受太阳影响的太空区域为日光层，但如果没有星际探测器，科学家对其形状知之甚少
（图片uux.cn美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/概念图像实验室）据美国太空网（Sarah A.Spitzer）：这篇文章最初发表在The Conversation上。
该出版物为Space.com的《专家之声：观点与见解》撰稿。
Sarah Spitzer是密歇根大学气候与空间科学与工程系的研究员。
太阳使地球变
【菜科解读】
日光层阻挡了许多宇宙射线（在这张动画图像中显示为明亮的条纹）到达我们太阳系的行星。
（图片uux.cn美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/概念图像实验室）据美国太空网（Sarah A.Spitzer）：这篇文章最初发表在The Conversation上。
该出版物为Space.com的《专家之声：观点与见解》撰稿。
Sarah Spitzer是密歇根大学气候与空间科学与工程系的研究员。
太阳使地球变暖，使其适合人类和动物居住。
但这并不是它的全部作用，它会影响更大的空间区域。
日光层，即受太阳影响的空间区域，比太阳到地球的距离大一百倍以上。
太阳是一颗恒星，它不断发出稳定的等离子体流——高能电离气体——称为太阳风。
除了持续的太阳风外，太阳偶尔还会释放出称为日冕物质抛射的等离子体爆发，这可能会导致极光，以及称为耀斑的光和能量爆发。
来自太阳的等离子体与太阳磁场一起在太空中膨胀。
它们在周围的局部星际介质中共同形成了日光层——等离子体、中性粒子和尘埃，填充了恒星与其各自的天球之间的空间。
像我这样的太阳物理学家想了解日光层以及它如何与星际介质相互作用。
太阳系中已知的八颗行星，火星和木星之间的小行星带，以及柯伊伯带——海王星以外的天体带，包括小行星冥王星——都位于日光层内。
日光层如此之大，以至于柯伊伯带中的物体比日光层最近的边界更靠近太阳。
艺术家对日光层及其在当地星际介质和银河系中的位置的描绘。
星际探测器可以比以前的任何航天器走得更远，并帮助科学家从外部很好地观察我们的日光层——太阳在太空中的影响。
（图片uux.cn/JHU/APL）日光层保护当遥远的恒星爆炸时，它们会以被称为宇宙射线的高能粒子的形式向星际空间发射大量辐射。
这些宇宙射线可能对生物体构成危险，并可能损坏电子设备和航天器。
地球大气层保护地球上的生命免受宇宙辐射的影响，但在此之前，日光层本身就充当了抵御大多数星际辐射的宇宙屏障。
除了宇宙辐射，中性粒子和尘埃也从当地的星际介质稳定地流入日光层。
这些粒子会影响地球周围的空间，甚至可能改变太阳风到达地球的方式。
超新星和星际介质也可能影响了地球上生命的起源和人类的进化。
一些研究人员预测，数百万年前，日光层与星际介质中的冷而致密的粒子云接触，导致日光层收缩，使地球暴露在当地的星际介质中。
未知形状但科学家们并不真正知道日光层的形状。
模型的形状从球形到彗星状再到牛角面包状。
这些预测的大小是太阳到地球距离的数百到数千倍。
然而，科学家们已经将太阳运动的方向定义为鼻方向，将相反的方向定义为由尾方向。
鼻向应该与日光层顶（日光层和当地星际介质之间的边界）有最短的距离。
一位艺术家对日光层的描绘——其真实形状仍然未知。
添加了太阳、日球顶和鼻尾方向的标签，以及侧翼方向的示例。
据信，旅行者号探测器在长达数十年的旅程中已经越过了日光层。
（图片uux.cn/NASA/JPL加州理工学院）从来没有一个探测器能够从外部很好地观察到日光层，也没有对当地的星际介质进行过适当的采样。
这样做可以告诉科学家更多关于日光层的形状及其与当地星际介质的相互作用，即日光层以外的空间环境。
乘坐旅行者号穿越日光层顶1977年，美国国家航空航天局发射了旅行者号任务：它的两艘航天器飞越了外太阳系的木星、土星、天王星和海王星。
科学家们已经确定，在观测到这些气态巨行星后，探测器分别于2012年和2018年穿越了日光层顶并进入了星际空间。
虽然旅行者1号和2号是唯一有可能穿越日光层顶的探测器，但它们远远超出了预期的任务寿命。
由于仪器缓慢故障或断电，他们无法再返回必要的数据。
这些航天器的设计目的是研究行星，而不是星际介质。
