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太空探測器如何在如此遠的距離內進行如此精確的導航? ——T. 斯特姆,布羅德海灘,昆士蘭州,澳大利亞

美國國家航空航天局噴氣推進實驗室卡西尼專案導航團隊負責人傑裡米·瓊斯回覆

在太空中進行精確導航取決於三個因素:估計探測器當前的位置和速度(軌跡)、預測其未來軌跡以及調整軌跡以實現任務目標。


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估計當前軌跡需要探測器所受力的模型以及探測器距離和速度的測量值。由於引力占主導地位,因此主要的力模型是行星和衛星星曆錶,它們指定了任何給定時間所有主要太陽系天體的位置。目前,內行星的行星星曆錶精確到 1 公里以內,木星和土星的行星星曆錶精確到 10 公里以內。土星衛星的軌道已確定,土衛六的精度在 1 公里以內,其他衛星的精度在 10 公里以內。

探測器測距和測速用於確定探測器相對於地球的位置。對於所有美國星際探測器,深空網路的 антенны 提供測量值。這些 антенны 向探測器發射無線電訊號,探測器接收這些訊號並將其返回地面站。導航員計算發射訊號和接收訊號之間的差異,以確定探測器的距離和速度。我們可以將探測器的徑向速度固定在每秒 0.05 毫米的精度範圍內,將其距離固定在 3 米的精度範圍內。透過使用數天至數週內分散的測量值,我們可以將探測器的位置估計到優於 1 公里的精度。

估計過程還會改進力模型。由此產生的探測器當前位置和速度的估計以及改進的力模型有助於預測探測器的未來位置。然後將這些預測與任務目標進行比較,以確定需要進行哪些修正。一旦預測的姿態誤差已知,最後一步是確定何時使用探測器的推進系統進行所需的修正。典型的任務將安排一系列航向調整,以最大限度地減少推進劑的使用並最大限度地提高精度。卡西尼號在土星衛星相遇之間安排了三次修正,並實現了幾公里或更小的飛越精度。

是什麼導致耳鳴? ——J. 詹布羅內,中心莫里切斯,紐約州

醫學博士、賓夕法尼亞大學榮譽退休教授、美國國家耳聾和其他交流障礙研究所前所長詹姆斯·B·斯諾,小,提供瞭解釋

耳鳴(拉丁語中“像鈴鐺一樣響”)是耳鳴的醫學術語,被認為發生在參與聽力的腦區自發增加活動時;它與幾乎所有聽覺系統疾病有關。它不僅限於耳鳴;也可能被感知為口哨聲、嗡嗡聲、嗡鳴聲、嘶嘶聲、咆哮聲、唧唧聲或其他聲音。

最常見的耳鳴形式是由內耳或耳蝸因暴露於高音量而造成的損害引起的。其他原因包括阿司匹林、奎寧和氨基糖苷類抗生素等藥物、癌症化療藥物和其他耳毒性物質,以及感染和頭部損傷。

如果內耳受損,從耳蝸到腦幹聽覺中心(如耳蝸背核)的輸入會減少。這種輸入損失可能導致核神經元自發活動增加,就像某些抑制作用被消除一樣。影像學研究證實,耳鳴患者的聽覺皮層神經活動增加。他們的大腦也顯示出與情緒處理相關的邊緣結構活動增加。有時與耳鳴同時出現的其他症狀(如情緒困擾、抑鬱和失眠)可能在某些邊緣結構(如伏隔核)中具有共同的基礎。

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大眾科學雜誌第 295 卷第 2 期本文最初以“請教專家”為標題發表於 大眾科學雜誌 第 295 卷第 2 期(),第 100 頁
doi:10.1038/scientificamerican0806-100
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