第b02版：WISDOM资讯
小记者周日到博物馆听科普讲座
大家一起遨游太空，撩开宇宙面纱
&&&&本报讯（YMG记者　曲彩云）浩瀚宇宙对于每个孩子都充满着神秘，在孩子们的小脑袋瓜里，充满了对群星、对天空、对宇宙的无限想象，什么是宇宙？宇宙是谁创造的？你想知道答案吗？本周日（29日）上午，我们将在烟台市博物馆负一楼，和小记者们一起探索宇宙的奥秘，揭开她的神秘面纱。　　科学家预言在公元2126年8月，有一颗彗星将与地球相撞的概率为百万分之一。假若真的发生了，全球性的毁灭不可避免。到那时，我们人类将怎么办？宇宙中有外星人吗？他们是否到达过我们这颗星球，许多媒体报道的各类神秘“UFO”会是外星人的交通工具吗？　　黑洞、白洞、灰洞、虫洞是什么？真的有时空隧道吗？进入时空隧道，可以穿越到古代吗？　　地球环境不断恶化，人类需要到外太空去寻找适合移民的星球。一旦地球发生毁灭性灾难，不再适宜人类生存，我们能够逃到哪儿去呢？亲爱的小记者们，周日，我们将邀请烟台十四中毛会彬老师带领你们去了解无垠苍穹中那千姿百态的天体，去探索浩瀚宇宙中那无穷无尽的奥秘，他将告诉你们为什么火星上有城市废墟、月球上有金字塔！　　这堂科普讲座，将展现宇宙的起源、发展、演化的过程，展现古老天文学和现代天文学的无穷魅力，引导小记者步入天文爱好者的美好乐园。帮助你跨越历史的长河、漫游广阔的太空、理解宇宙的奥秘、感悟人生的真谛，把你带入宇宙这座神圣的殿堂。“航天之父”齐奥尔科夫斯基曾说过：地球是人类的摇篮，但是人类不能永远生活在摇篮里。挑战未知是人类诞生之初就具备的本能，而太空是地球以外蕴含无限资源的神秘世界，如果你想撩开这神秘世界的面纱，那么，快快拿起电话报名吧。请报上名的同学佩戴好小记者证，提前到场。　　讲座时间：3月29日（周日）上午9：30
讲座地址：市博物馆负一楼报告厅报名电话：96110
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[摘要]“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮中。人类首先小心翼翼地穿出大气层，然后将征服整个太阳系。”——航天之父齐奥尔科夫斯基
耗资26亿美元、迄今最先进的好奇号火星车探测任务。腾讯科技精选优质自媒体文章，文中所述为作者独立观点，不代表腾讯科技立场。文/郑永春（赛先生微信公众号：iscientists）一、引子1970年，NASA科学家恩斯特·史都林格博士以《为什么要探索》一文，回复了赞比亚修女对工程的质疑。今天的中国面临着同样的问题，我们的医疗、教育、住房等民生项目需要大量经费，为什么还要花钱去探索月球、火星和太阳系？其实，我们用于太阳系探索的经费非常微不足道，即使我们停下探索项目，也无法立即满足这些民生需求。世界航天强国已经探测了太阳系内的所有天体类型，而我们才刚刚开始探测月球。太阳系探索是全人类共同的事业，这一事业关乎人类未来的命运，关乎我们国家和民族的未来。一个国家的目光看得足够远，这个国家才有光明的未来。如果几十亿投资能够牵引航天技术的跨越式发展，能够扩充人类的认知疆界，被全人类持久关注和深刻记忆，这无疑是占世界人口四分之一的中华民族对全人类的贡献。 二、好奇，遂上下而求索 好奇是创新的源泉，探索未知世界是人类的天性。太空探索的本质是鼓励创新和探索，浩瀚的宇宙，壮丽的星空，让人类的好奇心得到充分释放。从空间上讲，宇宙无边无际，即使小到太阳系，其半径也达10—15万个单位，是一个非常广阔、非常巨大的空间。从太空中回望地球，我们发现，相比宇宙、太阳系而言，地球只是茫茫宇宙中一个暗淡的蓝色圆点，一个非常小的、毫不起眼的地方。