语音播报
今年4月24日是第十个“中国航天日”,今年航天日的主题是“海上生明月,九天揽星河”。
从古至今,中国人对星河的向往和追寻从未停歇。1970年4月24日,我国自行研制的第一颗人造地球卫星“东方红一号”准确进入地球轨道,掀开了中国向浩瀚宇宙进军的璀璨篇章。
“天宫”建成、“嫦娥”奔月、“祝融”探火、“羲和”逐日……建设航天强国,每一步都标注着新的高度。中国航天的硬核成就也让我们得以眺望更深更远的宇宙:太空“专车”还有多远?月球上也能有互联网?人类在宇宙中是否孤单……这些问题不仅关乎科学前沿,更承载着人类突破边界、叩问文明的渴望。
——编??者
国际月球科研站设想图。深空探测实验室供图
神舟十七号航天员汤洪波在空间站组合体舱外作业画面。新华社记者?李贺摄
“中国天眼”全景(维护保养期间拍摄)。新华社记者?欧东衢摄
畅想过未来的星际生活吗?
从地球出发,打个太空“专车”,来一场说走就走的星际旅行:从太空港中转到月球,在3D打印的“广寒宫”前打卡,或者去火星的“祝融咖啡馆”尝一杯星尘咖啡。近看,小朋友在太空矿场体验采矿;远眺,去往太阳系外的飞船即将启程……
这些场景,还很遥远,但或许没有想象中遥远。
空间科学与深空探测的大步发展,将人类推入“大航天时代”。
这是一个随时有可能创造奇迹的时代。看,“祝融号”火星车在乌托邦平原印下车辙,“嫦娥六号”翩然带回月背土壤,长征系列火箭发射次数突破500次大关……航天技术正以惊人的加速度追赶人类的幻想。今年4月24日是第十个“中国航天日”,不妨带上这份“太空漫游指南”,开启一场跨越星海的神秘旅程。
第一站
太空“专车”说走就走?
对于普通人来说,星际穿越还有多远?载人飞行、地外驻留,每一步都是挑战,其中空天往返是非常重要的一环。在电影《流浪地球2》中,飞速升空的“太空电梯”让人眼前一亮,但目前人类进入太空的主要工具仍是运载火箭。太空“专车”能否随时“发车”,可重复使用的航天运输系统很关键,作为未来太空探索的重要发展方向之一,这也是多国以及商业航天追逐的前沿热点。
可重复使用的航天运输系统有3个关键要素:多次重复使用、自由进出空间、按需返回地面。
研发究竟有多难?以火箭重复使用为例,传统火箭都是一次性使用,现在想要在完成发射任务后,全部或部分安全返回地球并再次飞天,既要落得准、接得稳,又要用不坏、修得快。火箭“返场”,不仅能提高发射频率、降低发射成本,还能带动动力、材料等航天技术的创新迭代,同时也是大规模开发利用空间资源的前提,能够解锁更多空间产业。
在重复使用、新型动力等关键技术攻关方面,我国取得了显著进展,完成了可重复使用火箭10公里级垂直起降飞行试验;同时,作为可重复使用火箭“心脏”的发动机技术取得硬核突破,自主研制的百吨级液氧煤油发动机试车轰鸣。今年,朱雀三号、天龙三号等多款可重复使用火箭将实施首飞。在近年发布的“宇航领域科学问题和技术难题”中,我国科学家已经向着“航班化航天运输系统关键技术”而努力。
看,这场太空“折返跑”正越跑越顺。
第二站
嫦娥在“月宫”看直播?
解决了“通勤”难题,再看看我们在太空的“落脚点”。
中国空间站“天宫”建成两年多来,交出了令人瞩目的“成绩单”:培育“太空水稻”、培养斑马鱼,科学实验接连“上新”,迎来多批航天员驻留,并且开放大门欢迎国际伙伴。
远眺星空,未来的“落脚点”何止这一个。专家介绍,我国已研制出世界上首台月壤打砖机,“嫦娥八号”将验证在月球就地取材“盖房子”,以后还要建设以月球为中心的深空互联网。此外,天问三号计划在火星“挖土”,天问四号计划探测木星……一项项极具挑战性的航天任务有了明确的时间表,刷新着“牧宇耕星”的进度表。或许在不远的将来,你也能在“月宫”打电话、看直播!
