日期:[2022年08月31日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A1]
“星辰大海等着你”山西行科普活动月首场活动在中北大学举办
探访星辰大海，梦想从此启航
8月27日，“星辰大海等着你”山西行科普活动月首场活动在中北大学举办。中国科学院国家空间科学中心研究员、博士生导师、中国空间科学学会理事长、中国宇航学会常务理事、俄罗斯科学院外籍院士、国际宇航科学院院士、美国电子与电气工程师协会会士吴季以“空间科学与航天技术的发展”为题，从航天技术的起源、载人航天技术的发展、商业航天的未来三个方面，带领现场一百余名大学生探索空间科学的奥秘。
航天技术起步于我国明朝
自古以来，天空对于人们而言，都非常神秘。很多人羡慕能够在天空中自由飞翔的小鸟，并对头顶浩瀚的星空，充满了想象与好奇。
那么到底是谁第一个尝试飞天的呢？
传说第一个想到利用火箭飞天的是一个名为万户的中国人。万户生活在明朝，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐上去，双手举着大风筝，想利用火箭的推力飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。不幸的是，火箭爆炸，万户也为此献出了生命。
万户之后，1857年，被称为航天之父的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基出生了。对空间科学领域充满好奇的他，最先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性，指出发展宇航和制造火箭的合理途径，找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。他的名言“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里”说出了他对空间科学的期待。
到了1939年，加州理工学院有一个由五人组成“火箭小组”在学生宿舍做实验，把宿舍的外墙炸出了一个大洞。学校觉得他们这个实验在学校做太危险了，于是就把他们五个人赶出学生宿舍，并安排他们到农场做实验。这个农场就是现在NASA喷气推进实验室的基地。炸了学生宿舍的这五名学生也一个比一个出名，从中国到美国留学的钱学森就在其中，此外还有波兰籍学生弗兰克·马林纳、火箭爱好者杰克·帕森斯和爱德华·福尔曼、天体物理实验室学生阿波罗·史密斯。“火箭小组”的这个实验得到了当时航天航空领域最有威望的科学家冯·卡门的大力支持。在教授的支持下，他们对实验进行不断改进。1941年，他们制作成功第一个JATO火箭。1943年，喷气推进实验室正式落成，也成为由大学管理的军方设施。在20世纪50年代初，实验室又开发了MGM-5下士和MGM-29中士弹道导弹，这是美国第一代弹道导弹。1958年，因为喷气推进在航天中发挥着巨大的作用，喷气推进实验室才并入NASA。
随着时代的前进，世界航天技术大力发展。阿波罗计划时期研制的土星5号运载火箭成了迄今为止推力最大的火箭。能够将8.2吨到8.5吨的载荷送到月球轨道的长征5号，是我国目前推力最大的火箭。
1961年4月12日人类首次进入太空
说完航天技术的萌芽，就要说说载人航天技术的发展了。莫斯科时间1961年4月12日9时07分，27岁的苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号飞船从拜科努尔航天发射场起飞，在远地点为301公里的轨道上绕地球一周，历时1小时48分钟，于10时55分安全返回，降落在萨拉托夫州斯梅洛夫卡村地区，完成世界上首次载人宇宙飞行，实现人类进入太空的愿望。
苏联成功将人类送上太空后，美国及其他西方国家感到了明显的压力。肯尼迪于1961年5月25日在议会上发表演说：“首先，我深信我们的国家将在这个十年结束前完成一个目标，即让宇航员登陆月球并安全返回。没有任何单一的航天计划会比这个更能使人类振奋，也没有任何计划比其对远程宇宙探索更重要。也没有任何计划像登月一样昂贵且充满挑战。”