从时间上讲，宇宙的年龄为137亿年，太阳系的年龄为46亿年，都经历了非常古老、极其复杂的演化历史。相比之下，人类在地球上的历史只有200万年，人类文明的历史只有短短5000年，工业革命至今只有数百年，而人的一生只有短短的几十年，相对于宇宙和太阳系的历史而言可谓白驹过隙。人类数千年来只能用肉眼观察星空，借助望远镜观测宇宙的历史只有四百年，利用航天器开展太空探索的时间仅有半个多世纪，人类迄今为止对宇宙的认识仍然非常有限。无论我们多么努力地探索和求知，面对广阔而巨大的宇宙，我们始终是那么的无知。因此，人类探索太阳系的第一个原动力来自探索未知世界和未知领域的冲动，我们渴望了解地球以外的世界，希望探访太阳系中的各类天体，这一过程显著推动了基础科学的进步。 三、探索，促技术之进步 探索太阳系使人类的技术能力得到了显著提升。太阳系探索面对的是未知的天体目标、特殊的天体环境，从地球出发，要历经长期飞行，才能实现对这些天体的飞越、环绕、着陆和表面巡视探测，这一过程几乎逼近人类航天技术能力的极限，一旦实现，将使航天技术得到显著提升。探索太阳系的起源和演化是人类开展太阳系探测的终极目标，日益增长的需求是牵引航天技术跨越式发展的主要动力。太阳系不同类型天体的环境往往与地球环境存在很大差异，需要采用创新性的技术才能适应和克服这些环境。例如，木星以远的行星探测需要穿越小行星带，奔赴探测目标需要先从其他行星附近飞越以实现借力飞行；小行星带以远的太阳系探测，由于太阳辐射微弱，太阳能电池板已无法满足需求，必须开发太空核能技术以供应探测器所需的能源，由于距离遥远又对航天器的轨道设计、测控通信、数据传输和能源供应提出了更高的要求；金星表面大气压力约为地球的90倍，降的是强腐蚀性的酸雨，登陆探测难度极大，采用浮空气球是探测金星的可能途径，但这一技术在行星探测中还没有任何成功先例；彗星和小行星的直径一般只有数千米至数十千米，结构松散，体积和重量较小，探测器无法被其引力捕获，如何才能实现对这种“不合作”天体的环绕伴飞和表面附着，又能避免撞击，这对航天器的控制精度提出了很高的要求。随着对太阳系天体的了解不断深入，针对新提出的科学问题，探测任务早已不再局限于拍一些照片，探测需求变得十分多样化。例如，为了精确测定天体表面的磁场强度，需要将测量磁场的探头从舱内向外伸出10米以上，以避免金属制造的航天器舱体对磁场测量产生干扰和屏蔽。而航天器发射时都是紧密包裹在一起的，如何实现太空伸杆又是一个新的命题；由于天体表面的岩石长期暴露在太空中，受到了风化，行星地质学家们非常希望像在地球上进行野外调查那样，敲开行星表面的石块，通过放大镜观察岩石的新鲜断面，以研究行星的形成和演化过程，为实现这一功能，需要行星表面探测器的机械臂具备敲击、研磨、钻孔和显微成像的能力。总之，太阳系探测需要优化的轨道设计，新的测控体制、激光通信和数传技术，小型化的太空核能反应堆，以及多功能、轻小型、长寿命的科学探测设备等，这些探测需求直接推动了航天技术的跨越式发展，牵引人类的知识、能力、技术取得新的进展。因此，太空探索是人类社会文明进步的动力源泉。 每一条细线代表一次太阳系探索任务。图片来源：美国国家图片来源：美国国家地理四、寻“宝”，缓环境之重压 为缓解人类对地球资源和环境的焦虑，我们应该在太阳系中寻找另一个家园。随着人口数量的增长，石油、天然气、金属矿产等地球资源将逐渐枯竭，难以承受我们日益增长的需求。随着生活水平的提高，人均资源消耗量和污染排放量也快速增加，人类面临巨大的环境压力。然而，地球环境的容量是有限的，不会允许我们这么折腾，一旦突破环境容量的阈值，人类将受到大自然的报复。