第三站
人类在宇宙中是否孤单?
无尽的好奇心,无穷的宇宙,无限的奥秘,驱动着人类不断追逐最基本最前沿的科学关切:我们在宇宙中是否孤单?还能去更远的天际吗?想象和探寻从未停止,演变为科幻作品里的三体人、外星人等经典形象,更是科学家努力打捞的“星际漂流瓶”。
茫茫宇宙,如何寻踪?我们展开射电天文观测,试图捕捉地外文明信号。电磁波是星际通信的绝佳“信使”,射电望远镜通过接收宇宙中不可见的无线电波“观测”天穹。而且随着观测能力的进步,我们能“看得”更深更远。
在贵州深山,500米口径球面射电望远镜“中国天眼”正聆听来自宇宙深处的电磁涟漪。2020年,“中国天眼”正式开放运行,启动对地外文明的搜索。专家介绍,搜索方式主要是共时巡天观测和系外行星目标观测。先从浩如烟海的电磁信号中捕捉特定频率的信号,也就是窄带信号,再进行筛选排除干扰,对一些候选目标信号重复观测检验。追寻,还体现在更多维度:不仅被动接收,也主动发射信号,传递星际名片;向其他星球发射空间探测器,捕捉生命迹象;寻找地外行星,探秘文明痕迹;等等。
去年,《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》发布,“宜居行星”成为五大科学主题之一,探索太阳系天体和系外行星的宜居性,开展地外生命探寻是重要关切。此外,中国科学家提出“觅音”计划,目标是通过发射阵列望远镜,以直接成像手段,发现和认证太阳系外宜居行星并刻画其宜居性……
138亿年前,宇宙大爆炸;46亿年前,地球诞生。在动辄以亿年计的时间轴前,人类探索宇宙的历程无比短暂,却又无比重要。对这片星空的渴望,是敦煌壁画中舒展的飞天衣袖,是元代郭守敬建起的观星台,是明朝万户毅然坐上自制的火箭“飞鸟”……这些“原始代码”埋下草蛇灰线,于千百年的时光中时时荡起回响。
黑洞的背面是什么?宇宙有没有尽头?人类能不能发现另一个地球?虫洞时间旅行有可能吗?量子纠缠能否跨越光年?……悬于星海的未解之谜还有很多很多。
曾经有人问,为什么要花大代价发展航天事业?一个绝佳的回答是,航天看似在引领我们远离地球,实际上却将地球变得更加美好,不仅仅因为前沿技术的发展能够反哺生活,还因为我们对地球、对生命、对自身的理解在不断深化。广袤的宇宙不会让勇敢的探索者失望,答案或许就在下一次发射、下一串信号。(管璇悦)
用月壤建“月宫”还遥远吗?
目前,中国正在联合多国共同发起建设国际月球科研站大科学工程,将在月球表面和月球轨道建造长期自主运行、短期有人参与,可扩展、可维护的综合性科学实验设施。
月面建造是人类迈向深空的关键里程碑,能够为宇航员驻月生活、科学研究、资源开发提供安全环境。这是人类在深空长期生存、不间断观测和试验、深空资源开发的基本保障,也关乎人类文明在深空可持续发展与战略布局。
中国探月工程团队的方案是,“用月球的土,建月球的房”:创新研发出太阳能聚光熔融制砖技术,将月球表面覆盖的月壤转化为高强度建材。这颠覆了传统太空探索的能源与材料供给模式,如果实现,将成功破解地外建造的能源与材料双重难题,实现“零地球补给”建造。
如何在月球“烧砖”?首先采用直径数米的聚光器,在焦点处产生超过3000倍聚光太阳能能量,其次通过石英光纤束远程传输能量,最后在月壤表面用移动式高温光斑逐层扫描,使月壤在1400—1600摄氏度下熔融,制备月壤砖。
未来,我国将通过探月工程四期“嫦娥八号”任务开展关键技术验证,开展月壤采集、筛分、熔融、成型全流程,在月面实现月壤砖无人自动化生产。到时,当第一缕阳光透过聚光器在月面熔出砖块,不仅将标志着人类首次实现地外天体“自产自建”,更意味着中国将在太空资源利用领域完成新的跨越,为人类在星辰大海中“就地取材,向光而生”开辟新纪元。
(作者:史平彦,深空探测实验室总工程师,记者喻思南采访整理)
火星可能是第二个“地球”吗?
