未来暑期旅游打卡地——外太空

  太空旅游的目的不是为了体验微重力,相反应尽可能使旅客避免长时间处于微重力环境。微重力的环境一定会出现在载人飞船入轨后以及与太空旅馆对接的前后。但是一旦旅客进入太空旅馆,就应该摆脱微重力环境,尽情地观赏地球和深邃的宇宙的景色。

  2021年7月20日,一定是人类探索太空历史上值得纪念的一天。在这一天,美国蓝色起源太空探索公司(以下简称蓝色起源)成功实施了其成立以来第一次载人飞行。尽管飞行高度仅为107千米,但是其起飞和着陆的方式堪比一次小规模的载人航天任务。最为值得纪念的是,这次飞行的乘客中,除了蓝色起源的创始人杰夫·贝索斯和他的弟弟,以及他邀请的一位美国女飞行员外,还有一位付费乘客,因此这次飞行称得上是人类历史上第一次真正意义上的全商业太空飞行。1969年7月20日,是美国阿波罗11号航天员代表人类第一次登上月球的日子。52年前的这一天,人类书写了历史,开辟了走出地球的新篇章。52年后,贝索斯希望开辟的是一段什么样的历史呢?

  建立可持续发展的商业生态

  从70年代开始,美国政府首先将卫星通信领域向商业开放。80年代中期,英国萨瑞大学开始用商业器件制造卫星,首次降低了卫星制造业的进入门槛,商业卫星开始进入人们的视野。2000年以后,美国先后有3家公司——维珍银河、蓝色起源以及更为著名的SpaceX,进入太空旅游领域。但是很多人并不看好它们的未来。一部分人认为载人航天风险极大,只有政府才能确保万无一失。即使是政府载人航天任务,比如美国国家航空航天局(NASA)的航天飞机任务,还两次发生事故,致使14位航天员牺牲,商业公司如何能确保万无一失?

  还有一部分人认为,离开地球引力束缚需要极大的速度增量,因此太空飞行成本极高,根本不是个人可以支付得起的,这就是为什么国际空间站在接收了7个旅游者后,就没有后续旅游者了。

  从某种意义上来说,这些担心并不是没有道理。

  首先,关于人员的安全性,商业载人飞行与政府载人航天计划完全不同。政府载人航天计划花的是纳税人的钱,航天员上天是在执行国家任务,因此必须做到万无一失。但商业航天不同,游客是自费购票,具有承担风险的心理准备。参照商业航空的标准,游客与驾驶员、乘务员同生死,共同承担失事的风险,且有保险公司设立保险。因此,商业太空旅游项目,具有比政府载人航天任务更高的风险承受能力。不会因为个别任务的失败,造成整个市场受到毁灭性的影响。

  其次是关于成本,这确实是一个非常重要的问题。对政府载人航天任务而言,为了确保万无一失,在研制过程中,从设计、试验到生产都做了最全面的考虑,包括大量的同构和异构冗余设计,各种加严的地面试验,以及多种规避风险的措施等,所有这些往往都是不计成本的,这也是政府载人航天任务成本非常高的原因之一。目前国际空间站仍然对旅游者开放,但一次飞行的报价在5700万美元左右,居高不下。这样的高成本既不符合市场需求,也无法做到根据市场需求而调整,因此是无法持续的,根本不能建立起一个可以自我发展的商业生态。而目前维珍银河、蓝色起源和SpaceX,最主要的技术突破和创新,都是为了降低成本。它们分别采用了水平起飞水平着陆、单级单发动机火箭发射和陆上回收以及低成本多发动机并联和海上回收等不同的技术方案,做到了火箭和载人舱最大限度的重复利用。此外,维珍银河和蓝色起源,都采取了先飞到100千米附近的临近空间作为第一步太空旅游的方案,以最大限度地降低成本,和刚好能进入太空的门槛为目标,建立商业生态。促使载人太空旅游能够由简入繁、一步一个脚印地发展起来。

  在近地轨道开设太空旅馆

  将人送到100千米左右高度的太空边界,并获得几分钟的微重力环境体验,并不是维珍银河与蓝色起源2个公司创始人的最终目标。但是这个目标的实现,可以为他们建立起后续发展的基础。那么,他们后续的目标是什么呢?