我们已经看到，由于人口过多，生存的竞争让许多人变得只顾眼前，我们无暇看看壮丽的星空，无法思考关系人类未来的深远问题。挤公交、闯红灯、抢电梯、捞实惠，我们争先恐后，唯恐慢了半步；面对弱者和不幸，我们没有及时伸出援手；有的人在公共场所乱涂乱画，大声喧哗，完全不顾及他人感受；有的人在万米高空大打出手，全然不顾在飞上高空的瞬间航班上的每个人就已成为命运的共同体；我们只看重眼前的物质财富，只看重对我们“有用”的东西，我们对周围事物的容忍度越来越低。由于星际飞行理论还没有实质性突破，人类的探索范围在相当长的时期内将局限在太阳系内。因此，太阳系探索的一个重要目的是在太阳系中寻找人类的第一个家园。虽然我们尚不具备向那里移居或实现大规模移民的能力，但一定要先找到这样的行星，了解他们的环境，研究开发利用之道。从长远看，当未来航天技术高度发达，行星际运输成本大幅下降的时候，现在的月球、火星、木卫二、土卫六将成为太阳系中人类定居的一个个“岛屿”，而地球是这些岛民共同的故乡。 美国计划在月球上设立基地，开发利用月球资源。五、灾难，宜未雨绸缪 地球和人类面临的重大天文灾难是太阳系探索的主要动力。纵观地球历史，人类将面临超级太阳爆发、小天体撞击地球、地球磁极倒转、伽玛暴和高能射线爆发、超新星爆发、外星攻击等不同类型的重大天文灾难。其中，小天体撞击地球是危险等级最高的天文灾难，时刻威胁着地球和人类的可持续发展，需要全世界科学界共同应对。根据太阳系探测的结果，我们在月球、水星、火星、行星的卫星、小行星等天体的表面都发现了密密麻麻的撞击坑，这正说明地球也曾经遭受过大规模的、频繁的小天体撞击。目前全世界已经确认的撞击坑已经将近200个，未发现和未确认的撞击坑更多。小天体撞击曾经导致地球环境的剧烈变化和大规模灭绝。例如，6500万年前有一颗小行星撞击地球，撞击地点可能在现在的墨西哥湾。这次撞击激起的大量尘埃进入地球大气对流层之上的平流层，挡住了太阳光，导致全球海洋冻结，极地冰盖扩大，地球表面气温骤降，气候环境发生剧烈变化，大约80%的生物种类灭绝，曾经独霸地球的恐龙从此消失。离我们较近的小天体撞击发生在1908年，俄罗斯西伯利亚的通古斯地区遭受了小天体撞击，引起数千平方公里的森林大火，大量动植物遭受生态灾难。1994年，“苏梅克—列维9号”彗星被木星强大的引力捕获，整颗彗星被撕裂成21块碎片，像一列太空列车一般先赴后继地撞击木星，在气液态的木星表面形成了一连串斑块，每个斑块的大小甚至相当于整个地球。假如“苏梅克—列维9号”彗星的碎片撞击地球，很可能现在人类已经不存在了。日4:15至22日8:12的5天内，苏梅克—列维9号彗星被木星强大的引力撕裂成21块碎片，前赴后继地撞向木星，释放的能量相当于在木星上引爆了20亿颗原子弹，在木星上形成的伤疤几乎可以装下整个地球。最近的例子发生在日，恰逢阖家团圆的中国农历春节，人们通过电视镜头目睹了发生在俄罗斯西西伯利亚的车里亚宾斯克的小天体撞击事件。伴随着一道白光划过天际，几声巨响之后，一个小天体穿过大气层撞击地表。孩子们上学的教室和工厂厂房被破坏，造成大约1500人受伤和7200座建筑物损毁。而后的研究发现，这个小天体只是一个非常小的小行星碎片，进入地球大气层之前的直径仅为18米左右。如果是直径为公里级的小行星撞击地球，则完全可以摧毁一座城市，引发大规模的自然灾难。 这些小天体撞击地球的例子并非危言耸听，而是希望提醒大家，地球和人类社会时刻面临着这些毁灭性的重大天文灾难。为应对小天体撞击灾难，我们首先需要监测这些对地球具有潜在危险的小天体，精确测定他们的轨道，预测和预报小天体撞击地球的可能性。