飞出地球

   千百年来，人类一直向往能插上翅膀，飞出地球，探索宇宙的奥秘。在古代，嫦娥奔月的神话表达了人们飞向月球的愿望。 李白曾在诗中写道："俱怀逸兴壮思飞，欲上青天览日月"。 但是，当时科学技术落后，脱离地球的引力束缚去太空旅行只是一个难圆的梦。

  斗转星移，岁月如梭。人类经过不断开拓进取和不懈努力，科技发展日新月异。1923年 H. 奥伯特论述火箭飞行原理的经典著作《飞往星际空间的火箭》出版，齐奥尔科夫斯基在1924年论述多级火箭的专著出版。火箭靠自身的燃料燃烧喷出气体的反作用力飞行。人类要进行星际探索，就必须借助于火箭。如果物体达到7.9千米/秒的速度，就可以围绕地球运行而不落下来，这时，它的离心力等于地球的引力。这个速度就是第一宇宙速度。如果速度达到11.2千米/秒，我们就称它为第二宇宙速度，可以摆脱地球引力束缚在太阳系内飞行，但不能摆脱太阳的引力控制。当速度大于16.7千米/秒的速度，就可以飞出太阳系了，这就是第三宇宙速度。

   1957年10月4日，前苏联第一颗人造卫星上天，拉开了人类航天时代的序幕。第一位进入太空的人，就是大名鼎鼎的前苏联宇航员加加林。1961年4月12日，他乘坐"东方号"宇宙飞船环绕地球飞行一圈，历时108分钟，写下了人类航天飞行的新篇章。

    月球是距离地球最近的天体(约38万公里)，是人类进行太空探险的第一站。前苏联1959年发射的月球2号探测器在月球着陆，这是人类的航天器第一次到达地球以外的天体。同年10月，月球3号飞越月球，发回第一批月球背面的照片。1970年发射的月球16号着陆于丰富海，送回地球100克月球土壤。

    美国人也不甘落后，在20世纪60年代开始了雄心勃勃的征服月球的"阿波罗"计划。 它的目的就是登上月球进行实地考察。在此之前的1961年到1967年间，9个"徘徊者"探测器, 7个"勘探者"探测器以及5个月球轨道器先后对月球进行考察。它们拍摄了照片并分析了月球的土壤，为登上月球做准备。 紧接着，"土星"5号运载火箭先后向月球发射了17艘"阿波罗"飞船。其中，"阿波罗"1－3号是试验用的飞船，4－6号是无人飞船，7号飞船载人绕地球飞行，8－10号载人绕月飞行，11号至17号是载人登月飞行。让我们来重温当时激动人心的场面吧！

    1969年7月16日，美国"阿波罗11号(右图）"飞船，载着阿姆斯特朗，奥尔德林和柯林斯三人在美国肯尼迪航天中心升空，飞向月球。到达了月球轨道后，由柯林斯驾驶飞船绕月飞行，而阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶登月舱于7月20日在月面静海降落。阿姆斯特朗第一个登上月球。他说出了下面这段意味深长的话："对于一个人来说，这只是一小步； 但对人类来说，这是巨大的一步。"他们在月面上进行实地科学考察，并把一块金属纪念牌插上月球，上面镌刻着"公元1969年7月，来自行星地球上的人首次登上月球。我们是全人类的代表，我们为和平而来。"他们在月球上安装了测量月震的月震仪，采集了月球岩石和土壤。在完成月面考察任务以后，进入登月舱，离开月球回到月球轨道上的指令舱中，与柯林斯汇合后开始返回地球，完成了这一史无前例的航天飞行。在此之后，又有5次成功的登月飞行，宇航员们总共在月球上停留了约300小时，使人们对月球的认识大大加深了。

    1994年，美国发射了"克莱门汀"号无人驾驶飞船，对月球进行了新的地貌测绘，为在不久的将来建立月球基地和月基天文台作准备。

    1998年1月6日发射升空的"月球勘探者"(左下图），携带中子光谱仪探测氢原子。最终发现在月球两极的盆地底部存在水。

    人类对于未知世界的探索是永无止境的。人们并不满足于对月球的了解，目标又转向了太阳系中的大行星。我们先来介绍空间探测器对金星的考察。

    金星的半径、质量、密度等与地球接近，是地球的姐妹行星。人们对它的兴趣很大，然而，地面观测所得的资料比较贫乏，对金星的研究充满了未知数。航天器可以使人们了解它更多的信息。在经历了最初的几次探测器发射失败后，终于逐步揭开金星神秘的面纱。1962年美国发射的水手2号从距金星35000千米处飞过，实现了航天器首次飞越行星，同时发现了金星有400度的高温。1969年至1981年，前苏联的金星5号至14号探测器先后在金星表面着陆成功，执行了多项科学考察任务，包括拍摄金星表面照片、了解大气的成分、温度、压力等。美国1978年5月20日发射的先驱者－金星1号经过长途跋涉，于同年12月4日到达金星并围绕它飞行， 用雷达探测金星地形。先驱者－金星2号到达金星后放出4个探测器，在落向金星的过程中，了解大气、云层、磁场等数据。1989年美国发射的"麦哲伦号"探测器又运用综合孔径雷达对金星表面进行探测。这些探测使我们了解到金星的磁场很弱，表面气压是地球海面气压的90倍等情况。另外，一个有趣的现象是金星12号在距离金星表面10公里时探测到闪电，着陆后又多次记录到闪电。

