請查收,太空漫游指南(瞰前沿)
今年4月24日是第十個“中國航天日”,今年航天日的主題是“海上生明月,九天攬星河”。
從古至今,中國人對星河的向往和追尋從未停歇。1970年4月24日,我國自行研制的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”準(zhǔn)確進入地球軌道,掀開了中國向浩瀚宇宙進軍的璀璨篇章。
“天宮”建成、“嫦娥”奔月、“祝融”探火、“羲和”逐日……建設(shè)航天強國,每一步都標(biāo)注著新的高度。中國航天的硬核成就也讓我們得以眺望更深更遠的宇宙:太空“專車”還有多遠?月球上也能有互聯(lián)網(wǎng)?人類在宇宙中是否孤單……這些問題不僅關(guān)乎科學(xué)前沿,更承載著人類突破邊界、叩問文明的渴望。
——編 者
暢想過未來的星際生活嗎?
從地球出發(fā),打個太空“專車”,來一場說走就走的星際旅行:從太空港中轉(zhuǎn)到月球,在3D打印的“廣寒宮”前打卡,或者去火星的“祝融咖啡館”嘗一杯星塵咖啡。近看,小朋友在太空礦場體驗采礦;遠眺,去往太陽系外的飛船即將啟程……
這些場景,還很遙遠,但或許沒有想象中遙遠。
空間科學(xué)與深空探測的大步發(fā)展,將人類推入“大航天時代”。
這是一個隨時有可能創(chuàng)造奇跡的時代。看,“祝融號”火星車在烏托邦平原印下車轍,“嫦娥六號”翩然帶回月背土壤,長征系列火箭發(fā)射次數(shù)突破500次大關(guān)……航天技術(shù)正以驚人的加速度追趕人類的幻想。今年4月24日是第十個“中國航天日”,不妨帶上這份“太空漫游指南”,開啟一場跨越星海的神秘旅程。
第一站
太空“專車”說走就走?
對于普通人來說,星際穿越還有多遠?載人飛行、地外駐留,每一步都是挑戰(zhàn),其中空天往返是非常重要的一環(huán)。在電影《流浪地球2》中,飛速升空的“太空電梯”讓人眼前一亮,但目前人類進入太空的主要工具仍是運載火箭。太空“專車”能否隨時“發(fā)車”,可重復(fù)使用的航天運輸系統(tǒng)很關(guān)鍵,作為未來太空探索的重要發(fā)展方向之一,這也是多國以及商業(yè)航天追逐的前沿?zé)狳c。
可重復(fù)使用的航天運輸系統(tǒng)有3個關(guān)鍵要素:多次重復(fù)使用、自由進出空間、按需返回地面。
研發(fā)究竟有多難?以火箭重復(fù)使用為例,傳統(tǒng)火箭都是一次性使用,現(xiàn)在想要在完成發(fā)射任務(wù)后,全部或部分安全返回地球并再次飛天,既要落得準(zhǔn)、接得穩(wěn),又要用不壞、修得快。火箭“返場”,不僅能提高發(fā)射頻率、降低發(fā)射成本,還能帶動動力、材料等航天技術(shù)的創(chuàng)新迭代,同時也是大規(guī)模開發(fā)利用空間資源的前提,能夠解鎖更多空間產(chǎn)業(yè)。
在重復(fù)使用、新型動力等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面,我國取得了顯著進展,完成了可重復(fù)使用火箭10公里級垂直起降飛行試驗;同時,作為可重復(fù)使用火箭“心臟”的發(fā)動機技術(shù)取得硬核突破,自主研制的百噸級液氧煤油發(fā)動機試車轟鳴。今年,朱雀三號、天龍三號等多款可重復(fù)使用火箭將實施首飛。在近年發(fā)布的“宇航領(lǐng)域科學(xué)問題和技術(shù)難題”中,我國科學(xué)家已經(jīng)向著“航班化航天運輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”而努力。
看,這場太空“折返跑”正越跑越順。
第二站
嫦娥在“月宮”看直播?
