哥倫比亞號太空梭回收的硬碟解決了物理難題

哥倫比亞號太空梭上進行的實驗取得了最終結果

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研究人員最終公佈了從一個破裂燒焦的硬碟中恢復的資料結果,該硬碟是在太空梭哥倫比亞於2003年2月1日重返大氣層時解體後墜落到地球的碎片中發現的,事故導致七名宇航員全部遇難。

硬碟中包含了CVX-2(氙的臨界粘度)實驗的資料,該實驗旨在研究氙氣在微重力下的流動方式。今年4月發表在《物理評論E》雜誌上的研究結果證實,當劇烈攪拌時,氙會表現出一種稱為剪下稀化的粘度突變。同樣的效應也使得鮮奶油和番茄醬從像液體一樣平穩流動變為像固體一樣保持形狀。

儘管CVX-2的結果可能不會改變任何人的生活,但CVX-2的首席研究員、馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究院的物理學家羅伯特·“博比”·伯格表示,該出版物標誌著一個為期20年的研究專案的結束,自2003年以來,該專案每天都佔據著他的思緒。“最終能夠發表,我如釋重負,”這位52歲的研究人員說道。


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CVX-2實驗旨在測量氙在臨界點附近的粘度,臨界點是指液體和蒸汽基本上無法區分的溫度和壓力的組合。伯格說,在這個點附近,氣體應該“閃爍”,因為液滴在濃霧中迅速凝結和蒸發。根據剪下稀化的理論,當物體更劇烈地穿過這些液滴時,它應該開始切割單個液滴,從而感覺到的阻力較小。

為了測試這種效應,CVX團隊將0.37液盎司(11毫升)的氙氣密封在一個容器中,該容器包含一個縮圖大小的鎳網,該鎳網能夠以一定的振幅範圍振動[見圖]。該小組在哥倫比亞號在軌道上執行時下載了大約85%的資料(來自370小時的實驗)——足以看出它按預期工作——但該測試依賴於完整的資料,這些資料被鎖定在一個將近400兆位元組的商用硬碟中,該硬碟被放置在一個金屬“卡籠”中,並與其他電子裝置一起安裝在太空梭貨艙中一個更大的容器中。

伯格說,在重返大氣層後,當它沒有立即被回收時,“我們認為它從籠子裡掉了出來並燒燬了,就這樣結束了。”但專案首席工程師、克利夫蘭格倫研究中心的詹姆斯·邁爾斯表示,約翰遜航天中心的工程師實際上在肯尼迪航天中心機庫裡發現了該裝置,工人在那裡鋪設了哥倫比亞號的碎片。

當格倫工程師得知硬碟確實倖存下來時,他們將其送往明尼阿波利斯的Ontrack Data Recovery,以提取破裂硬碟中剩餘的任何資料[見圖]。資料返回時大約有 99% 完整,但結果非常複雜,以至於分離剪下稀化效應又花了幾年時間,伯格說。

他指出,該實驗只能在微重力下進行,以防止氙氣在其輕如羽毛的重量下沉降。他說,隨著 NASA 的優先事項從基礎研究轉向, “這種實驗在很長一段時間內,即使不是永遠,也不會被重複。”

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