航天到底能做什么?

航天到底能做什么?

“世界那么大,我想去看看”。这是大家耳熟能详的一句话。

诚然,自从500年前(1519年9月20日)麦哲伦率船队开启远洋航行、历经1082天最终征服环球之旅后,人类真的意识到世界很大,大到近1000个马拉松的距离,即便让世界冠军以他最好的速度记录也需要跑上100天!

但自从人类进入航天时代后,这一切就变了:如果换做中国第一颗人造地球卫星东方红一号,它只需要110分钟就可以绕地球一周。而自从它在1970年4月24日被发射进入太空之后,一直围绕地球运行到了今天,甚至由于轨道摄动力的独特环境,它可能会永远陪伴中华民族飞行下去。

2019年4月24日,发射49周年纪念时,东方红一号依然在宇宙中运行(图片截取自:stuffin.space)


航天对速度和空间的重新定义远不止如此,甚至需要用光速和光年来形容,前者是30万千米每秒,仅需0.13秒、还不到一次眨眼的时间,足够环绕地球一周;而后者更加夸张,它的长度是9.5万亿千米,是地球赤道一周长度的2亿倍还要多!

目前,以人类实际抵达的距离来算,那是登月时的38万千米,光速只消1.3秒就够了。而人类距离地球最远的使者是1977年发射的旅行者一号,它已经在茫茫太空中飞行了42年。如果现在(2019年10月20日)乘坐光速飞船去追它,已经需要20小时29分03秒,这是约220亿千米,人类面对这个距离已经无法用“蚍蜉撼树”来形容。

然而,2013年,哈勃太空望远镜告诉世人,如果现在出发就找寻宇宙的边界,即便用光速飞船起步,随便选一个方向都需要走上至少465亿年。

人类,实在太过渺小。

但就是看起来如此“孱弱”的人类航天,已经完全颠覆了人类的日常生活。

北斗卫星导航系统已经服务于生活中方方面面(中国北斗卫星导航系统办公室)

如果你出门旅行、订外卖、叫网约车、找共享单车,几乎都会下意识拿出手机寻找当前位置,在这些手机软件背后,实际上是几十颗GPS和北斗卫星为你提供精准的定位服务。而由于它们的无源定位系统设置,用户数量理论上说是无限个,且拥有硬件后用户获得的卫星服务也都是免费的。

最新的风云四号A拍摄地球照片甚至主导了一次微信开机画面“变脸”操作

如果你想关注最近的天气和风云变幻、甚至准实时的状态,这时会有风云系列卫星为你服务。它们有的飞在距离地球36000千米的上空保持相对地表静止,登高望远;有的飞在几百千米的高空,观察细致入微。这些卫星共同保障了精准的天气和气象预报。

如果你抵达人迹罕至的地方,例如深山、大洋、冰川、荒漠,这里几乎没有任何人类痕迹,也无法提供通讯服务。然而,太空中有几十颗通讯卫星为你24小时保驾护航,提供近乎实时的通讯服务,你的探险之旅也变得安全无虞。

嫦娥四号、玉兔二号和鹊桥号共同执行了月球背后着陆的壮举(图源:中国航天科技集团)

如果你还希望在飞机上使用网络通讯服务,现在更有一批又一批的高通量通讯卫星发射。对于飞在太空中的航天员而言,他们可以使用全球覆盖的中继通讯卫星,与地球无缝链接。即便是远在38万千米、月球背后的嫦娥四号和月兔二号任务,它们也不孤独,有鹊桥号卫星为它们完成地月互联。

如果你想玩超高频金融投资,哪怕1毫秒的时钟精度都是无法忍受。这时会有卫星导航系统的授时服务,它们的原子钟可以把一秒精确定义成铯-133原子完成9,192,631,770次两个超精细能阶之间跃迁的时间。这个钟在数千万年内才会错出一秒来,大型电网联网供电、国防事业精准授时、各类科学装置,都需要卫星原子钟的辅助。

如果你有孩子,他用的尿不湿当年就是为了服务宇航员和航天员而发明的。家用便携式医疗器械和医院各类检测设备,也是载人航天大发展期间逐渐推向民用市场。冰箱里的新鲜蔬菜,或许也是太空育种的结果。开车路上经过的宏伟大桥、高质量高速公路,它们的建设施工过程也离不了卫星系统的辅助。

而当你享受生活中一切美好时,又有无数卫星为国家和小家安全保驾护航。军用通信卫星、干涉雷达卫星、高分辨率对地观测卫星、天基红外预警卫星、电子信息情报卫星,它们成为了现代的“烽火台”。

而当你对这莫大的宇宙感到无比憧憬时,航天人又把探测器送到大气层外、月球、金星、火星,甚至更遥远的木星、土星、天王星和海王星。就连那个太阳系边缘的冥王星,新视野号也去过了。到目前为止,人类已经有了5个在飞出太阳系路上的使者。



新视野号是最近的一位人类使者,它已经飞到了太阳系的边缘,仍在正常工作


人类一直幻想着星际移民,航天几乎是唯一的途径。60年努力下来,我们早已征服了月球。即便是更难的火星,我们也已经派出了几十个探测器打头阵,目前各国国家队和商业航天都在摩拳擦掌,为将人类变成“跨行星生存的物种”而努力。



SpaceX公司的大猎鹰火箭和星舰,或许真能把人类变成“跨行星生存的物种”

不仅如此,一系列太空望远镜还在不断为人类推远自己的视野,它们的观测距离以光年计,它们认真观察数以万亿计的恒星,从中寻找类似地球行星的痕迹。就连那神秘莫测、占据宇宙质量95%的暗物质和暗能量,宇宙涟漪引力波,黑洞,都有人类探寻的身影。

毕竟,宇宙这么大,如果只有人类,抑或是人类只能被束缚在地球上,实在太过浪费资源了。

人类是一个很务实,但又极其浪漫的生物。一方面,我们在用航天技术改变日常生活,以至于“润物细无声”,生活越来越舒适。另一方面,我们又在保持希望和憧憬,利用航天一点一滴探索宇宙的奥秘。

人类是个伟大的生物,看看他们做过什么,就知道了。

(本文图片均为公共版权或注明来源)

(本文是航天系列科普24讲第一篇,已首发在“航萌”上,全部文章将在一年内更新完毕,敬请期待!)



征服火星:人类从此成为跨行星的物种www.zhihu.com图标

发布于 2019-10-27

文章被以下专栏收录

    人类从未有进入太空后如此渺小,以所有地球生命之名,人类的航天探索是这个星球智慧的最高点所在;踏上月球,人类迈出一大步。下一站火星,人类将从此成为一种跨行星生存的物种!