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印度人的发明,总能给我们带来新花样 | 科技袁周虑第36期

导读

本期袁周虑:特斯拉发布新产品Cybertruck;印度完成全球首款注射式男性避孕药临床试验;嫦娥四号与玉兔二号实现“双三百”突破;中国天文学家发现一个迄今为止最大质量的恒星级黑洞。

这是【科技袁人】的衍生节目【科技袁周虑】的第三十六期,欢迎观看~

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视频链接:

https://www.bilibili.com/video/av77858667

部分评论:

呱尔佳:

确实挺符合印度国情hhh

魏武临碣石:

冲出地球,移民宇宙

精彩呈现:

特斯拉皮卡

S:最近看到一张好奇号新传回的照片,盖尔陨坑中心四周荒凉岩石,这里犹如一座“岩石监狱”。看到好奇号在荒凉的火星平原,寻找着可能存在的生命,有一种别样的孤独的感觉。

X:是很孤独凄凉,不过顺利的话,咱们国家的火星车,明年也能上去陪它了。而且前两天,我们熟悉的特斯拉公司发布了新产品Cybertruck,也要上火星!这辆皮卡灵感源自《银翼杀手》,充满未来感的外形,超越跑车的百公里加速能力,想象一下它驰骋在火星荒原的画面,真有点未来的感觉。

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S:这个我们从渲染画面回到现实,这个皮卡的造型还是有点违和感的,被广大网友吐槽就像纸巾盒什么的。不过从参数上看,这款车也搭载有特斯拉的Autopilot

L2级别自动驾驶系统,三电机驱动版本的百公里加速时间为2.9秒,续航里程超过804公里,最高时速可以达到每小时209公里。这些参数都非常优秀。除此之外Cybertruck配备了全身的防弹玻璃,可惜演示的时候却翻车了。

X:最开始,马斯克的助手爬上了一架梯子,随后将小球沿着管道释放,球自由落体没有击碎玻璃。而同样一枚钢球轻轻地砸向安装在原型车的玻璃时,却把玻璃砸碎了。这也让很多观众感到不解。本着科学理性的角度,我和阿帅运用简单的物理学知识分析了一下其中原委。

S:第一段钢球的下落近似于自由落体,通过现场的视频,我们可以大致估算出钢球的下落距离是3.5米。因此,钢球砸向玻璃的速度是8.3 m/s。根据市售的钢球估算,这枚钢球的质量大致在2 kg。那么下落的动量大约为15.7 kg·m/s。

X:第二段抛掷的过程,我们假设助手投球时,钢球与玻璃的初始距离是1米;钢球在飞行过程中,加速度保持不变;通过视频帧数判断,钢球的飞行时间大约为0.27秒。基于这样的假设,我们很容易算出钢球砸向玻璃的速度是7.7
m/s。相应的动量也随之得出:14.1 kg·m/s。其实可以发现这下比自由落体的冲量其实相差不多。

S:冲击力差不多,一块碎了一块没碎,这样结果的差异应该来自于玻璃的安装方式了。小球自由落体时,玻璃是被8只夹具固定住的。这种固定方式不是完全刚性的,允许玻璃在受到冲击时,出现一定的位移。但当同样的玻璃被镶嵌在车门中,玻璃被牢牢固定住,位移的空间远远小于前者。在这两种情况下,小球以几乎相同的速度(或者说动量)撞向玻璃,随后受到玻璃的作用力而停下来。当玻璃被嵌在车窗中时,玻璃的位移(以ST表示)较短;而被夹具固定的玻璃,位移(Sg)更长。根据动能定理,我们知道玻璃在这一过程中做的功等于作用力与距离的乘积W
= F·S。小球最终都停了下来,而初始动能相当,所以玻璃做的功也相似,被嵌在车窗中的玻璃位移更短,因此受到的作用力更大,自然攻容易破裂了。