其次需要开发新一代航天技术，改变这些具有潜在威胁的小天体的运行轨道，规避撞击地球的风险。在确有把握规避小天体撞击之前，我们需要发展载人航天和地外生存技术，让人类的足迹从地球出发，登陆月球和火星，在地球之外开辟另一个生存家园。只有进行充分的准备，在人类面临灭顶之灾的时候，才有能力避免像恐龙那样成为仅仅出现在地层中的化石，在地球或外星球上延续人类的火种。 小行星撞击地球是人类未来面临的最大危险之一。从根本上说，人类未来的命运取决于我们对自然界的理解。开展太阳系探索的主要目的是促进科学探索和技术创新，寻找资源和预防灾难，加深对自然界的理解，造福人类社会。因此太阳系探索是全人类共同的事业。 从地球出发，月球是离地球最近的一个天体，离我们只有38万公里，是永不坠落的天然空间站。但月球上没有大气层、没有磁场、没有氧气、没有水、也没有任何形式的生命。月球是一片荒漠，并非是人类宜居的好地方。然而，把月球作为试验平台，通过载人月球探测突破技术，积累经验，是实现载人深空探测和长期地外生存的合理途径。因此，月球是人类向深空进军的必经阶段和重要中转站。 六、火星，移民新居所 环顾整个太阳系，我们可以发现，火星其实是人类移居的最理想场所，也理所当然地成为世界各国太阳系探测的战略焦点。目前，火星探测已经从早期的全球普查，逐渐聚焦到对重点地区开展精细探测；从火星找水逐步转到寻找生命信息。火星上已经发现了大量三角洲、冲击扇、沟渠等流水侵蚀地貌；一些盆地中的盐类物质与中国柴达木盆地中的干涸盐湖十分相似，说明火星上曾经发育过大型湖泊；2007年发射的凤凰号着陆器直接探测到了火星土壤中的水蒸气；这些证据表明火星表层土壤或许就像青藏高原的冻土层一样，仍然含有水。科学界越来越清晰地认识到，火星是人类面临重大灾难时最有可能移居的避险地。火星上有水已经得到确证，那么火星是否适合生命生存呢。生命科学的研究发现，生命可以在很多极端环境和极限条件下生存。细菌和孢子可以在非常寒冷、干燥、隔绝空气的环境下休眠数百万年，在环境条件适宜时重新获得新生。科学家在地球上模拟火星上的辐射、磁场、昼夜温差等环境条件，结果表明10000个被测试的样品中有6个食杆菌属的细菌在30天的试验后仍然存活，证明微生物可以在火星上长期存活。这一实验验证了人类改造火星的一种可能，即把低等微生物作为先锋生物释放到火星表面，通过这些作为先锋队的低等生物吸收二氧化碳，释放氧气，逐步改造火星环境，最终使之适合人类生存。红色的火星或许是人类未来希望之所在。需要特别说明的是，我们目前已知的任何一个地外天体上的环境，对人类而言都是非常严酷的。新闻报告中宣称的宜居星球、第二个地球、超级地球等新潮概念，仅仅是这些星球的某些环境条件与地球相似，整体上仍然与地球环境相差甚远。因此，地球是人类唯一的家园，也是最好的家园。一旦离开地球，我们可能找不到比地球更好的、适宜人类生存的环境。“保护地球，保护环境。”不是一句空洞的口号，而是人类在透视寰宇，探索整个太阳系之后的客观现实。迄今为止，只有地球具有最适宜人类和生物生存的环境，如果地球环境被破坏，人类将很难再找到第二个真正的地球。“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮中。人类首先小心翼翼地穿出大气层，然后将征服整个太阳系。”“人类现在的能力尚且有限，但已经改造了地球表面。几百万年后，人类将有能力改造地球表面、海洋和大气，可以像控制地球一样控制气候变化和太阳系。人类将穿越太阳系，到其他恒星去寻找新的能源，替代已经老化的太阳。”——航天之父齐奥尔科夫斯基。人类一直有一个梦想：飞出地球，在太空中找到第二个“地球”—— 一个新的人类家园。新家园探索的第一步是太阳系探索，特别是在目前地球人口快速增长、资源消耗惊人、环境破坏严重的情况下，人类更有必要加快太阳系探索的脚步。那么，什么是推动太阳系探索的原动力？未来，人类是否可以实现大规模的太空移民？如何才能实现向地外移民的梦想？哪里是人类的未来家园？ 郑永春中国科学院国家天文台首届香江学者，中国科学院青年创新促进会首批会员，国家科普专家