    距离太阳最近的就是水星了。美国发射的"水手10号"（右图）飞船在考察了金星之后，3次飞临水星。它发现了水星的磁场和磁层， 探测了水星大气的主要成分是氦。飞船上的两个摄像机拍摄了多幅图象，揭示了水星地形，有大量的陨石坑和盆地。

    火星的名字"Mars"是战神的意思。它在天空中呈现红色，使人们联想到血和战争。火星很像地球，有坚硬的表面和四季的交替。当初人们用望远镜观测它时，发现了火星上的许多条纹，这些条纹曾经被人们认为是火星人挖掘的运河，同时它还拥有随四季变化的极冠。因此，人类对探测火星一直抱有浓厚的兴趣，希望在上面发现火星人。在人类进入航天时代以来，已经有20多艘飞船执行探测火星的任务了。星际探测是充满曲折的。1962年前苏联发射的"火星1号" 、"宇宙21号"和美国的"水手3号"均遭到了失败。然而失败是不能阻止人类探索大自然的脚步的。1964年1月28日发射的"水手4号"经过长途跋涉，于1965年7月14日在距离火星的一万公里高空掠过，获得了第一批火星照片。1974年，前苏联发射的"火星5号"宇宙飞船首次拍摄了火星的彩色照片。美苏又发射了绕火星运动的轨道器，更加详细地了解这颗行星的情况。

    "欲穷千里目，更上一层楼"。1976年，美国的海盗1号和海盗2号登陆器（左图）更进一步，分别在火星上降落，并在降落的过程中，测量了大气温度的分布情况， 火星大气压的情况。火星上有干涸的河床，有流水冲击的特征，这表明在过去有过大量的水。那么，火星上有没有生命呢？海盗号飞船作了几种实验，结果表明没有光合作用产生的物质交换，火星大气和表层物质中没有有机分子。摄像机监视了火星上有无生命活动的迹象，结果令人失望。可以这么说，火星表面现在没有生命，或者更严格的说，没有与地球上类似的生命。

    人们不仅对火星感兴趣，也对火星的两个卫星感兴趣。在1988年，7月7日和7月12日，前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕火卫一飞行并着陆。

    到最近几年，随着科技的飞速发展，人们可望在下世纪初直接登上火星进行实地考察，彻底弄清火星生命问题。因为它是太阳系中最有可能存在生命的星球。在人类踏上火星之前，将进行一系列的准备。

    1993年美国"火星观察者"探测器在进入环绕火星的轨道之后，与地球失去联系，导致计划失败。

    1996年12月，美国又发射了"火星探路者"探测器，经过7个月的星际飞行，在火星的阿瑞斯平原着陆。火星探路者携带了一个六轮小车，可以在火星的表面漫游，因而叫做火星漫游者，价值2500万美元。它分析了火星岩石和土壤。照片证实了海盗号的结论，火星上曾发生过大洪水。

    1996年11月美国发射了"火星全球勘测者"，在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波，经过火星大气后到达地球，由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。

    1999年1月3日，火星极地着陆器（右图）发射成功。然而，在飞行了11个月并登陆到火星上以后，就与地面失去了联系，宣告了这次航天活动的失败。

    欧洲空间局计划于2003年发射"火星快车"探测器考察火星，这标志着欧洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成。轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003年至2007年间开展的火星探测活动。

    从火星再向外，就是行星之中的庞然大物-木星了。美国的"先驱者10号"1973年12月4日在木星附近飞过，传来了木星和木卫的照片。它最后在1983年越过海王星轨道后成为飞出太阳系的第一个人造天体。接着，"先驱者11号"、"旅行者1号"（左图）、"旅行者2号"（右下图）也相继飞越木星和木卫。在旅行者飞船拍摄的木星黑夜半球的图象上可以看到极光。有趣的是，在木卫一上发现了正在喷发的火山，喷发的高度达到30公里， 速度是每秒几百米到1公里。伽利略号飞船（左下图）观测的结果显示木卫二和木卫四表面之下存在液态水海洋，有可能有生命存在，这无疑是一个令人兴奋的消息。

    "旅行者1号"飞船还发现了土星有射电辐射，频率在3千赫到1.2兆赫之间。1986年1月，"旅行者2号"（右图）飞船又测出天王星的自转轴和磁轴有很大的交角，达60度。飞船还拍摄了天王星卫星的照片，然后又拜访了海王星，发回了照片。

    值得一提的是，"先驱者"10号、11号携带了相同的地球名片-镀金铝板，上面有一男一女的裸像，以及太阳与九大行星位置的图象，同时表明它是从太阳系中第三颗行星上飞出去的。"旅行者"1号和2号探测器，各自带有一套"地球之声"的唱片，唱片上有照片、60种语言的问候语、35种各类声音和音乐。其中包括中国长城和中国人家宴的照片，粤语、厦门话和客家话，音乐中有中国的"流水"。人类希望有朝一日它们能被"外星人"收到。

