13人类对宇宙的新探索

宇宙探测的发展

　　从古代起，人们就幻想穿过地球大气层，飞上太空。1957年10月，原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上了天，开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。例如，各种科学卫星和空间探测器上天后，发现了地球大气层外还有磁层；宇宙中存在着大量的X射线、γ射线。还测量了许多行星表面的物理特性和化学成分（图1．12）。

　　从1962年至1973年，原苏联共发射了7个“火星”号探测器。主要任务是探测火星和它周围的空间。探测器测量了火星表面的化学和物理特性，向地球发回了火星的电视图像，使人类对火星有了进一步的了解。

　　20世纪60年代以来，各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空，实现了在没有地球大气干扰的情况下，人对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测，以及对宇宙空间环境的直接探测，极大地充实和丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识（图1．13和图1．14）。

　　1969年－1972年，美国的“阿波罗”登月计划先后6次将12名航天员送上月球。他们曾驾驶月球车巡游月面、拍摄照片、采集岩石和土壤，获取了大量关于月球的第一手资料。

　　1973年，美国发射了大型载人航天站“天空实验室”。天空实验室担负着太阳天文观测和研究日地关系的任务，拍摄到了大量的太阳活动照片。图A为在“天空实验室”内处于失重条件下的航天员；图B为从“天空实验室”拍摄到的太阳照片。

　　宇宙探测的发展，不仅使人们进一步了解了地球的宇宙环境，而且还影响和改变着人们的社会生活。例如，人们利用卫星进行军事侦察、空间通信、气象观测，以及寻找资源、为飞机导航等，从中获得许多实际利益。从1957年世界第一颗人造卫星上天，到1981年世界第一架航天飞机试航成功，在这短短的24年中，人类对宇宙空间的认识，已经从空间探索阶段，逐步进入到了空间开发利用的新阶段。我国的航天事业起步于20世纪50年代中期，现在已经步入世界上航天技术先进国家的行列（图1．15）。

　　1999年11月20日6时30分，中国第一艘载人航天试验飞船“神舟”号，在酒泉卫星发射中心用新型长征运载火箭发射升空，绕地球飞行14圈，并进行了预定的空间科学试验，于21日 3时41分，在内蒙古中部地区成功着陆。

中国向宇宙空间进军大事记

1956年 把开发火箭技术纳入国家 12年科学发展远景规划。
1960年 成功发射第一枚探空火箭和第一枚自制的运载火箭。
1965年 制定了研究和发射人造地球卫星的空间计划。
1970年 第一颗人造地球卫星“东方红”1号发射成功，成为世界上第五个有能力用自制的运载火箭，发射本国自行研制的人造地球卫星的国家。
1975年 第一颗返回型人造地球卫星发射成功，成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。
1984年 试验通信卫星“东方红”2号发射成功，标志着中国是世界上第五个能发射地球静止轨道卫星的国家。
1985年 长征系列运载火箭投入市场，先后为一些国家发射了卫星。
1999年 第一艘载人航天试验飞船“神舟”号发射升空。

开发宇宙

　　人类进入宇宙空间并开始适应、研究、认识、开发和利用空间环境，这是人类文明史上的一次伟大飞跃。宇宙环境中蕴藏着丰富的自然资源。
　　●空间资源。利用极其辽阔的宇宙空间，人造地球卫星可以从距离地球数万千米的高度观测地球，迅速、大量地收集有关地球的各种信息；利用高真空、强辐射和失重等地面实验室难以模拟的物理条件，可以在卫星上进行各种科学实验，例如在生物卫星上研究失重对昆虫、微生物、植物的生长、发育和代谢的影响。
　　●太阳能资源。太阳能是地球最重要的能源。但是，其绝大部分能源不能透过地球大气层到达地表。如何最大限度地利用太阳能，是摆在科学家面前的科研课题（图1．16）。

　　许多科学家设想，在围绕地球的稳定轨道上设置太阳能动力站，把太阳能最大限度地转变成电能，然后再输送回大地。

　　●矿产资源。科学家们对航天员从月球上带回的月岩标本进行了分析，发现月岩中含有地壳里的全部元素和约60种矿藏，还富含地球上没有的能源3He，它是核聚变反应堆理想的燃料。此外，在火星和木星之间的轨道上运行着成千上万颗小行星，其中不少小行星富含矿体。

　　宇宙开发活动，无论规模和技术，还是经济投入，都已不是一个国家所能独立完成的。因此，空间资源开发的一个趋向是日益走上国际合作的道路。

保护宇宙环境

　　人类向宇宙空间发射的各种航天器，固然有十分重大的科研和应用价值，但是不可避免地会产生太空垃圾（图 1．17），例如工作寿命终止的航天器、因意外或有意爆炸产生的碎片，以及航天员扔出飞船舱外的垃圾等。这些空间垃圾大约以每年10％的速度增加，而且体积越来越大。由于空间垃圾和航天器之间的相对速度很大，一般为几千米每秒至几十千米每秒，因此，即使轻微碰撞，也会造成航天器的重大损坏。面对这种情况，科学家们大声疾呼“保持太空清洁！”现在，航天专家们已经开始研究限制空间垃圾的产生，以及清除空间垃圾的办法。例如，将停止工作的卫星推进到其他轨道上去，以免同正常工作的卫星发生碰撞；用航天飞机把损坏的卫星带回地球，以减少空间的大件垃圾。

活动

　　办一期关于宇宙探测和开发的墙报或小报（参考内容如下）。
　　1．来自宇宙的新信息（资料来源：各种报刊杂志）
　　2．天文观测动态（资料来源：各种报刊杂志，也可以是亲身观测的体会）
　　3．小论坛（针对一些问题展开讨论，例如，21世纪，许多国家都计划组织力量，进行重新登月活动，对此谈谈看法。又如，随着航天技术的日益商品化，航天方面的商业竞争越演越烈，这已经体现在卫星发射市场上。对此谈谈看法。）