【為什么連光也逃不出黑洞】
時(shí)間和空間是各種物理現(xiàn)象上演的舞臺�？墒�，這個(gè)舞臺并不是堅(jiān)硬無比的。宇宙中的大塊頭可能會(huì)把這個(gè)舞臺踩壞。
為了顯示時(shí)空舞臺的彈性，我們可以把時(shí)空中的空間截面想象成一張橡皮膜。宇宙中的各種物體，比如地球、月亮，都是踩在橡皮膜上的舞蹈演員。地球登場后，把橡皮膜踩得陷了下去。所以地球旁邊的月亮需要繞地球旋轉(zhuǎn)，利用離心力才能確保不掉到地上來。同時(shí)，要想從地球上發(fā)射宇宙飛船，飛船也得耗費(fèi)好多力氣爬出這個(gè)凹陷的區(qū)域，才能在宇宙空間中暢游。
不過地球在宇宙中實(shí)在算是個(gè)輕量級選手。假想有一個(gè)和地球一樣大的家伙，密度卻是地球的8億倍。這樣的演員一上臺，就會(huì)把橡皮膜舞臺踩出一個(gè)洞，自己也撲通一下掉到洞里。我們把這個(gè)洞叫作黑洞。
站在遠(yuǎn)離黑洞的地球上，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)黑洞把橡皮膜踩得如此彎曲，以至于無論用多大的速度發(fā)射飛船，也不能從黑洞的邊緣逃出來。就算是宇宙中跑得最快的光，也不能逃出黑洞。既然光不能逃出來，黑洞看起來好像就是黑的。這就是黑洞名稱的由來。
讀者可能會(huì)好奇，既然黑洞把時(shí)空橡皮膜踩壞了，那么壞掉的區(qū)域是什么樣子的呢？黑洞“里面”有時(shí)空嗎？沒有人能到黑洞里看一眼，再出來告訴我們這個(gè)問題的答案�？墒歉鶕�(jù)理論推測，黑洞里面確實(shí)是有時(shí)空的。大自然自動(dòng)給踩壞的橡皮膜打了一塊補(bǔ)丁。不過，不知道大自然是粗心還是故意的，把這塊補(bǔ)丁的方向弄“錯(cuò)”了，以致黑洞里面的時(shí)間方向是我們的（沿著黑洞半徑方向的）空間方向，我們眼中黑洞中心到表面的空間方向則變成了黑洞里面的時(shí)間方向。
由于黑洞里面時(shí)間和空間調(diào)換了位置，我們外人認(rèn)為的黑洞中心，在黑洞里面的補(bǔ)丁時(shí)空上實(shí)際是未來。于是，黑洞里面的所有物體，無論怎么想“往外跑”，都不可避免地掉進(jìn)黑洞中心，因?yàn)檫@里是它們的未來。這樣，黑洞中心聚集了大量物質(zhì)，密度超過了已知物理規(guī)律所能描述的密度。在這黑洞中心會(huì)發(fā)生什么，對我們來說還是一個(gè)謎。
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【人類能利用小行星上的資源嗎】
按照光譜類型，小行星可分為C類、S類、M類等。其中，M類小行星主要由金屬組成。據(jù)估計(jì)，太陽系的小行星中，約有5%是M類的，這些小行星富含地球上稀缺的各類金屬。例如，第16號小行星“靈神星”，其直徑約250千米，科學(xué)家通過觀測估計(jì)它含有5億億噸鐵、5000萬億噸鎳，還有其他多種稀有金屬數(shù)億噸。
過去，到小行星上去“采礦”只是一種幻想，但隨著深空探測能力的不斷加強(qiáng)，人類將具備去小行星采礦的能力。美國和日本都已發(fā)射了探測器對小行星開展無人近距離探測。美國正在策劃于2025年對近地小行星開展載人登陸探測�？梢韵嘈�，隨著人類深空探測能力的加強(qiáng)，開發(fā)和利用小行星上的豐富資源將不再是幻想。
目前，已經(jīng)或計(jì)劃發(fā)射的無人航天器探測小行星的方式主要有飛越、繞飛、附著、采樣返回等。飛越探測是指探測器以較大速度（通常大于1千米/秒）近距離（數(shù)千米至數(shù)千千米）掠過小行星，并對其進(jìn)行光學(xué)成像的探測。繞飛探測是指探測器以環(huán)繞小行星運(yùn)行對小行星進(jìn)行探測的形式。
對于一些質(zhì)量較小的小行星，沒有足夠大的引力使探測器環(huán)繞其飛行，則采取伴飛的形式對它進(jìn)行探測。附著探測是指探測器降落到小行星表面對其進(jìn)行近距離探測。由于小行星通常質(zhì)量較小，引力也非常小，探測器降落在其表面的過程只能稱為“附著”而不能稱為“著陸”。采樣返回是指探測器采集小行星表面的物質(zhì)樣品并將其送回地球的探測形式。
截至2011年，人類已發(fā)射8個(gè)探測器對小行星進(jìn)行了飛越、繞飛、附著、采樣返回等形式的探測。其中5次成功，3次仍在飛行途中。早期任務(wù)以飛越為主，后期逐漸過渡到伴飛、附著和采樣返回。
【為什么人造衛(wèi)星在太空不會(huì)隨意翻滾】
人造衛(wèi)星在太空中飛行，會(huì)受到殘余空氣動(dòng)力、微流星撞擊力、地球扁圓度引起的不均勻引力、太陽輻射壓力，以及衛(wèi)星內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如彈簧、發(fā)動(dòng)機(jī)）等干擾力的影響，導(dǎo)致衛(wèi)星的姿態(tài)甚至軌道發(fā)生變化。另外，每種衛(wèi)星都有自己特定的任務(wù)，在飛行時(shí)對它的飛行姿態(tài)都有一定的要求。比如，通信衛(wèi)星上的拋物面天線和對地觀測衛(wèi)星上的相機(jī)要始終對準(zhǔn)地面，太陽觀測衛(wèi)星上的望遠(yuǎn)鏡要一直對準(zhǔn)太陽。為此，衛(wèi)星上裝有姿態(tài)控制和軌道控制分系統(tǒng)。