X:值得一提的是,事后马斯克终于在Twitter上也上传了掷球成功的动图,挽回一城。在Cybertruck发布的当天,特斯拉已经接到了14.6万张订单,但特斯拉的股价下跌了6.14%。与此同时,特斯拉在皮卡领域的主要竞争对手福特和通用汽车的股价上涨了约2%。市场对Cybertruck的唱衰应该是出于多重考虑,而不仅仅是因为那两个洞。例如,Cybertruck的外形在很多人看来难以接受,另外其作为皮卡的运载能力也受到质疑。但无论如何,要彻底打消用户的顾虑,马斯克只能等待Cybertruck于两年后开始生产、继而真正上市后的表现了。

5G与天气预报

X:11月22日,在埃及沙姆沙伊赫召开的2019年世界无线电通信大会(WRC-19)落下帷幕,来自165个成员国约3400名代表达成多项协议,并就5G移动业务、下一代卫星和高空空中电台技术关键参数达成一致,至此,5G的毫米波频谱之争终于暂告一段落。国际电信联盟(ITU)最终为5G毫米波频段“扩容”,具体包括24.25-27.5
GHz、37-43.5 GHz、45.5-47 GHz、47.2-48.2 GHz 和66-71 GHz。

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S:对于我们大多数的普通用户来说,这种频谱什么的只是个数字概念,我们关心的可能更多还是什么时候能建立更多的基站什么的。

X:你对上面的数字可能没什么感觉,但这却引发了全球一些气象学家的担忧,在常规的气象预报中,气象卫星也是通过不同频谱的信号来探测不同的气象元素,比如雨雪、大气温度、云冰、水蒸气。其中水蒸气正是在23.8
GHz这一频段释放微弱的信号,而这和我们上面提到的24.25-27.5
GHz频段范围很近,那些传输频率几乎相同的5G基站会产生与水蒸气释放信号非常类似的信号,从而造成混淆。如果天气预报人员在模型中输入这些不准确的数据,天气预报就会变得不准。

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S:这么看确实是个不小的问题,行业标准制定的时候有考虑这方面的影响么?

X:一般来说,监管机构会设定允许的噪声上限,数字越负表明噪声控制越严格。本次大会也达成协议,在2027年9月前将相关频段5G信号的噪音上限设定为-33分贝瓦,在这个时间点后由于5G建设进一步铺开,将上限收紧为-39分贝瓦,而世界气象组织(WMO)则推荐上限为-55分贝瓦。这次最开始遭受气象学家抗议的美国联邦通信委员会FCC却把噪声上限设定在-20分贝瓦,这几乎比所有国家正在考虑的5G噪声都要高很多。现在美国国家海洋和大气管理局(NOAA)以及美国国家航空航天局(NASA)也正在与掌管美国无线网络分配的联邦通信委员会(FCC)进行非常重要的谈判。NOAA和NASA希望FCC能和他们一起保护用于地球观测的频段不受5G信号的干扰。

S:总体来看,一段新的频谱从划分到真正的商用一般会需要7到10年,毫米波发展虽面临许多挑战与瓶颈,但是业界均对其发展抱有极大希望.新频段的全球划分将有助于释放规模经济,以加速在全球范围内交付创新与价格合理的5G服务。以制造业、交通运输、医疗保健和教育等为代表的行业也都将从中受益。至于气象学家们,也希望他们能谈判顺利吧。

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袁岚峰评论:任何通信标准,都需要首先确定使用的频段,好比打游戏需要首先确定地图。

5G使用的频段,分为低频和高频两部分。低频部分在6 GHz以下,称为“低到中频段频谱”,也称为“Sub-6”,中国等大多数国家主要采用这个频段。高频部分在24至300 GHz之间,称为“高频频谱”或“毫米波”,美国、韩国和日本主要采用这个频段。

在原理上,这两个频段各有优缺点。毫米波的传输速率比较高,但通过性比较差。差到什么程度呢?它会被树叶、墙壁和人体阻挡,——你无论如何也不可能把人体去掉啊!

