Technology Innovation Institute 完成小行星着陆探测器研制，助力阿联酋具有里程碑意义的小行星带探测任务

在这项开创性任务中，TII 探测器将搭乘 MBR Explorer 航天器飞掠主小行星带中的六颗小行星，随后着陆于第 269 号小行星 Justitia，使其成为人类历史上第七颗有探测器抵达表面的小行星TII 探测器在阿布扎比完成设计、制造和测试，是本次任务中唯一可独立释放的载荷，将在 Justitia 周围及其表面完全自主运行第 269 号小行星 Justitia 被认为形成于太阳系外围遥远的柯伊伯带，可能保留着有关行星形成过程中水和有机物分布的线索点击此处观看 EMA 主题宣传片

Technology Innovation Institute（TII）近日亮相了其为阿联酋小行星带探测任务（Emirates Mission to the Asteroid Belt，简称 EMA）研制的本土探测器。

该探测器即将运往美国科罗拉多州，与 MBR Explorer 航天器完成最终集成，为计划于 2028 年进行的发射做好准备。

在这项具有历史开创意义的任务中，TII 探测器将对两颗行星和七颗小行星进行成像——先飞掠主小行星带中的六颗小行星，最终与第七颗小行星——第 269 号小行星 Justitia——交会并着陆。

如果着陆成功，Justitia 将成为人类历史上第七颗有探测器抵达表面的小行星。

该探测器由 TII 推进与空间研究中心联合阿联酋航天局、HEX20、Khalifa University 及 UAE University 国家空间科学与技术中心，在阿布扎比完成设计、制造和测试的全部流程，是本次任务中唯一可独立释放的载荷。

在任务航程的最远端，探测器将与 MBR Explorer 分离，着陆于 Justitia 表面，并在深空中完全自主运行，拍摄近距离图像、挖掘表层物质，为深入了解这颗小行星的组成和物理特性提供新的信息。

第 269 号小行星 Justitia 被认为形成于柯伊伯带，随后在太阳系形成早期迁移至主小行星带。

负责监管 TII 的阿布扎比政府机构先进技术研究委员会秘书长、阿联酋最高航天委员会成员 Faisal Al Bannai 阁下表示：“要建立过硬的技术实力，就必须迎接能够推动自身不断突破的挑战。

对这项任务而言，挑战就是研制一台必须在深空中自主决策、自主运行的探测器。

我们的团队已经在阿联酋本土开发出了这项技术。

尽管任务尚未启程，我们的研制能力已经得到拓展。

国家自主技术能力正是在这样的过程中不断提升：攻克一个难题，再向更大的挑战迈进。

”

第 269 号小行星 Justitia 是迄今在主小行星带中观测到的颜色最红的天体之一。

与邻近的小行星相比，它的光谱更接近海王星之外的柯伊伯带天体，表明它可能形成于寒冷的太阳系外围，位于甲烷和甲醇冻结边界以外的区域，随后在太阳系历史早期向内迁移，进入目前位于主小行星带的轨道。

其表面被认为覆盖着由这些冰冻物质经辐照后生成的复杂有机物。

探测这样一颗天体，无需历经长达十年的航程前往柯伊伯带，就能让国际科学界接触到原本远超实际探测范围的物质，并获取有关行星形成过程中水和挥发性物质分布的证据。

TII 首席执行官 Najwa Aaraj 博士表示：“EMA 探测器展现了将前沿研究转化为可执行实际任务的工程成果所能开启的可能。

TII 团队开发的这一系统，旨在经受极端环境考验，以极高精度运行，并在距离地球数十亿公里的地方取得具有重要价值的科学成果。

这项任务不仅体现了我们人才队伍的卓越水平，也彰显了阿联酋积累的深厚科学与工程实力，使我们能够参与全球一些最具雄心的太空任务并作出贡献。

”

MBR Explorer 航天器将在八年间飞行约 50 亿公里，利用金星、地球和火星进行引力辅助机动，近距离飞掠六颗小行星，随后抵达第 269 号小行星 Justitia。

航天器计划于 2028 年 3 月从日本发射，受行星间相对位置的限制，发射窗口仅有三周。

由于航天器本体无法安全接近至距小行星表面数公里以内，探测器将与其分离，着陆于小行星表面，完成本次任务中距离最近的观测。

TII 推进与空间研究中心首席研究员 Elias Tsoutsanis 博士表示：“工程上的挑战不仅在于抵达 Justitia，更在于确保探测器经受住八年航程的考验后，仍能在最关键的时刻精准运行。

从硬件和热设计到机载软件，每一部分都针对最终交会的要求进行了设计和测试。

”

探测器在整个任务期间完全自主运行，发射后不再接收来自地球或 MBR Explorer 航天器的任何指令。

机载软件将自主决定何时拍摄、拍摄多少张图像，以及哪些图像值得保留。

这一能力由 TII 自主设计开发的数字处理单元提供支持，该电路板负责探测器的数据处理、图像筛选和电源管理。

探测器无需等到抵达 Justitia 才开始工作，而是在整个巡航期间与航天器上的其他载荷一同开展成像，并以约六个月为间隔回传数据。

其配备的一台广视场相机和一台窄视场相机，可兼顾整体环境成像与高分辨率数据采集。

TII 推进与空间研究中心首席科学家兼执行主任 Anton Ivanov 博士表示：“这台探测器的独特之处，在于我们赋予了如此紧凑的系统高度自主运行的能力。

一经释放，它就必须在远离地球的地方自主感知、自主决策、自主运行。

该项目还帮助培养了阿联酋工程师，并进一步增强了在阿联酋建设具有全球竞争力的航天技术生态系统所需的先进能力。

”

抵达 Justitia 后，MBR 航天器将绕其运行约七个月，最初的轨道高度为 250 公里，随后经由一系列更低的轨道逐步下降。

探测器将于 2036 年初在一次低空飞越期间释放，随后下降并接触小行星表面，其间持续拍摄图像，并向上方的航天器传输数据。

随后获取的图像将帮助科学家研究表层之下的物质，揭示从轨道上无法探明的物质特性。

EMA 是阿联酋第二项行星际探测任务，也是该国首次在境内完成航天器设计、工程研制、组装和测试的行星际探测任务。

这项任务也是阿联酋国家层面持续投入航天领域的一部分。

2026 年 5 月，最高航天委员会批准了一项规模为 10 亿阿联酋迪拉姆的国际航天合作计划，旨在推动阿联酋研究机构与国际同行开展合作，促进先进航天技术本土化，并培养阿联酋本土人才，助力落实《2031 年国家航天战略》。

先进技术研究委员会(ATRC)秘书长Faisal Al Bannai阁下与阿联酋航天局主席Belhoul Al Falasi阁下在由Technology Innovation Institute (TII)为阿联酋小行星带探测任务(EMA)研制的阿联酋国产探测器模型上签字。

该探测器由TII在阿联酋完成设计、制造和测试（照片：TII）

量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗

它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。

人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。

可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。

而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。

在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项，而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。

宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。

若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.

追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟

每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。

这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。

左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。

图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。

这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。

然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。

通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。

暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。

在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。

标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。

科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。

一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。

然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。

因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。

而如此规模的模拟对算力要求极高。

团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。

模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。

这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。

模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。

来源：科技日报