从地球走向太空：人类航天探索历程

今日的话题讨论放到这个时候讲是很应情，由于今年是在我国第一颗航天器取得成功发送 50 周年纪念。这儿务必要提及一位十分杰出的生物学家——赵九章老先生。他就是我所属的我国科技进步高校地球和空间科学学校（那时候为 “运用地球数学系”）的第一任教务长，两弹一星元勋，也是 “东方红一号”通讯卫星的总设计师，是我国航天器工作的推动者和创立者。

不久前在我国初次深空探测每日任务 “天问一号”取得成功发送，意味着在我国真实迈开了太空和行星检测的第一步。“天问一号”的 13 个科学研究荷载之一星载磁强计便是由大家精英团队花了接近 5 年時间研发出去的。

大家的地球

地球是一颗十分一般但又与众不同的星体。在这里颗星体上，有汉宫秋月、有草，及其别的各式各样的绿色植物、各式各样的生命，也有人们的主题活动。可是从宇宙空间视角看来，在浩瀚的宇宙中，它仅仅一粒尘埃。

这张相片是 “旅行者号”在 1990 年 2 月 14 日拍攝的。那一天是七夕节，这类日子大伙儿一定不容易忘掉的，“旅行者号”也不会忘掉。在它要畅游到外太空更长远的的地方时，“旅行者号”往它的恋人——地球，看过最后一眼。要是没有深蓝色的圆来圈画，你很有可能压根找不着地球的部位。在浩瀚的宇宙之中，地球确实仅仅一粒尘埃。

从古至今，杰出的生物学家、思想家都是会问那样一些 “最终难题”：大家究竟从哪里来，又即将到哪里去？大家是不是孤单？上年诺贝尔物理学奖就会有一半授于了围绕类太阳光行星运作的系外行星的发现人。系外行星发觉为何那么关键，是由于它从科学上确认了创造生命的行星在宇宙空间中并不唯一。不仅有地球，不仅有太阳系行星，这类行星的确存有于此外一个恒星系。系外行星发觉以前，全部对地外生命的想像，实际上都滞留在想像中、滞留在社会学方面，系外行星的发觉第一次把它提高到科学研究方面。

这一话题讨论也变成许多影片的主题风格，比如《火星救援》、《漂泊地球》。地球十分与众不同，它处于太阳系行星的宜居带内，而一样处于宜居带的也有此外二颗行星，一个是金星，一个是火花。但为何他们2个和地球不一样呢？地球将来要往哪一个方位发展趋势？金星上边有茂密的空气，十分炽热，可以说全球变暖十分比较严重。火花由于品质相对性较小，拘束不上那么多空气，空气肇事逃逸迅速，因此如今十分荒凉。这种是地球的以往，依然会变成地球的将来？

立在地球的视角去科学研究地球的以往、如今和将来，实际上是较为艰难的，由于样版独立，并且全部人类的历史在地球悠长的 46 亿光年演变过程中十分不值一提。假如把全部地球的演变作为 24 钟头，人类文明不上一分钟，人们的古代文明仅有 0.1 秒。何况以往的 5 亿光年发生了 5 次生命大灭绝，因此可以说人类发展史十分无足轻重。

地球怎么会演变成如今这类环境优美的情况？地球将来会迈向哪些方面？我们要到太空去寻找答案，由于那边有大量的样版能够 供大家科学研究。下边这张相片就是我非常喜欢的，它就是我原先的一个本科毕业生在内蒙古自治区正镶白旗拍攝的。由于沒有灯光效果环境污染，漫天繁星十分清楚。这漫天繁星也是从古至今多少人向往的地方，它促进着天文学航空航天等科学领域的发展。

太阳系行星检测历史时间

人们的深空探测主题活动有 60 很多年的历史时间。图中中，每一圈都意味着一次检测。在其中人们去得数最多的是月球，次之是火花和金星，也有太阳光，其他为太阳系行星内的别的行星和星体。根据过去很多的检测，人们才可以对太阳系行星及其行星的产生、演变拥有十分深入的掌握。

第一站，先带大伙儿去掌握我们的太阳。

为何要掌握太阳光？由于地球的动能关键来源于太阳光，太阳光操纵着全部太阳系行星的运作，包含运作在这其中的行星的室内环境。做为寄主行星，太阳光以形式多样危害着大家行星，它的电磁波辐射自然环境，颗粒辐射源自然环境，也有它的空气肇事逃逸水准，及其拘束这种行星路轨的工作能力。因此太阳光十分关键，是必须去掌握的。

太阳光对人们的危害，长远而极大。假如大伙儿对天文学很感兴趣，很有可能都是会了解行星都是有一些说白了的主题活动周期时间，比如太阳黑子数每 11 年一个周期时间，这种转变 便会危害到全部太阳系行星里的室内环境。

宇宙射线来源于漫长的宇宙空间，进到太阳系行星便会遭受太阳活动的调整，太阳活动较为强的情况下，宇宙线辐射源便会较为低，而太阳活动较为弱的情况下，宇宙线扩散系数便会高。