1969年7月20日，阿姆斯特朗和奥尔德林登上月球，迈出了人类走向太空的第一步。到1972年，人类6次飞抵月球，6次成功登月，耗资255亿美元。在工程的高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，工人数超过30万人。1972年12月17日，人类最后一次离开月球，至今已过去了近50年。
这50年来，人类持续开展近地轨道空间的探索。近地轨道空间是地球与广袤太空的交界，一旦进入其中，仅需极少推进剂，即可维持稳定的绕地轨道飞行，航天器也会处于稳定的失重状态。在近地轨道部署遥感卫星不仅能获得更清晰的观测信息，还能更快遍访全球，组网后还能成为完美的“天网”。
但是，选择轨道是关键。如果轨道太低，稀薄空气会缓慢降低飞船、空间站运行的轨道，导致维持空间站稳定轨道的成本过高，需要自身携带的推进系统频繁工作或利用高频率的货运飞船等推高轨道；如果运行轨道太高，地球电离层和磁场庇护更少，容易受到异常宇宙辐射的威胁，且补给难度大幅提升。载人航天器通常选择运行在40度到50度倾角的轨道上。这里既可以保证覆盖地球中低纬度人口密集区域，也容易实现测控支持，还可以更好地利用地球自转的惯性，提高发射效率。
如今，空间站的建立，让人类可以开展有人参与的、大规模的空间科学实验和技术试验。
商业航天让普通人也可以上太空
虎年的元宵节，航天员王亚平一曲《茉莉花》让人们不禁遥想太空。太空那么大，普通人能不能也去看看？其实，航天科技是中性的，既可以用于国家任务，如国防、公益、科学，也可以用于商业服务，用来创造利润。
中国的航天事业是在非常困难的时代背景下发展起来的，用的是国家经费，所以老航天人追求“只能胜利，不能失败”，担心失败了给国家造成损失，但同时也出现冗余设计、大量重复试验等现象，使得研制成本居高不下。结果是成本越高，就越害怕失败，从而形成一个“高成本怪圈”。
1970年4月24日，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”。这比日本发射第一颗卫星晚了三个月左右，成为一些老一代航天科学家内心永远的遗憾。这种遗憾所代表的政治情结放在当时的历史背景下，是可以理解的。航天的政治敏感性太强，国防性质太强，从美苏太空竞赛开始，一直属于保密行业。市场封锁在政府订单里，价钱没有市场调节的余地。
时至今日，只有国家发展航天事业已远远不够。因此，我国航天事业正在向商业化发展。20世纪70年代末，卫星通信的民用市场逐渐成熟，逐渐从政府投入和管理中分离出来。20世纪80年代，采用商用元器件的微小卫星开始发展，降低了卫星研制的门槛，开展商业订制的对地观测服务。20世纪90年代末，高科技人才开始介入卫星研制，标准化推动了立方星的发展，进一步降低了卫星研制的门槛，激励了商业航天进一步发展。21世纪，廉价运载系统开始进入市场。技术创新也促使进入太空成本降低。
如今，我国航天事业已经进入太空经济阶段，普通人也可以上太空。航天员刘洋说过：“到了太空，人的情感会被强烈地缩放，亲情、友情、家国情，会被无限放大；名利、得失、恩怨，会被无限缩小。”思想观念的变化对人类的发展有很大影响，促进人类命运共同体的观念进一步形成。
活动现场，大学生们纷纷发问：“科幻电影中的戴森球能变成现实吗？”“核动力火箭什么时候可以实现呢？”“现在有没有具备攻击性的航天器呢？”……吴季除了一一回答外，激励在座的大学生朋友们，要想更深入地了解太空，一定要自己试着去太空看看。
■链接
“星辰大海等着你”活动将走进我省8所学校
“星辰大海等着你”山西行科普活动月活动，是第二届中国空间科学大会的重要组成部分。普及科学知识，弘扬科学精神，提高全民科学素质是中国空间科学学会的重要职责之一。
2020年11月，中国空间科学学会设立了“星辰大海等着你”公益科普品牌，旨在凝聚热心科普的专家，面向广大青少年开展公益科普活动，播撒航天梦想，启迪智慧未来。自创立以来，公益科普持续深入乡村、社区和偏远地区中小学，开展了一系列公益科普活动。“星辰大海等着你”山西行科普活动月活动由中国空间科学学会联合山西省科学技术协会、山西省科学技术厅及山西省教育厅共同策划，于2022年8月25日至9月25日开展。参与本次活动的专家有：中国科学院上海技术物理研究所王建宇院士、中国空间科学学会理事长吴季、首批航天员赵传东、载人航天工程副总师沈力平、航天员科研训练中心原书记吴川生、航天员系统副总师李莹辉、教育部深空探测联合研究中心常务副主任谢更新、西北工业大学袁建平教授。