  下一个目标,是近地轨道太空旅馆。在几百千米高的轨道上,以7.6千米/秒的速度运行,飞行器就不会因地球的引力掉下来,这也被称为第一宇宙速度。2020年8月,美国曾发布蓝皮书《太空探索的新纪元》,其中明确将近地轨道向商业太空旅游开放。也就是说,美国商业公司可以自行建造近地轨道的太空旅馆,并在那里开展太空旅游业务。

  这将是一个什么样的旅馆?首先它不会是国际空间站那样庞大的科研设施。其次,太空旅馆或许会通过自旋来制造人工的重力(实际上是自旋带来的离心力)以避免微重力环境对人的生理影响。这里必须要说明的是,太空旅游的目的不是为了体验微重力,相反应尽可能使旅客避免长时间处于微重力环境,这可能是太空旅游必须要考虑的因素之一。

  微重力的环境一定会出现在载人飞船入轨后以及与太空旅馆对接的前后。但是,一旦旅客进入太空旅馆,就应该摆脱微重力环境,尽情地观赏地球和深邃的宇宙的景色,而不至于因微重力环境产生眩晕、呕吐等生理反应,影响在太空中有限的几天度假时光。

  更远的目标是开展商业月面旅游

  在近地轨道太空旅游的基础上,月球旅游会很快地发展起来。应该说,如果仅是环月旅游,目前人类的技术完全可以做到。SpaceX就以1.7亿美元的价格将一艘飞往月球的星舰飞

  船(Starship)出售给了日本富商前泽友作,飞行任务预计在几年后实施。但那是从地球直接起飞,绕月球飞行数圈,再飞回地球。而比较容易的做法是以一艘来往于地球近地轨道旅馆和月球轨道之间的穿梭飞船接送旅客到月球实施环月旅游。

  该飞船可以在月球轨道附近加注在月面上生产出来的燃料。这样比将燃料从地球表面带上来要便宜得多,可以极大地降低成本。但前提是要完成从月壤中提取燃料的技术和在轨加注关键技术的突破。幸运的是,这两项技术正是世界上很多新航天企业正在努力的方向。

  更远的目标,则是在月面上建设月球旅店,开展商业的月面旅游。

  通过持续多天的近地轨道旅游,以及飞往月球的环月旅游,人类已经可以获得更大的视野。在国际空间站上,就有一个360度的全景观察窗。这次蓝色起源公司的载人飞船上为每一位乘客安排了一个高度达1米的大观景窗。所有进入过太空的航天员,对从太空欣赏地球的美景都有难忘的经历。特别是那27位阿波罗航天员,他们对从那么远的距离欣赏地球有过很多论述:在那个距离上,你已经看不到任何国家的边界,也听不到任何喧闹和争吵,地球就是一颗蓝色的美丽行星在那里孤独的旋转,那是我们人类的家园。我们人类或许是太阳系当中唯一的智慧物种,我们有责任将地球家园保护好,让人类创造的灿烂文明得以永续发展。

  在2021年7月20日,这一切美好篇章的第一页已经翻开。

  (作者系中国空间科学学会理事长、中国科学院国家空间科学中心研究员)

■今天,对全球开放!