这儿根据好多个事例，大伙儿就能看得出，太阳光绝不仅只危害大家周边的室内环境，它还深远影响着地球的生态体系，也深远影响了人类发展史过程。

对粮价的危害

2004 年，俩位生物学家在学术刊物 Solar Physics 上发布了一篇毕业论文，统计分析了伦敦欧洲中世纪小麦的价格，发觉一个很有趣的规律性：麦子每 11 年要价格上涨一次，并且价格上涨的间距跟太阳黑子数的最少期符合的非常好，相位差也符合的非常好。这就产生一个十分有趣的结果——太阳活动会危害销售市场上小麦的价格。这是怎么回事呢？现阶段的一个表述是，太阳活动会危害行星际自然环境，进而危害宇宙线，从而危害大家地球上雨云气温等生态体系，进而危害粮食生产，并使价钱发生起伏。粮价的起伏并不是一件小事，它会危害到普通百姓日常生活的平稳水平。

对水灾的危害

这一事例并不是尤其认真细致，可是我认为十分非常值得关心，因此在这儿展现出去以仅供参考。假如大伙儿去看看长江下游或是中国境内的洪水，两三年便会有一次，起伏不定。自然那样的统计分析方法，是找不到一切规律性的。假如搜索湘江全河段的特大洪水，在近期的 100 年来，全河段的超大洪水灾害，认可的有这几回：1931 年、1954 年、1998 年。把它叠在太阳黑子图上，十分偶然的是他们都是在太阳活动很小周边。在其中有一个太阳活动很小在 1976 年，那一年沒有特大洪水。

但以后我尤其在 1976 年前后左右去搜索后，发觉有一个驻马店市大洪水灾害。。假如把这个补上，再再加上2020年，你能见到，每2个太阳周期发生一次全河段的超大洪水灾害。这身后说明了一个什么规律性？地球的生态体系是否也遭受太阳活动的危害？并且不是说太阳活动暴发很厉害会对地球有影响，它不暴发对地球也是有危害。假如说这真的是一个规律性，下一步的难题便是大家如何可以干涉，哪些的应对措施可以降低该类太阳活动带来人们和地球的伤害。它是十分非常值得去讨论和开展科学研究的。

对生命的危害

地球往往尤其，是由于地球上面有生命。而酶是生命中不能缺乏的一种化学物质。下面的图右下方插画图片中，下边一行是好多个酶的说白了的活性管理中心，你能见到它的构造，这种构造我们在大自然里能够 寻找一些相匹配的矿物质。像酯化酶的活性管理中心相匹配的矿物质便是镍铜矿。构造十分像，可是这儿的难题是：这种大自然的矿物构造终究还并不是生命化学物质，那它是怎么转换以往的？转换必须动能，而这种动能来自哪里？在其中一个理论是来源于宇宙线，宇宙线不断的负电子，会促使这种构造产生一些转变 ，进而在初期的情况下产生了适用生命的一些原素。而宇宙线的转变 也遭受太阳活动的危害。

此外宇宙线归还了生命右手螺旋的 DNA。大家人体内的遗传信息 DNA 也有 RNA，绝大多数全是右手螺旋。怎么会是右手螺旋也是生命发源里一个十分有意思的句子题。两个星期前，我恰巧见到一篇文章，叙述为何 DNA 是右手螺旋。

在初期情况下，两只手的都是有，可是因为宇宙线跟地球空气功效，造成π子，π子再核衰变造成μ子。而这种μ子是拥有左手磁矩的特性，而左手磁矩的特性，非常容易跟左手的 DNA 功效。我们知道，生命的演变必须基因变异，因此功效多了非常容易基因变异，就非常容易演变。这也就产生了大家如今这类右手螺旋为主导的生命管理体系。能够 见到，大家如今的这种生命，包含人们的主题活动，实际上在身后都遭受了自然界的干涉。

下一站：行星、小行星

在太阳系行星 46 亿光年的演变过程中，演化成了八大行星。地球是在其中十分独特的一颗，但实际上别的行星也都十分尤其。以火花和木星中间的小行星带为界，小行星带之内，大家叫类地行星，小行星带之外，从木星逐渐是类木行星。这两大类行星不太一样。

这种行星怎么会演变成不一样，而大家人们开展太阳系行星检测，关键发展目标？实际上这儿有一个词——水。我们要找水。

大伙儿是否有从这一视角看了地球？它是大家的地球。地球表层 70% 之上被海洋所遮盖，水为生命的基本，而有液态水的行星，除开地球以外大家还没有发觉别的的。

水有没有什么关键的功效呢？它对大家全部地球的板块运动是一种润滑液。在地球以往悠长的历史时间之中，内地吵吵闹闹。恰好是这种板块运动，促使地球上拥有化学物质和动能的循环系统，如大气循环、碳氮氧各种各样原素的循环系统，也有生命的循环系统。一个造山运动或是一个版块下击暴流，便会把路面上的微生物送到路面下边，随后很多年以后就变成大家目前的电力能源：煤、原油。一个环境优美的行星往往环境优美，有很多的标准，在其中一个标准就是这个行星要充足稳定，不可以一直火山喷发、地震灾害，可是也不可以萎靡不振，板块运动是一个十分关键的体制。