活动将赴山西太原、忻州、吕梁、运城四地8所学校开展科普讲座，普及空间科学知识，点亮青少年的科技梦想。
记者 乔静涛
航天技术起步于我国明朝
自古以来，天空对于人们而言，都非常神秘。很多人羡慕能够在天空中自由飞翔的小鸟，并对头顶浩瀚的星空，充满了想象与好奇。
那么到底是谁第一个尝试飞天的呢？
传说第一个想到利用火箭飞天的是一个名为万户的中国人。万户生活在明朝，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐上去，双手举着大风筝，想利用火箭的推力飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。不幸的是，火箭爆炸，万户也为此献出了生命。
万户之后，1857年，被称为航天之父的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基出生了。对空间科学领域充满好奇的他，最先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性，指出发展宇航和制造火箭的合理途径，找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。他的名言“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里”说出了他对空间科学的期待。
到了1939年，加州理工学院有一个由五人组成“火箭小组”在学生宿舍做实验，把宿舍的外墙炸出了一个大洞。学校觉得他们这个实验在学校做太危险了，于是就把他们五个人赶出学生宿舍，并安排他们到农场做实验。这个农场就是现在NASA喷气推进实验室的基地。炸了学生宿舍的这五名学生也一个比一个出名，从中国到美国留学的钱学森就在其中，此外还有波兰籍学生弗兰克·马林纳、火箭爱好者杰克·帕森斯和爱德华·福尔曼、天体物理实验室学生阿波罗·史密斯。“火箭小组”的这个实验得到了当时航天航空领域最有威望的科学家冯·卡门的大力支持。在教授的支持下，他们对实验进行不断改进。1941年，他们制作成功第一个JATO火箭。1943年，喷气推进实验室正式落成，也成为由大学管理的军方设施。在20世纪50年代初，实验室又开发了MGM-5下士和MGM-29中士弹道导弹，这是美国第一代弹道导弹。1958年，因为喷气推进在航天中发挥着巨大的作用，喷气推进实验室才并入NASA。
随着时代的前进，世界航天技术大力发展。阿波罗计划时期研制的土星5号运载火箭成了迄今为止推力最大的火箭。能够将8.2吨到8.5吨的载荷送到月球轨道的长征5号，是我国目前推力最大的火箭。
1961年4月12日人类首次进入太空
说完航天技术的萌芽，就要说说载人航天技术的发展了。莫斯科时间1961年4月12日9时07分，27岁的苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号飞船从拜科努尔航天发射场起飞，在远地点为301公里的轨道上绕地球一周，历时1小时48分钟，于10时55分安全返回，降落在萨拉托夫州斯梅洛夫卡村地区，完成世界上首次载人宇宙飞行，实现人类进入太空的愿望。
苏联成功将人类送上太空后，美国及其他西方国家感到了明显的压力。肯尼迪于1961年5月25日在议会上发表演说：“首先，我深信我们的国家将在这个十年结束前完成一个目标，即让宇航员登陆月球并安全返回。没有任何单一的航天计划会比这个更能使人类振奋，也没有任何计划比其对远程宇宙探索更重要。也没有任何计划像登月一样昂贵且充满挑战。”
1969年7月20日，阿姆斯特朗和奥尔德林登上月球，迈出了人类走向太空的第一步。到1972年，人类6次飞抵月球，6次成功登月，耗资255亿美元。在工程的高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，工人数超过30万人。1972年12月17日，人类最后一次离开月球，至今已过去了近50年。