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还能输入140字谁被誉为“航天之父”？
谁被誉为“航天之父”？
09-02-18 &
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俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基
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俄罗斯科学家齐奥尔科夫斯基康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基　　康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(К.З.Циолковский)（）,前苏联人，是举世闻名的科学家、科幻作家，曾经预言“地球是人类的摇篮。人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断探索新的天体和空间。人类首先将小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳空间。”它的预言已经开始逐步实现，他为航空航天科学的发展贡献了毕生的精力，做出了卓越贡献，被誉为“宇航天文学之父”。　　齐奥尔科夫斯基童年的时候不幸得了猩红热，留下耳聋的后遗症。从此，他无法上学，甚至连小朋友们的游戏也无法参加了。然而，他并不孤独，他蹲在家里，开动脑筋，给自己制作玩具。父母和亲友见他小小年纪，用那一双灵巧的手，制出许多精美的自动玩具，惊奇极了。他爱读书爱学习，他在父亲书房里如饥似渴地阅读着科技书籍。有一次竟然根据书上一幅简单的插图，制出了一架可以测量森林的古代观象仪。　　他从家乡来到莫斯科。莫斯科有大图书馆，使他不再感到书籍的缺乏。整整3年时间，他在这里自学了多门中学和大学课程，尤其是高等数学。他关于宇宙航行的思想似乎就是在这个时期产生的，这有他后来一篇自传中的话为证：“宇宙空间交通的思想从没有离开过我，并促使我研究高等数学。”自学生活是很艰苦的，他吃得很差，有时几个月里除了黑面包和水以外什么也没有。1878年这位20岁的青年在按自己制定的计划继续自修的同时，还开始了独立的研究工作。他制成了转动机，用以测量加速运动对动物机体的影响。他画了好几张太阳系的图，其中有载人的小行星。1883年早春，他写成了自己的第一篇论文，题为《自由空间》，其中首次提出宇宙飞船的运动必须利用喷气原理。而他关于喷气式发动机整套理论的论文《利用喷气式器械探测宇宙空间》，阐述火箭飞行理论，论述了将火箭用于星际交通的可能性，首创液体燃料火箭的设想和原理图，他说明了火箭在星际空间飞行和从地面起飞的条件。提出为实现飞往其他行星的设想，必须设置地球卫星式的中间站。这是他一生中最重要的学术著作，其中通过计算证明了只有用多级火箭才能飞出地球，提出了用煤油和液态氧等液 体燃料代替固体燃料作为火箭推进剂的设计思想，论证了火箭采取流线形的必要性，画出了火箭结构示意图，并且给出了成为宇宙航行基本公式的火箭速度公式。