约42亿年前,火星曾和地球一样具备原始的宜居环境,拥有适宜的温度和大量的水活动。作为地球的“邻居”,这颗火红的星球有相似的季节性变化和昼夜节律,因此,被认为是地球以外最有可能存在过生命的天体,更是当今行星探测和科学研究的焦点。
火星有可能是第二个“地球”吗?这颗曾经宜居的星球是否曾演化出生命?
如果火星存在过生命,其起源方式可能与地球相似。我们对火星生命探寻的基本假设是,生命以碳基形式存在。考虑到火星演化过程中地质活动快速减弱、太阳辐射弱等,导致火星的内、外能量并不充足,而生命诞生是需要能量诱发的,所以即使火星孕育了生命,其生命形态也以微小生命为主。随着火星演化,大气逃逸严重,环境逐渐从宜居变为不宜居,潜在的火星生命可能在适应环境的过程中成为极端微生物,抑或在灭绝后被埋藏形成化石,并在周围环境中留下痕迹。
火星潜在生命痕迹如何识别确认?火星潜在生命在活动繁衍过程中会与周围环境进行物理和化学层面的交互,留下痕迹证据。火星生命痕迹识别仍然面临着各种难题,例如生命形式及痕迹类型不确定、样品可能被污染和间接证据具有多解性等。
火星车“祝融号”成功登陆,为我们研究这颗行星提供了更多科学依据。未来,行星探测工程“天问三号”任务将实施火星取样返回,第一科学目标就是探寻火星生命痕迹。目前,深空探测实验室牵头的研究团队已经设计了基于潜在生命预测模型的图层叠加选址方法,并在地球野外场进行了验证。
(作者:王俊涛、深空探测实验室研究员,记者管璇悦采访整理)
宇宙在加速膨胀吗?
现在大多数科学家都认为,我们所在的宇宙起源于一次大爆炸,并且正在不断地膨胀。
根据传统的广义相对论与经典宇宙模型,引力应该减缓宇宙的膨胀。然而,1998年,天文学家在观测遥远的Ⅰa型超新星(宇宙中的白矮星所产生的一种特殊爆发)时惊讶地发现,宇宙并非如人们此前所设想的那样减速膨胀,而是在加速膨胀。这一发现震惊了科学界。科学家们推测,一种未知的神秘力量正在对抗引力,推动宇宙加速膨胀。它约占整个宇宙总能量的68%,人们称这种力量为“暗能量”。
作为宇宙膨胀的“幕后力量”,暗能量可以说是现代宇宙学最神秘的谜团之一。许多观测项目,比如大型国际合作项目暗能量光谱仪巡天(DESI)、暗能量巡天(DES)等,都致力于更精确地测量宇宙膨胀历史,从而解密暗能量。
物理学家提出了一个数学方程来描述暗能量的性质,这就是暗能量的状态方程。传统的标准宇宙学模型(ΛCDM)认为,暗能量是一种恒定不变的真空能量。近日,由澳门赌场国家天文台领导的一项DESI项目首次明确探测到,宇宙中的暗能量的状态方程随着宇宙演化而变化。该结果挑战了传统的宇宙学常数理论,意味着暗能量可能并非简单的恒定真空能量,而具备动力学演化的特性。
这一研究成果为探索暗能量的本质提供了重要线索,也为建立更加全面的宇宙学理论奠定了基础。尽管如此,暗能量的具体性质与来源仍是谜题。相信随着未来更深入的理论与观测研究,科学家们能进一步揭开其神秘面纱,为我们展现更加清晰完整的宇宙图景。
(作者:苟利军,澳门赌场国家天文台研究员,记者吴月辉采访整理)
(原载于《人民日报》?2025-04-26?05版)
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