    宇宙飞船不仅仅用于对太阳系内的大行星及卫星进行近距离观察。1985－1986年哈雷彗星回归过程当中，有5艘飞船对它进行了近距离观测，有许多令人惊奇的发现。例如，哈雷彗星的核并非人们想象的球状，而是椭球状，气体和尘埃从核的表面几个活动区域喷出。

    欧洲空间局计划对7个短周期彗星进行空间探测。它们是"深空1号"（DS1）计划、"星尘"计划、"等高线"计划、"罗塞塔"计划、"深空4号"（DS4）计划。其中DS1和DS4计划是与美国国家宇航局合作的。

    于1998年10月发射的"深空1号"（右图）飞船，将飞越小行星3352号McAuliffe、火星、以及威尔逊－哈林顿彗星。飞船与彗星将于2000年6月相遇。DS1将以约15公里/秒的速度距彗核约500公里处飞过，对彗发、彗核进行观测。它首次采用了离子发动机。

    "星尘"在1999年2月发射，飞向怀尔德－2彗星，并将首次带回珍贵的彗星样品。

    "罗塞塔"将于2003年发射，对Wirtanen彗星及其环境进行长达近两年的仔细研究。9年之后，飞船与彗星相遇，总重20公斤的仪器将降落在彗星表面。这些仪器将采掘彗星表面和近表面样品进行研究，并用声波法探测彗星内部结构，研究周围等离子体与太阳风相互作用等。

    "深空4号"飞船将于2003年4月发射，于2005年12月进入环绕Tempel 1彗星的轨道，并于2006年4月将着陆器送上彗星表面作实验。最后，将彗星表面下不同深度的物质分装在3个不受外界影响的密封金属罐内，由着陆器的上半部将样品送回飞船。飞船于2010年5月将样品送回地球。

    宇宙飞船不仅频频远征，在近距离的地球轨道上也有许多卫星在为人类执行不同的任务。例如，通讯卫星及时传播世界上的讯息，资源卫星为人们寻找矿藏，气象卫星使天气预报更准确，军事卫星却使现代战争延伸到了太空。在1981年发射了世界上第一颗红外天文卫星。对于天文学上有重要意义的事件是1990年4月25日由美国"发现"号航天飞机送入太空的哈勃空间望远镜(HST)。它的目的是探测宇宙深空，了解宇宙起源和各种天体的性质和演化。尽管HST耗资21亿美元，但对天文学特别是天体物理学的推动是巨大的。在空间放置望远镜可以摆脱大气的干扰，没有大气消光的问题，同时因为没有大气，设计的望远镜可以达到衍射极限。它的镜面不受重力的影响，不会变形，望远镜有极高的分辨率。它是人类的千里眼，探索宇宙奥秘的利器。

    以上提及的主要是美国和俄罗斯在航天领域取得的成就，那么，我国的情况是怎样的呢？

    我国在航天领域也有举世瞩目的成就。中国老一代航天科技工作者发扬中华民族勤劳智慧的传统美德，坚持独立自主、艰苦奋斗的方针，研制出了"长征一号"火箭，于1970年4月24日在酒泉发射了我国第一颗人造地球卫星-东方红1号，从此进入了航天大国的行列。

    建国50年来，我国航天工业取得了长足的进步。让我们来简要回顾我国的航天历史吧。1964年7月19日，成功发射了一枚生物火箭。1966年10月27日，导弹核武器发射试验成功。1975年11月26日，发射了一颗返回式人造卫星，3天后卫星按预定计划返回地面。这使得我国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1980年远程运载火箭发射成功。2年以后，潜艇水下发射运载火箭获得成功。1984年4月8日，我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功。1986年2月1日，我国发射了一颗实用通信广播卫星。20日，卫星定点成功。这标志着卫星通信进入实用阶段。1988年9月7日，中国发射了一颗试验气象卫星"风云1号"。这是我国自行研制和发射的第一颗极地气象卫星。1990年4月7日，我国的"长征3号"火箭把美国制造的"亚洲一号"通信卫星送入预定轨道，取得了为国外发射卫星的成功。中国载人航天工程1992年启动。1999年11月20日，在酒泉卫星发射中心用运载火箭发射了"神舟号"试验飞船，21日在内蒙古安然着陆，为我国的载人航天事业迈出了重要一步。载人航天技术是航天领域中技术难度最大的，在此之前，只有美国和俄罗斯掌握该项技术。在2010年以前，我们的宇宙飞船将有可能访问月球。2020年左右，我们将建立自己的空间站。然而，在取得累累硕果的同时，我们应该清醒地看到与美、俄两国存在差距，特别在星际探索领域有较大差距。我们期待我国航天工业再接再厉，创造新的辉煌！

    到目前为止，人类只登上了月球，这不能不说是一个小小的遗憾。展望21世纪，人类将插上科技的翅膀，在更加广阔的宇宙空间纵横驰骋！