这是一封来自“中国天眼”的邀请函——
3月31日0时起,
向全球天文学家征集观测申请。
7月20日公布评审结果,
8月开始安排观测时间。
500米口径球面射电望远镜(FAST),
被誉为“中国天眼”,
是世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜,
能望穿百亿光年。
自2020年1月11日对国内开放运行以来,
这一具有自主知识产权的重大科研基础设施,
运行稳定可靠,
已发现300余颗脉冲星,
并在快速射电暴等研究领域取得重大突破。 
创新绝不是关起门来!
“中国天眼”向世界全面开放,
彰显了中国与国际科学界充分合作的理念。
在开放合作中,中国的科学重器,
将更好地发挥效能,促进重大成果产出,
为全人类探索和认识宇宙作出贡献。
世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜
被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜FAST由我国已故天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成,于2016年9月25日落成启用,进入调试期。2020年1月11日,FAST通过国家验收,正式开放运行。

FAST具有我国自主知识产权,是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。从2016至2020的四年时间里,它已发现脉冲星超240颗。而自1967年发现第一颗脉冲星至今的50多年里,人类一共发现的脉冲星也只有2700多个。FAST还可以发现一些早期的星系活动迹象,有利于发现行星恒星的运动轨迹及发展轨迹,窥探宇宙起源的奥秘。

“如何把一个看似天马行空的设想做成国之重器?FAST望远镜建立在贵州的一个山区里,大型设备没有办法进场,所有的技术专门为它设计。那是一百多人的工作团队,用了26年的时间堆积起来。它在今年1月11号正式通过国家验收,最终的技术指标就是灵敏度可以达到2600,我们提升了至少一个数量级。这个灵敏度具有统一的意义,我们是第一次站在人类事业最前沿探索宇宙奥秘。”——中国天眼(FAST)总工程师姜鹏

12月26日,“聚力新征程,筑梦十四五”——第五届“中国制造日”全国主会场活动在北京举行,姜鹏作主旨演讲。

FAST的反射面面积大约与30个标准足球场相当,其巨大的反射面能根据天体的位置实时地主动调节形状。

随着性能的提升,FAST的科学潜力逐步显现。同时,FAST还有能力将我国深空探测及通讯能力延伸至太阳系边缘,满足国家重大战略需求。

缅怀“天眼之父”南仁东
人们了解FAST,远远多过了解南仁东。他不在意这些,他不爱应酬,不愿意被关注,只想踏踏实实地“做点事情”。
但他也有高调的时候,那是为了FAST项目。
时间回到1993年。在日本东京举行的国际无线电科学联盟大会上,科学家们提出,在全球电波环境继续恶化之前,人类应该建造新一代射电望远镜,接收更多来自外太空的讯息。
听到这个提议后,时近50岁的南仁东兴奋不已:“如果能抓住这个时机,中国的天文学研究就有可能领先国际几十年。”
一向低调的他坐不住了,主动跑去推开中国参会代表吴盛殷的门,激动地说:“咱们中国也建一个吧!”
然而,对于上世纪90年代初的中国,这个500米口径球面射电望远镜的建造计划大胆得近乎疯狂,无论地质条件、技术条件还是工程成本都难以达到。因此,几乎所有业内专家都不看好这个项目,甚至有人认为是天方夜谭。
尽管如此,天生倔强又爱迎接挑战的南仁东决定坚持这个计划。
于是,南仁东开始自掏路费,到处“化缘”。从东北到东南再到西北,他一家单位一家单位去谈。最终,在他的努力下,厚厚的立项申请书上出现了20多个合作单位的名字。
2007年7月,历经十几年,FAST作为“十一五”重大科学装置正式被国家批准立项。

他随性不羁,却被一个项目拴住22年

在国家天文台研究员陈学雷的记忆中,南仁东是一个随性不羁的人。很难想象,这样的他会被一个项目拴住,而且一拴就是22年。
上世纪90年代初,南仁东辞去日本的高薪工作,义无反顾地回到祖国筹建FAST工程项目。
FAST工程建设的艰难程度远超想象,它不仅涉及天文学、力学、机械工程、结构工程、电子学,甚至涉及岩土工程等几十个不同专业领域,且关键技术无先例可循,关键材料急需攻关,现场施工环境也异常恶劣复杂。
为了给FAST项目选到合适的台址,从1994年到2005年,南仁东每天翻山越岭,走遍了贵州上百个窝凼。