所謂衛(wèi)星的姿態(tài)控制就是控制衛(wèi)星的飛行姿態(tài)，保持姿態(tài)軸的穩(wěn)定，并根據(jù)需要改變姿態(tài)軸的方向。由于各種干擾，衛(wèi)星在空間的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度往往會(huì)偏離設(shè)計(jì)值，這時(shí)就要進(jìn)行控制和調(diào)整。
衛(wèi)星的姿態(tài)控制分系統(tǒng)有被動(dòng)和主動(dòng)兩種。其中，被動(dòng)控制系統(tǒng)的控制力不需要消耗衛(wèi)星上的能源，而是用衛(wèi)星的動(dòng)力特性或空間環(huán)境力矩來提供，主要有自旋穩(wěn)定等方式。主動(dòng)控制系統(tǒng)是根據(jù)姿態(tài)誤差（測量值與標(biāo)稱值之差）形成控制指令，產(chǎn)生控制力矩，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制。它主要采取飛輪控制和噴氣控制等方式，可對衛(wèi)星進(jìn)行三軸穩(wěn)定控制，這種方式被目前多數(shù)衛(wèi)星采用。
自旋穩(wěn)定方式是通過衛(wèi)星繞一個(gè)軸自旋來保持穩(wěn)定。簡單地說，其原理與旋轉(zhuǎn)的陀螺類似：高速旋轉(zhuǎn)可以保持物體的轉(zhuǎn)軸方向不變。早期的衛(wèi)星大多采用這種簡單的控制方式。在衛(wèi)星表面沿切線方向?qū)ΨQ地裝上小火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，需要時(shí)就點(diǎn)燃小發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生力矩，使衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)起來，也可由末級運(yùn)載火箭起旋。高速旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，其自轉(zhuǎn)軸在空間的指向就會(huì)保持不變。
三軸穩(wěn)定方式是對衛(wèi)星相互垂直的三個(gè)軸都進(jìn)行控制，不允許任何一個(gè)軸產(chǎn)生超出規(guī)定值的轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)。實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星三軸姿態(tài)控制的系統(tǒng)一般包括姿態(tài)敏感器、姿態(tài)控制器和姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分。姿態(tài)敏感器有慣性敏感器、地球敏感器、太陽敏感器、星敏感器等，用于察覺和測量衛(wèi)星的姿態(tài)變化，即衛(wèi)星沿各個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度有多大，是否超出規(guī)定的范圍。
姿態(tài)控制器用于把姿態(tài)敏感器送來的衛(wèi)星姿態(tài)角變化值的信號，經(jīng)過一系列比較、處理，產(chǎn)生控制信號輸送到姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則根據(jù)姿態(tài)控制器送來的控制信號產(chǎn)生力矩，使衛(wèi)星姿態(tài)恢復(fù)到正確的位置，常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有反作用飛輪和推力器。當(dāng)衛(wèi)星的姿態(tài)處于所要求的姿態(tài)時(shí)，飛輪保持勻速旋轉(zhuǎn)；如果衛(wèi)星偏離了某一位置，飛輪加速或減速，產(chǎn)生一個(gè)相反方向的力矩，使衛(wèi)星回復(fù)到所要求的姿態(tài)位置。衛(wèi)星三個(gè)軸向各設(shè)置一個(gè)這樣的飛輪，就能控制衛(wèi)星三個(gè)軸方向的姿態(tài)。也可以在衛(wèi)星三個(gè)軸的方向安置若干個(gè)小的推力器，一旦衛(wèi)星偏離所要求的姿態(tài)，相應(yīng)方向的推力器就會(huì)噴出氣體，產(chǎn)生推力，使衛(wèi)星回到所要求的姿態(tài)位置。