齐奥尔科夫斯基在人类宇航史的理论奠基人地位由此确定。1927年发表气垫列车理论和方案。1932年发表喷气式飞机在平流层的飞行原理和一些高超音速飞机构造的方案。1929年又提出多级火箭的结构。他还写出了许多科普、科幻著作，《宇宙的召唤》和《在地球之外》是他的代表作。　　齐奥尔科夫斯基的科学幻想小说——《在地球之外》写的是2017年发生的事。20名不同国籍的科学家和工匠乘坐自己建造的火箭飞船飞出大气层，进入环绕地球的轨道，处于有趣的失重状态。他们建成了大温室，种出了足够食用的蔬菜水果。他们穿上宇宙飞行衣从飞船里出来，在太空中飘游。然后，飞船又飞向月球，其中的两个人乘一辆四轮车在月球表面着陆，考察一番之后又点燃火箭离去，与在环绕月球的轨道上等候的母船会合。受这批先驱鼓舞，地球上的人们也大量转移到外层空间，住进环绕地球轨道上的温室住宅。而那20名探险家则继续飞到了火星附近，途中曾在一颗无名小行星上降落。旅途漫漫。许多年过去了。最后，他们成功地返回了地球，重新住进了建在喜马拉雅山上的科学城堡。大约是在1896年开始写的。　　我们今天对于宇宙的知识，比起齐奥尔科夫斯基是高出很多了。《在地球之外》写成时，冥王星尚未被发现，而我们今天已能勾画出整个银河系的结构，已能观测银河系外数以十亿计的星系，已能大致写出宇宙自大爆炸以来100多亿年的演化史。那么，用今天的眼光来看，齐奥尔科大斯基终生心驰神往、魂牵梦绕的星际航行和太空移民，其实现的希望是否增大了呢？　　再来看看齐奥尔科大斯基的另一个幻想，即向太空移民。建立环绕地球轨道上的太空城，应该说是可能的。《在地球之外》小说里的世界完全没有战争，一切问题和平解决，大空城里更是一派民主和谐景象，一切都安排得合情合理。　　《在地球之外》中几位主要人物的姓氏有点意思。拉普拉斯是一位法国数学家和天体力学家的姓氏，赫姆霍茨是一位德国物理学家的姓氏，伽利略是一位意大利物理学家的姓氏，富兰克林是一位美国物理学家和政治家的姓氏，牛顿更是那位科学史上惟爱因斯坦可比的英国巨人的姓氏，齐奥尔科夫斯基信手拈来，指派给书中学者，又让一位叫伊万诺夫的俄国人去作学者群的思想领袖，倒是表现了俄国人的自信，还有一点幽默。　　他的另一篇科幻小说《在月球上》则借一名少年的梦境，用第一人称详细描绘了月面上的种种奇妙景象。两篇小说内容丰富，都既讲科学，又善幻想，很适合青少年阅读。　　齐奥尔科夫斯基的两部科学幻想小说既讲到科学知识，又有生动幻想，虽然写成于20世纪初期，仍很适合今天的青少年阅读。　　1932年，苏联政府授予他劳动红旗勋章。1954年苏联科学院以他的姓氏设立齐奥尔科夫斯基金质奖章，表彰在星际航空领域内有杰出贡献的人员。原苏联天文博物馆、莫斯科航空学院都以他的名字命名，月球上的一座环形山也以齐奥尔科夫斯基命名。　　原苏联的科幻作家中，虽然属于科幻黄金时代之前也有必要向大家介绍的有两位，一位是原苏联著名的科学家，宇航科技的奠基者康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(),这位被称为苏联宇航之父的火箭飞船专家发表出版的关于探索星云征服太空的科幻小说也令人大开眼界、大为惊叹。他的科幻代表作有《在月球上》、《宇宙的召唤》、《地球之外》等，西方的空间科学学者也诚服地称他为“预言人类太空殖民的先知”。
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齐奥尔科夫斯基与他的火箭和航天学理论
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