这意味着他们没有合适的仪器来测量科学家所需的星际介质或日光层。
这就是潜在的星际探测任务可能发挥作用的地方。
一个设计用于飞越日光层顶的探测器将通过从外部观察来帮助科学家了解日光层。
星际探测器由于日光层如此之大，即使使用木星等大型行星的重力辅助，探测器也需要几十年才能到达边界。
旅行者号宇宙飞船将不再能够在星际探测器离开日光层之前很久就提供来自星际空间的数据。
一旦探测器发射，根据轨道的不同，到达星际介质大约需要50年或更长时间。
这意味着，美国国家航空航天局等待发射探测器的时间越长，科学家们在外日光层或当地星际介质中没有任务的时间就越长。
美国国家航空航天局正在考虑开发一种星际探测器。
该探测器将测量星际介质中的等离子体和磁场，并从外部对日光层进行成像。
为了做好准备，美国国家航空航天局就任务概念征求了1000多名科学家的意见。
最初的报告建议探测器在距离日光层机头方向约45度的轨道上行进。
这条轨迹将回溯旅行者号的部分路径，同时到达一些新的太空区域。
通过这种方式，科学家们可以研究新的区域，并重新访问一些部分已知的太空区域。
这条路径只能让探测器看到日光层的部分角度，而且它无法看到科学家们所知最少的日尾区域。
在日尾，科学家预测，构成日光层的等离子体与构成星际介质的等离子体混合。
这是通过一个称为磁重联的过程发生的，该过程允许带电粒子从局部星际介质流入日光层。
就像通过鼻子进入的中性粒子一样，这些粒子会影响日光层内的空间环境。
然而，在这种情况下，粒子带有电荷，可以与太阳和行星磁场相互作用。
虽然这些相互作用发生在离地球很远的日光层边界，但它们会影响日光层内部的构成。
在《天文学与空间科学前沿》发表的一项新研究中，我和我的同事评估了从鼻子到尾巴的六个潜在发射方向。
我们发现，与靠近机头方向离开相比，与日光层侧面朝向尾部方向相交的轨迹将为日光层的形状提供最佳视角。
沿着这个方向的轨迹将为科学家们提供一个独特的机会，研究日光层内一个全新的空间区域。
当探测器离开日光层进入星际空间时，它将从外部以一个角度看到日光层，这将使科学家对其形状有更详细的了解，尤其是在有争议的尾部区域。
最后，无论星际探测器向哪个方向发射，它所返回的科学都将是无价的，而且几乎是天文数字。
一种降低在月球上丢失太阳能漫游车风险的新方法
大多数用于太阳能供电的长距离导线规划算法没有主动考虑可能的导航延迟。
在这里，虚白色路径显示了一个计划，该计划将PSR内的漫游车尽快引向阳光，但它对可能的延迟没有弹性，这种延迟将导致漫游车落后于计划，并错过关键的太阳能充电事件。
另一方面，主动考虑延迟 蓝线的规划策略将使漫游车走上潜在的更长但更安全的轨迹。
鸣谢:uux.cn/背景图像和蝰蛇漫游者渲染:美国宇航局和亚利桑那州立大学。
据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：美国宇航局和世界各地的其他太空机构定期向太空发送机器人和自动飞行器，以探索太阳系中的行星和其他天体。
这些任务可以大大提高我们对太阳系其他地方的环境和资源的了解。
多伦多大学航空航天研究所和美国宇航局喷气推进实验室 JPL的研究人员最近进行了一项研究，探索可以提高使用太阳能漫游车进行月球探索的有效性和成功率的回收策略。
他们的论文预先发表在arXiv上，介绍了一种新的方法，可以帮助太阳能漫游车安全地离开月球上永久的阴影区域。
领导这项研究的研究员Opvier Lamarre告诉Phys.org:近年来，几个国家已经表示对探索月球南极感兴趣，包括美国、中国、印度、俄国和其他国家。
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他们中的大多数人计划使用太阳能漫游车来探索经常处于阴影中的区域 称为永久阴影区，或PSRs，我们怀疑这些区域可能包含大量的水冰。
可以想象，用太阳能漫游车进入PSR是一项冒险的尝试！如果漫游车因故障而延迟，它可能无法在能量耗尽前回到阳光中。
太阳能漫游车在能效方面有许多优势，但它们受到依赖太阳光运行的限制。
由于月球上的一些区域永久处于阴影中，漫游者对阳光的依赖可能会阻止他们安全地探索然后离开这些区域，导致他们在执行任务时耗尽能量。