这些道理其实大家都知道,但美国的问题在于,Sub-6频段被国防部占用了。因此,中国的5G已经可以实用了,而美国的5G还步履蹒跚。对此更详细的解释,参见2019年7月19日的科技袁人Lite第79期《美国的5G,为什么落后了?》(美国的5G,为什么落后了? | 科技袁人)。

我的通信专家朋友认为,目前毫米波的主要用处,是在缺乏光纤等有线部署的地区做回传,例如美国的乡村。而中国的基础通信设施比较完善,所以看不到大规模部署毫米波的可能性。只是由于美国缺乏Sub-6的频段,才导致毫米波的需求被放大。未来相当长时间内,全球的5G部署还是会集中在Sub-6频段。

总之,地图没选好,再怎么打也很难赢啊!】

印度注射避孕

X: 一直以来,印度在我们科技袁周虑中都扮演了一个活跃气氛的角色,无论是之前的“人工”智能还是失联的登月探测器,都给大家带来了不少欢乐。

S:不过今天的节目,我们要报道来自印度的一个严肃新闻了。对于男性来说,节育很长时间以来只有两种选择:避孕套和输精管切除术。避孕套尽管是一种短效节育方法,但其综合有效性只在82%左右。此外,输精管切除术,尽管十分有效,但却一种不可逆的永久性节育方法。因此寻找一种可逆的长效的男性节育方法,是研究人员亟需解决的方法。印度医学研究理事会的研究人员开发出了全球首款注射式男性避孕药,可安全有效的为男性提供多年的生育控制,目前已完成了临床试验,正在等待印度药品监督管理局获批。

X:这款名为RISUG的药物是苯乙烯马来酸酐的一种聚合物,由印度的生物医学工程师Sujoy
k. Guha发明。本质上是一种凝胶,通过向输精管注射RISUG,可产生与精子细胞不同的电荷,接着通过SMA
聚合电解质效应,将经过该处的精子“撕碎”以达到避孕效果,并且不影响其它体液通过。简单来说,就是造成精子在生物化学上的改变,这改变会使精子头部构成产生变化,精子会被凝胶材料杀死,就算它没完全死亡,受损的精子也无法有效地和卵子汇合了。

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S:在此次公布的三期临床试验数据中也同样发现,在所招募的303名志愿者中,成功率为97.3%,无副作用报告,并且,这一注射可以通过破坏凝胶的第二次注射来逆转节育情况。据报道称,RISUG的注射费用预计低至10美元,远比输精管结扎术便宜得多。未来市场会不会接受这种新型的方式,也让我们拭目以待。

X:虽然是正经的研究成果,不过怎么感觉气氛又被印度朋友们活跃起来了。

接下来带来两条短讯

短讯一  嫦娥四号和玉兔二号

截至目前,嫦娥四号在月球背面的工作时长已超过300天,远超设计寿命;“玉兔二号”巡视器行驶里程也已超过300米,实现了“双三百”的突破。据介绍,嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”巡视器目前已分别结束月夜休眠期,受光照成功自主唤醒,恢复月面工作,进入第十二个月昼工作期。

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在日前举行的英国皇家航空学会2019年度颁奖典礼上,嫦娥四号任务团队获得本年度全球唯一的团队金奖,这也是英国皇家航空学会成立153年来首次向中国项目颁奖。

很高兴看到中国的探月工程取得这样的成功和认可,也期待我们能以更多的科学发现和科学成果进一步揭开月球背面的奥秘。

短讯二  LAMOST发现迄今最大的恒星级黑洞

2019年11月28日,国际顶尖科学期刊《自然》在线发布了我国天文学家主导的一项重大发现。中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究员领导的研究团队发现了一颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞。用的工具正是我们之前袁周虑报道过的LAMOST/郭守敬望远镜。这颗70倍太阳质量的超大恒星级黑洞远超理论预言的质量上限,颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知,势必推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

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关于这次黑洞新发现,我们也请到了“袁老师”给大家详细说说,本周五的Lite,我们不见不散。

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