解決了“通勤”難題,再看看我們在太空的“落腳點”。
中國空間站“天宮”建成兩年多來,交出了令人矚目的“成績單”:培育“太空水稻”、培養(yǎng)斑馬魚,科學(xué)實驗接連“上新”,迎來多批航天員駐留,并且開放大門歡迎國際伙伴。
遠眺星空,未來的“落腳點”何止這一個。專家介紹,我國已研制出世界上首臺月壤打磚機,“嫦娥八號”將驗證在月球就地取材“蓋房子”,以后還要建設(shè)以月球為中心的深空互聯(lián)網(wǎng)。此外,天問三號計劃在火星“挖土”,天問四號計劃探測木星……一項項極具挑戰(zhàn)性的航天任務(wù)有了明確的時間表,刷新著“牧宇耕星”的進度表。或許在不遠的將來,你也能在“月宮”打電話、看直播!
第三站
人類在宇宙中是否孤單?
無盡的好奇心,無窮的宇宙,無限的奧秘,驅(qū)動著人類不斷追逐最基本最前沿的科學(xué)關(guān)切:我們在宇宙中是否孤單?還能去更遠的天際嗎?想象和探尋從未停止,演變?yōu)榭苹米髌防锏娜w人、外星人等經(jīng)典形象,更是科學(xué)家努力打撈的“星際漂流瓶”。
茫茫宇宙,如何尋蹤?我們展開射電天文觀測,試圖捕捉地外文明信號。電磁波是星際通信的絕佳“信使”,射電望遠鏡通過接收宇宙中不可見的無線電波“觀測”天穹。而且隨著觀測能力的進步,我們能“看得”更深更遠。
在貴州深山,500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”正聆聽來自宇宙深處的電磁漣漪。2020年,“中國天眼”正式開放運行,啟動對地外文明的搜索。專家介紹,搜索方式主要是共時巡天觀測和系外行星目標(biāo)觀測。先從浩如煙海的電磁信號中捕捉特定頻率的信號,也就是窄帶信號,再進行篩選排除干擾,對一些候選目標(biāo)信號重復(fù)觀測檢驗。追尋,還體現(xiàn)在更多維度:不僅被動接收,也主動發(fā)射信號,傳遞星際名片;向其他星球發(fā)射空間探測器,捕捉生命跡象;尋找地外行星,探秘文明痕跡;等等。
去年,《國家空間科學(xué)中長期發(fā)展規(guī)劃(2024—2050年)》發(fā)布,“宜居行星”成為五大科學(xué)主題之一,探索太陽系天體和系外行星的宜居性,開展地外生命探尋是重要關(guān)切。此外,中國科學(xué)家提出“覓音”計劃,目標(biāo)是通過發(fā)射陣列望遠鏡,以直接成像手段,發(fā)現(xiàn)和認證太陽系外宜居行星并刻畫其宜居性……
138億年前,宇宙大爆炸;46億年前,地球誕生。在動輒以億年計的時間軸前,人類探索宇宙的歷程無比短暫,卻又無比重要。對這片星空的渴望,是敦煌壁畫中舒展的飛天衣袖,是元代郭守敬建起的觀星臺,是明朝萬戶毅然坐上自制的火箭“飛鳥”……這些“原始代碼”埋下草蛇灰線,于千百年的時光中時時蕩起回響。
黑洞的背面是什么?宇宙有沒有盡頭?人類能不能發(fā)現(xiàn)另一個地球?蟲洞時間旅行有可能嗎?量子糾纏能否跨越光年?……懸于星海的未解之謎還有很多很多。
曾經(jīng)有人問,為什么要花大代價發(fā)展航天事業(yè)?一個絕佳的回答是,航天看似在引領(lǐng)我們遠離地球,實際上卻將地球變得更加美好,不僅僅因為前沿技術(shù)的發(fā)展能夠反哺生活,還因為我們對地球、對生命、對自身的理解在不斷深化。廣袤的宇宙不會讓勇敢的探索者失望,答案或許就在下一次發(fā)射、下一串信號。