或是去做些创新，尝试新的行业领域、承担更大的任务挑战。

要记得注意结合实际情况、避免侥幸心态。

月底时，也可能看到一些新的工作机会、有换工作、职位变动的可能性。

注意：这段时间也是处女座的小伙伴思考比较多的时候，你可能会看到一些合作事务的成果出现。

也会思考自己的付出与收获，是不是成正比，从而去调整自己的状态，做新的计划。

健康上也要留意一下。

容易因为多思影响睡眠，出现头疼等问题。

点赞小巫本篇文章，给自己助力，加油打气！ [参考上升和太阳处女座] 第四名：摩羯座 事业运指数： 这个月摩羯座会拿到想要的结果。

上半月的时间，你是很灵活的，对数字也很敏感。

同时也有不错的逻辑、分析能力。

所以大部分事情做起来都是比较顺利的。

效率会是相当不错的。

同时工作安排是比较随性的，会有一些时间的变动。

时间比较弹性，你可以自己做安排，感觉不紧张，会比较舒服。

同时也有新的安排，也会有合作找上门来。

对于在求职的人来说，也会有好消息传来，通过考试、面试。

到了下半月，贵人运也提升，有可能获得前辈、领导指点，让你有所收获，能够解决长期难题，事业更上一层楼。

还有就是，你也可以多在人际方面上点心，下半月的时候多跟人接触，拜访下客户等，很可能有意外的收益到来，或开启一项新的合作。

注意：这个月也需要留意下跟家人的矛盾，可能因为琐事发生吵架，又或者是家中容易有物品电器的损坏。

同时也要关注自己的健康，容易有睡不好的问题。

别忘了给小巫点个“在看”，好运持续！ [参考上升和太阳摩羯座] 第五名：双子 座 事业运指数： 这个月双子座要好好运用自己的想法。

这个月太阳、水星都在你的内心领域，对双子来说是自我调整的时间，你会对自己有更好的认知，释放一些压力，也看到更大的发展空间，找到明确的个人定位，职场相应有提升。

同时这个月你也有好运，因为金星也在双子座。

你的人缘好，受人关注，自身判断力很准确，有助于落实工作，做决策等。

另外，你的重点也还可以放在社交方面。

职场社交应酬等事务较多，人际关系中可能有新的机会出现，积累人脉、迎接工作、投资的资源。

如果你做销售，有望接触到新的客户，拿到更多订单。

不过有些项目可能会比较着急，需要你快速完成。

在客户方的催促下，你也难免跟着有点心急。

好在金星也代表贵人，到关键时刻，你的身边也会有人帮。

注意：这个月你的想法也是蛮多的，可能会碰到一些事情比较纠结，选择多了也会是一种烦恼。

同时也要留意细节，信息的准确性，小心马虎出错。

别忘了给小巫点个“在看”，就能全力收敛好运！ [参考上升和太阳双子座] 小巫占星课程重磅开启， 看懂星盘，洞悉事业・情感・财富， 解锁人生主动权，远离内耗与迷茫。

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