检测水为一个十分关键的总体目标。历经 60 很多年的探寻，大家对太阳系拥有长久的了解。一句顺囗溜归纳便是 “类地爱氧，类木爱氢”。把这两个融合起來，可以说太阳系从未缺过 “水”，氢、氧合起來便是水。但实际上有液态水的，迄今为止发觉的仅有地球上。火星上大家发觉有很多河堤一样的印痕，但古时候是否确实存有水，这或是学界十分有异议的一个话题讨论。

除开行星，太阳系也有许多的通讯卫星。木星是一颗十分大的行星，它自身带上了 90 多卫星，在其中四颗伽利略卫星是最关键的，因此木星开创一个管理体系。木星的卫星，大家发觉很有可能存有液态水。如果我们看哈勃望远镜所拍的木卫二相片，常常能见到有很大的音乐喷泉，自然这一音乐喷泉也可能是别的液态，不一定是水。此外小行星探测仪 “黎明曙光号”来到太阳系的2个小行星——灶神星和谷神星，发觉谷神星有 1/4 的品质来源于水，要比以前的了解多很多。因此可以说在太阳系里的确并不少水。

在太阳系的检测里边，最火的或是火星，可以说水和性命一直是火星检测永恒不变的主题风格。从上世纪 60 时代逐渐，到迄今为止，火星检测一共发送有 44 加 3 次：44 次是前边早已发送的，早已到火星那里，也有 3 次便是大家以往一段时间刚发送的，一个是迪拜的，一个是英国的，还有一个是中国的 “天问一号”。

过去早已抵达火星的 44 次检测之中，取得成功的是 23 次，能够 见到，深空探测、行星检测是十分艰难的，风险性巨大，通过率仅有 52.3%。中国的 “天问一号”还走在路上，迄今为止全是很顺利的。

在 2020 年 7 月底，英国也开展火星探测仪的发送。为何大家聚堆要去火星，并且聚堆在一个时间范围，是由于去火星每 26 个月有一次机会，它是路轨的规定，由于这时候去最省然料。

许多专家学者都觉得，火星以往是一个环境优美的星体，那它如今为什么不环境优美了呢？可能是因为各种各样缘故使空气肇事逃逸而变荒凉了。下一个难题便是，大家是否有方法可以让火星变回环境优美情况？就会有生物学家明确提出，火星和地球上的一个区别便是它沒有内禀的电磁场。地球上有内禀电磁场，因此可以屏蔽掉太阳风，把许多高能粒子挡在外面，减少地球大气的肇事逃逸。火星沒有内禀电磁场，那大家能否用人工合成火星磁层来更新改造火星的空气呢？

类似 5 年以前，一位生物学家明确提出更新改造火星空气方案。在火星和太阳光的第一拉格朗日点上放一个永久磁铁，永久磁铁的抗压强度依照他的可能很有可能也无需很大，1 到 2 个 T，也就是 1 万到 2 万高斯函数。如今依照大家试验室等离子技术物理学技术性，瞬间那么高的电磁场是能够 造成的，在很近的未来，不断的这么大的电磁场也是能够 预料的。在这类状况下，火星自身的空气肇事逃逸情况便会被更改。很有可能活才很多年，也许能渐渐地修复出火星原来的环境优美自然环境。这是一个胆大的构想。

星际空间

大家再下一站便是星际空间，人们从来没有终止过探寻的步伐。现在在星际空间的宇宙飞船仅有2个，一个是 “旅行者一号”，还有一个 “旅行者二号”。旅行者号原来是太阳系的行星检测宇宙飞船，在 2005 年前后左右进入了星际空间，变成人们第一个进到星际空间、触碰星际帝国物质的宇宙飞船。“旅行者号”那时候还带上了一个重任，称为是穿行宇宙空间的时空胶囊。换句话说假如因为种种原因，地球上甚至全部太阳系都被摧毁了，宇宙空间之中也有什么可以证实人们以前存有并这般光辉过，那便是 “旅行者号”。它上边带了一张金唱片，是由材料做成的，能够 储存十亿年。假如一不小心被此外一个文明行为捡到，就了解在宇宙空间之中也有那么一个文明行为存有。

人们的踪迹一直从地球上向远方拓展。从陆上，到攻占深海，随后攻占天上，之后也攻占了近地室内空间，下一个领土一定是太阳系的太空和行星。人们摆脱非洲草原，迈向全部地球脉动2，花了 200 多万年的時间。从创造发明望眼镜，仰望星空，到第一次进入外太空，花了 350 年的時间。从进到到太空，再到进到星际空间、触碰星际帝国物质，仅花了 50 年的時间。大伙儿能够 见到人们的脚步是变的越来越快，人们的脚步快到以致于大家无法想象、也没法预估。

注：文中內容依据汪毓明校长于墨子沙龙活动当场演说编译程序梳理而成（中国科技进步高校地球上和空间科学学校实行校长、中国科学院较为行星学非凡创新中心负责人、中国科学院B类插装式重点“类地行星的产生演变以及环境优美性”首席科学家）