这50年来，人类持续开展近地轨道空间的探索。近地轨道空间是地球与广袤太空的交界，一旦进入其中，仅需极少推进剂，即可维持稳定的绕地轨道飞行，航天器也会处于稳定的失重状态。在近地轨道部署遥感卫星不仅能获得更清晰的观测信息，还能更快遍访全球，组网后还能成为完美的“天网”。
但是，选择轨道是关键。如果轨道太低，稀薄空气会缓慢降低飞船、空间站运行的轨道，导致维持空间站稳定轨道的成本过高，需要自身携带的推进系统频繁工作或利用高频率的货运飞船等推高轨道；如果运行轨道太高，地球电离层和磁场庇护更少，容易受到异常宇宙辐射的威胁，且补给难度大幅提升。载人航天器通常选择运行在40度到50度倾角的轨道上。这里既可以保证覆盖地球中低纬度人口密集区域，也容易实现测控支持，还可以更好地利用地球自转的惯性，提高发射效率。
如今，空间站的建立，让人类可以开展有人参与的、大规模的空间科学实验和技术试验。
商业航天让普通人也可以上太空
虎年的元宵节，航天员王亚平一曲《茉莉花》让人们不禁遥想太空。太空那么大，普通人能不能也去看看？其实，航天科技是中性的，既可以用于国家任务，如国防、公益、科学，也可以用于商业服务，用来创造利润。
中国的航天事业是在非常困难的时代背景下发展起来的，用的是国家经费，所以老航天人追求“只能胜利，不能失败”，担心失败了给国家造成损失，但同时也出现冗余设计、大量重复试验等现象，使得研制成本居高不下。结果是成本越高，就越害怕失败，从而形成一个“高成本怪圈”。
1970年4月24日，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”。这比日本发射第一颗卫星晚了三个月左右，成为一些老一代航天科学家内心永远的遗憾。这种遗憾所代表的政治情结放在当时的历史背景下，是可以理解的。航天的政治敏感性太强，国防性质太强，从美苏太空竞赛开始，一直属于保密行业。市场封锁在政府订单里，价钱没有市场调节的余地。
时至今日，只有国家发展航天事业已远远不够。因此，我国航天事业正在向商业化发展。20世纪70年代末，卫星通信的民用市场逐渐成熟，逐渐从政府投入和管理中分离出来。20世纪80年代，采用商用元器件的微小卫星开始发展，降低了卫星研制的门槛，开展商业订制的对地观测服务。20世纪90年代末，高科技人才开始介入卫星研制，标准化推动了立方星的发展，进一步降低了卫星研制的门槛，激励了商业航天进一步发展。21世纪，廉价运载系统开始进入市场。技术创新也促使进入太空成本降低。
如今，我国航天事业已经进入太空经济阶段，普通人也可以上太空。航天员刘洋说过：“到了太空，人的情感会被强烈地缩放，亲情、友情、家国情，会被无限放大；名利、得失、恩怨，会被无限缩小。”思想观念的变化对人类的发展有很大影响，促进人类命运共同体的观念进一步形成。
活动现场，大学生们纷纷发问：“科幻电影中的戴森球能变成现实吗？”“核动力火箭什么时候可以实现呢？”“现在有没有具备攻击性的航天器呢？”……吴季除了一一回答外，激励在座的大学生朋友们，要想更深入地了解太空，一定要自己试着去太空看看。
■链接
“星辰大海等着你”活动将走进我省8所学校
“星辰大海等着你”山西行科普活动月活动，是第二届中国空间科学大会的重要组成部分。普及科学知识，弘扬科学精神，提高全民科学素质是中国空间科学学会的重要职责之一。
2020年11月，中国空间科学学会设立了“星辰大海等着你”公益科普品牌，旨在凝聚热心科普的专家，面向广大青少年开展公益科普活动，播撒航天梦想，启迪智慧未来。自创立以来，公益科普持续深入乡村、社区和偏远地区中小学，开展了一系列公益科普活动。“星辰大海等着你”山西行科普活动月活动由中国空间科学学会联合山西省科学技术协会、山西省科学技术厅及山西省教育厅共同策划，于2022年8月25日至9月25日开展。参与本次活动的专家有：中国科学院上海技术物理研究所王建宇院士、中国空间科学学会理事长吴季、首批航天员赵传东、载人航天工程副总师沈力平、航天员科研训练中心原书记吴川生、航天员系统副总师李莹辉、教育部深空探测联合研究中心常务副主任谢更新、西北工业大学袁建平教授。
活动将赴山西太原、忻州、吕梁、运城四地8所学校开展科普讲座，普及空间科学知识，点亮青少年的科技梦想。
记者 乔静涛
