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探索未知是航天的使命
2015-12-19 11:26
作者:郑永春
来源: 特写中国
除地面观测、实验室模拟和理论研究外,航天是人类了解宇宙的重要手段。

用哈勃望远镜观测到的星空

 

除地面观测、实验室模拟和理论研究外,航天是人类了解宇宙的重要手段。借助火箭的力量,我们的航天器远距离飞越行星际空间,实现了对遥远天体的飞越、环绕、着陆探测,甚至在天体表面开车巡视探测和采样返回,这个领域被称为深空探测。今年媒体上最火的两个天体,一个是火星,一个是冥王星,都依赖于深空探测的成就。火星发现液态水、大气消失之谜被解开,以及科幻大片《火星救援》全球热映,让人开始畅想20年后人类登陆那颗红色行星的盛况。今年7月,新视野号实现人类首次近距离飞越冥王星,这颗天体上观察到的一座山、一条峡谷、一块平原都成了公众热烈追捧的话题,使冥王星从我们原本一无所知的外太阳系天体,逐渐丰富成了一颗有蓝天、冰山、平原、撞击坑等丰富地貌,与太阳系其他天体存在“亲戚”关系的“邻居”天体。

 

同样借助火箭的力量,我们把大型望远镜带入太空,可以在不受大气扰动影响的真空中观测遥远的星云、星系和恒星等,使人类可以看得更远、更清楚,这个领域被称为空间天文观测,其中以哈勃望远镜、詹姆斯.韦伯望远镜、斯皮策望远镜为代表。由于天文现象的高度复杂性,根据观测波段的不同,空间天文观测又可以分为高能、紫外、可见光、红外、射电等观测卫星,且正在向全波段天文学方向发展。中国科学院空间科学先导专项的首颗星——暗物质粒子探测卫星成功发射,就是工作在高能波段的天文卫星,也是中国第一颗空间天文卫星。


说到暗物质,不得不说到现代天文学研究的主要使命,这一使命被形象地概括为“两暗、一黑、三起源”。“两暗”指的是暗物质和暗能量,“一黑”指的是黑洞,“三起源”指的是宇宙起源、天体起源和生命起源。


从宇宙的宏观尺度而言,所有物质不再被引力束缚,我们的宇宙正在不断膨胀。根据宇宙中星光的红移效应,可以证实我们的宇宙正在加速膨胀。根据宇宙的膨胀速度,我们可以推测出宇宙的物质和能量组成。其中,暗能量占68%,这相当于一个宇宙常数,是加速宇宙膨胀的一股神秘力量。暗物质占27%,这种神秘物质围绕着星系存在,通过引力相互作用展示其存在,但不参与其他电磁作用。而我们常见的普通物质,即由质子、中子和电子组成的物质,包括所有的恒星、行星、气体、尘埃和人造天体,仅占4.9%。此外,还有0.1%的中微子和反中微子,以及约0.008%的光子。因此,我们的宇宙中95%的物质和能量居然是不可见的,被称为“沉默的大多数”。


为什么要去探索黑洞、暗物质、暗能量这些离我们日常生活十分遥远的东西?其实在普通人的印象中,不仅黑洞、暗物质、暗能量很受关注,外星人更是长期霸占公众最关心的科学话题榜首。很多人并没有学过天文学,也不是天文爱好者,但依然对这些问题怀有天然的兴趣。在一些科普报告中,我经常问听众,是不是有外星人,外星人长得什么样?基本上不分老幼、不分男女、不分种族和文化背景,对这些问题都怀有同样浓厚的兴趣。根据互联网统计,新视野号飞越冥王星的中文新闻点击量超过1亿多人次,而冥王星之所以引起普通人的兴趣,恰恰在于它被长久浸润在寒冷、黑暗、遥远的太阳系深空,而不为人所知。而这种神秘面纱的揭示过程,带给我们无限的惊喜,满足了人类的好奇心。


这种对未知世界的探索,一方面获得了大量的新发现,拓展了人类的知识疆界,极大地满足了人类好奇的天性,并写进教科书传授给下一代。未来一代的科学家将站在我们的肩膀上看得更远;另一方面,未知世界和未知领域的探索具有很大的不确定性,探索过程往往十分艰难,一旦突破,将显著提升人类的航天技术能力,为人类走向深空奠定了重要基础。此外,航天新技术向民用领域的转化,可以变为实实在在的经济利益,造福国家和人民。


清醒认识我们在宇宙中的真实处境,掌握自然规律,是把握人类未来命运的唯一途径。探索未知是人类的天性,也是航天的使命这种面对未知、认识未知、挑战未知的求索,吸引了一代又一代的年轻人前赴后继地去努力探索。这种探索和挑战精神,是人类文明蓬勃发展、生生不息的不竭动力。

 

作者:郑永春,首届香江学者,中国科学院青年创新促进会首批优秀会员,国家天文台副研究员

zyc@nao.cas.cn


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影像的历史和文化
国家天文台副研究员,胸怀宇宙的理想主义者和科学梦想家
独立影评人,新华社对外部主任编辑,著有影评集《未被驯服的梦境》,坚持从文化和哲学视角解读电影
著名科学作家,新华社对外部高级记者
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文章来源: 特写中国 https://www.chinafeatures.com.cn