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太空探测器如何在如此远的距离内进行如此精确的导航? ——T. 斯特姆,布罗德海滩,昆士兰州,澳大利亚

美国国家航空航天局喷气推进实验室卡西尼项目导航团队负责人杰里米·琼斯回复

在太空中进行精确导航取决于三个因素:估计探测器当前的位置和速度(轨迹)、预测其未来轨迹以及调整轨迹以实现任务目标。


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估计当前轨迹需要探测器所受力的模型以及探测器距离和速度的测量值。由于引力占主导地位,因此主要的力模型是行星和卫星星历表,它们指定了任何给定时间所有主要太阳系天体的位置。目前,内行星的行星星历表精确到 1 公里以内,木星和土星的行星星历表精确到 10 公里以内。土星卫星的轨道已确定,土卫六的精度在 1 公里以内,其他卫星的精度在 10 公里以内。

探测器测距和测速用于确定探测器相对于地球的位置。对于所有美国星际探测器,深空网络的 антенны 提供测量值。这些 антенны 向探测器发射无线电信号,探测器接收这些信号并将其返回地面站。导航员计算发射信号和接收信号之间的差异,以确定探测器的距离和速度。我们可以将探测器的径向速度固定在每秒 0.05 毫米的精度范围内,将其距离固定在 3 米的精度范围内。通过使用数天至数周内分散的测量值,我们可以将探测器的位置估计到优于 1 公里的精度。

估计过程还会改进力模型。由此产生的探测器当前位置和速度的估计以及改进的力模型有助于预测探测器的未来位置。然后将这些预测与任务目标进行比较,以确定需要进行哪些修正。一旦预测的姿态误差已知,最后一步是确定何时使用探测器的推进系统进行所需的修正。典型的任务将安排一系列航向调整,以最大限度地减少推进剂的使用并最大限度地提高精度。卡西尼号在土星卫星相遇之间安排了三次修正,并实现了几公里或更小的飞越精度。

是什么导致耳鸣? ——J. 詹布罗内,中心莫里切斯,纽约州

医学博士、宾夕法尼亚大学荣誉退休教授、美国国家耳聋和其他交流障碍研究所前所长詹姆斯·B·斯诺,小,提供了解释

耳鸣(拉丁语中“像铃铛一样响”)是耳鸣的医学术语,被认为发生在参与听力的脑区自发增加活动时;它与几乎所有听觉系统疾病有关。它不仅限于耳鸣;也可能被感知为口哨声、嗡嗡声、嗡鸣声、嘶嘶声、咆哮声、唧唧声或其他声音。

最常见的耳鸣形式是由内耳或耳蜗因暴露于高音量而造成的损害引起的。其他原因包括阿司匹林、奎宁和氨基糖苷类抗生素等药物、癌症化疗药物和其他耳毒性物质,以及感染和头部损伤。

如果内耳受损,从耳蜗到脑干听觉中心(如耳蜗背核)的输入会减少。这种输入损失可能导致核神经元自发活动增加,就像某些抑制作用被消除一样。影像学研究证实,耳鸣患者的听觉皮层神经活动增加。他们的大脑也显示出与情绪处理相关的边缘结构活动增加。有时与耳鸣同时出现的其他症状(如情绪困扰、抑郁和失眠)可能在某些边缘结构(如伏隔核)中具有共同的基础。

如需这些以及来自不同领域科学家的其他答案的完整文本,请访问 www.sciam.com/askexpert

大众科学杂志第 295 卷第 2 期本文最初以“请教专家”为标题发表于 大众科学杂志 第 295 卷第 2 期(),第 100 页
doi:10.1038/scientificamerican0806-100
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