拉马尔和他的同事最近工作的一个关键目标是量化失去太阳能漫游车的概率，因为他们正在探索月球上的这些阴影区域。
此外，该小组希望设计一种方法，帮助最大限度地提高太阳能漫游车安全完成任务的概率。
首先，我们需要定义太阳能漫游车在月球南极‘安全’意味着什么，拉马尔解释道。
为了做到这一点，我们关注漫游车在什么地方、什么时间离开PSR，以及它的电池还剩多少能量。
这表明了漫游车在下一段任务之前是否可以在原地冬眠 因此，在那之前保持安全。
然后，我们计算一种在线遍历规划方法，漫游车可以从任何起始状态 包括PSRs内部开始遵循该方法，以最大化其生存概率。
拉马尔及其同事概述的规划方法被称为恢复政策，因为它本质上是一种后备策略，允许漫游车最大限度地增加到达安全的机会 即阳光将到达的区域，为其电池充电。
在他们的论文中，研究人员表明，在这种情况下计算这种复苏政策可能具有挑战性，因为它需要几个近似值，如果非常不正确，可能会影响整体预测的可靠性。
例如，时间是我们状态空间的连续维度，需要离散化，拉马尔说。
我们需要确保这种近似/离散化不会危险地扭曲对故障概率的预测。
在月球南极，太阳光照是高度动态的；附近的山脉和环形山可能会在地表投下巨大的阴影。
如果与 近似政策假设相比，漫游者稍微落后于计划，它可能会错过关键的太阳能充电期。
如果比政策设想的提前一点，也是如此。
由于这些时间近似值极大地影响了太阳能漫游车回收政策的可靠性，拉马尔和他的同事们保持了高度保守。
这最终将失败的风险降至最低，同时增加了该策略在现实任务中保持安全的可能性。
我们认为这种方法在许多方面都是有用的，拉马尔说。
首先，它代表着向远程自主移动规划算法迈出了一步，该算法主动考虑 或‘推理’太阳能漫游车的风险。
此外，我们的技术可以成为人类操作员在月球南极制定新的月球车任务的有用工具 它可以用于着陆点选择、全球遍历规划和风险预测等，甚至可以通过地面回路操作支持正在进行的任务。
在未来，这个研究小组引入的回收政策可以应用于月球上的真实世界探索任务，以降低在阴影区域丢失太阳能漫游车的风险。
由于最近的研究是与美国宇航局的JPL合作进行的，这种方法很快就可以在各种现实的月球场景中进行测试。
到目前为止，我们使用Cabeus环形山的轨道数据测试了我们的方法，但我们希望使用美国宇航局定制的太阳照明地图，并将我们的技术应用于月球南极的许多其他区域，这些区域有一天将被机器人或载人任务访问，如Shackleton，Faustini，Nobile，Haworth和Shoemaker环形山，Lamarre补充道。
此外，我们目前正在研究新一代风险预测远程导航算法，用于利用太阳能漫游车探索月球南极。
月球，太阳系中第五大行星地球卫星
例如在我们民间最有名是嫦娥奔月，这个神话故事一直流芳百世。
许多科学家一直在探索其中奥秘，，最终在1969年时候宇航员终于登上了月亮，开启了对外空世界新的探索篇章。
月球简介图片中就是我们地球的卫星，这是太阳系中第五大行星。
月球直径是地球的四分之一，质量是地球的八十一分之一，距离地球有38万千米，其质量在太阳系中最大，对于月球形成，一些科学家推测可能是在45亿年前。
在月球表面有阴暗和明亮区域，亮区是高地，称为月陆;暗区是平原，称为月海。
月球的表面被巨大的玄武岩层所覆盖，除了玄武岩构造，月球的阴暗区，还存在其他火山特征。
大部分月球火山的年龄在30-40亿年之间;典型的阴暗区平原，年龄为35亿年;最年轻的月球火山也有1亿年的历史。
月食现象是指当月球行至地球的阴影后时，太阳光被地球遮住。
月食现象可分为月偏食、月全食两种，当月球只有部分进入地球的本影时，就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时，就会出现月全食。
人类登月在1969年7月时候，美国阿波罗载着三位宇航员成功登上了月球，这是人类历史上首次出现。
直到今天，月球上一共插上了6面美国国旗。
据有关报道，在美国登陆月球之后看到了外星人的采矿器和一些外星飞船。
在2013年中国嫦娥三号机器人首次登陆了月球，圆了国人多年的探月梦。
接下来重点就是嫦娥四号选择是难度极大的月球背面登陆，希望中国嫦娥四号能成功发射，能成功着陆月球背面，成功向地球人类送回珍贵的月球数据。