在漫长的22年里,南仁东通过自己的坚持和勤奋,带领同事们一起解决了许许多多具体的技术问题,硬是将梦想变成现实。
2010年,FAST面临近乎灾难性的风险——索网的疲劳问题。对当时购买的10余根钢索结构进行疲劳实验,发现没有一例能满足FAST工程的使用要求。
那时,台址开挖工程已启动,由于索网疲劳问题解决不了,反射面的结构形式迟迟定不下来。南仁东顶着巨大压力,天天与技术人员沟通,想方设法在工艺、材料等方面寻求解决途径。艰辛的技术攻关过程持续近两年,在经历了近百次失败后,南仁东团队终于研制出满足FAST要求的钢索结构,化解了这个对FAST最具颠覆性的技术风险。

他成就很大,但从来都把自己看得很小。

在日常工作和生活中,南仁东对同事和学生们都很随和,平易近人,跟谁都像是处了好几十年的老友一般,可以互开玩笑,也可以敞开心扉。
但如果碰到对FAST工作不够认真的人,他会毫不留情地批评,脾气“坏”得很。虽然南仁东对工作要求极严,但他并不专横,重要的技术决策,他也愿意听取技术人员的意见。
2015年,已经70岁的南仁东被查出罹患肺癌,但他并未因此放下手头的工作,必要时还是毫不犹豫地奔赴现场。就在生命的最后几个月,他依然密切关注着FAST的每一项进展。
百折不挠,千锤百炼。2016年9月25日,“中国天眼”终于在贵州告成,成为举世瞩目的工程奇迹。它的建成将为探索宇宙奥秘提供独特手段,为基础研究、战略高技术发展和国际科技合作提供世界领先的创新平台。
9月15日23时23分,500米口径球面射电望远镜(FAST)首席科学家、总工程师、中国科学院国家天文台研究员南仁东的生命,永远定格在了这一刻。
遵照南仁东的遗愿,丧事从简,不举行追悼仪式。他的离开,也如他生前一般低调。
他不希望被人们记住,但人们又怎会忘记他的卓越功绩?
9月16日清晨,当南仁东逝世的消息传开,在他那间位于国家天文台A座3楼的办公室门口,同事们自发地摆上鲜花,路过的人也都会停下来深深鞠上一躬。网络上,大家也用各自的方式表示悼念。
“天眼”,是他留给祖国的骄傲。

为了星辰大海他们百折不挠、披荆斩棘
致敬南仁东!
致敬为大国重器付出努力的所有人!

这个人有个主张(自己也承认自己也属于自以为是的人)即:个人、集团和人类社会要想又快又好的发展,必须要沿着真理道路(文明轨道)往前走,才能走出太阳系,否则,等待人类的…
真理的本义是指具有重要意义的大道理,个人、集团或社会违反真理运行就会受到不同程度的损害、损失、灾难。
从古至今,不同的人、不同的学派、不同的时代的人给真理下的定义是不尽相同的(因为人的主观色彩斑斓)。
他认为真理应该包括这样一些内容(要素):1.热爱自然2.热爱生命(有害细菌、病毒除外)3.热爱科学4.友善5.大气6.团结7.公平、公正8.热爱健康9.勇敢(勇敢的追求真理)10.真诚11.守信12.坚强、坚韧(沿着真理道路坚持走下去)。
真理的另一个称呼叫文明,文明可以理解为善思(好思想),善言(文明的语言),善行(沿着文明轨道运行的工作、生活态度及其行为)。
真理的几个要素之间是相互关联、相互为用,不应自相矛盾。
个人或集体只要沿着文明轨道运行便会走的又好又稳又快。
整个人类社会都沿着真理轨道运行,人类就有希望突破太阳系,去做银河系列的主人。
人类不努力进步,亦步亦趋,慢慢前进,等待我们的应该是不太理想的结局甚至是大灾难。2018年原创,2021年3日9日修改,作者:温成元。


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