启发青少年的科学奥秘故事(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-05-19 02:00:53

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作者:竭宝峰

出版社:辽海出版社

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启发青少年的科学奥秘故事

启发青少年的科学奥秘故事试读:

前言

青少年朋友,科学人人都向往,可是你究竟了解多少科学的奥秘呢?光线能像水一样弯曲地流动,随手扔针居然得到了圆周率,机器人受不了人的折磨自己逃跑了,巨石竟然怕人挠痒痒,裙子能爆炸,小鸡也会得脚气病,植物也有各种血型,一束玫瑰传递了43年才到恋人的手中……这些话题是否让你倍感惊奇呢?

科学的世界奇妙无穷,处处都有令人惊奇的神秘发现。有的是貌似简单的现象,却蕴含着深奥的科学知识,甚至至今仍无法解释,有的是貌似纷繁芜杂的现象,其背后隐藏的科学知识竟然是如此简单!或许,看完本书,你除了羡慕先行者的天才、勤奋和运气外,也会幻想有朝一日自己也能有惊人的发现,因为惊奇很可能时刻都围绕在你身边。

本书从自然科学、理论科学到应用科学,涉及了广阔的科学领域。我们精选了若干个内容各异的惊奇故事,把更多意想不到的科学探索内情,生动地告诉你。在故事的编排上,我们摒弃了以往科技史式的教条罗列,而是依照每个探秘故事吸引力的强度,调整了其先后顺序,希望能给读者带来更多的阅读享受。

本书虽然不能穷尽所有的科学探秘故事,但我们相信,它能给广大读者带来各种启发,让读者从这些惊奇的探秘故事中找到阅读的乐趣,学到知识。但愿本书能够成为读者喜爱科学、学习科学、投身科学研究的“催化剂”。

任何现象的背后都有学问,更多的科学道理在等待你去发现,睁大你的眼睛,在惊奇中展开一次科学探秘之旅吧!“相信上帝,太阳绕地球转;相信科学,地球绕太阳转。”本书是献给尊重科学、学习科学,创造科学的青少年。过去培根说:“知识就是力量。”今天我们说:“科学就是力量。”科学是智慧的历程和结晶。从人类期盼的最高精神境界讲,朝朝暮暮沿着知识的历程,逐步通向科学的光辉圣殿,是许多有志于自我发展的青少年晶莹透明的梦想!《启发青少年的千万个科普故事》共分三册:《启发青少年的科学奥秘故事》《启发青少年的科学追求故事》《启发青少年的科学探秘故事》。

本书由竭宝峰任主编,王娟、李天民任副主编,参加编写的有王江华、张静、李艳花等同志。

我们的愿望是:让年轻人巡礼前人重大的科学发明历程,实实在在地激发起进一步创造发明的欲望和灵感,给这个尚在建设之中的世界带来智慧的光芒!这权且作为我们细心阅读科学文明史的一点体会,以求有助于社会,兑现顾炎武所说的那句名言“国家兴亡,匹夫有责”。但愿让科学的智慧之花绽开年轻人的精神家园。

第一章 天外探秘

宇宙运动的第一推动力

哈雷是一个虔诚的基督教教徒,而牛顿却因为发现了三大定律,而与哈雷的看法迥然不同。他们经常在一块辩论。

有一天,牛顿到哈雷家做客,发现哈雷的客厅里放着一个精美的太阳系模型。牛顿一眼就喜欢上了这个模型。这个模型实在是非常奇妙,只要用手一拉上面的拉杆,6大行星(当时只发现了6个大行星)便开始自转,并且绕日公转。牛顿对这个模型有点爱不释手,问哈雷:“这个太阳系模型是谁制造的呢?”哈雷想了想,回答道:“它是自然存在的。”“不可能。”牛顿反驳道,“这么奇妙的模型肯定是出自哪个能工巧匠之手,它怎么可能是自然存在的呢?”哈雷反问道:“这个模型比起现实中的太阳系不知道要粗糙多少倍,你既然认定这个模型是出自能工巧匠之手,为什么就不相信现实中的太阳系出自一个更高智慧的生命之手呢?”

牛顿听了哈雷的问话之后,陷入了沉思。他想到自己的三大定律,并发现了一个问题:地球之所以能够绕日公转,那是因为太阳的引力与地球公转产生的离心力达到了平衡。但是,地球的公转要想启动,那么就必须首先给地球一个力,不然的话地球无法转动。在地球绕日公转之初,是谁给了地球这个力呢?牛顿百思不得其解,于是提出:现实的世界这样井井有条,是否真的存在一位无所不在的上帝?是否是上帝给了地球这个力呢?

后来,牛顿认为:上帝是宇宙运动的第一推动力。当然,现在看来,这个观点显然是错误的,但是牛顿的疑问,为天体物理学的发展奠定了基础。之后爱因斯坦的理论,以及大爆炸的理论,都得益于对这个问题的思考!

发现小行星

很多年以来,科学家们在研究太阳系里各个行星的轨道时,发现了一个有趣的现象:行星并不是随随便便散落在太空的,而是非常有规律地分布在太阳的周围。行星们似乎是在排队一样,彼此之间的距离都成一定的比例。

1766年,德国有一位中学教师提丢斯,发现当时已知的水星、金星、地球、火星、木星、和土星这6颗行星与太阳的平均距离有一定的规律,它们可以用有趣的数列来表示。如果把水星距太阳之间的平均距离看作是1个单位,那么金星与太阳之间的平均距离就是1+3/4个单位,地球与太阳之间的平均距离是1+6/4个单位;火星是1+12/4;木星是1+48/4;土星是1+96/4。对这个数列,如果我们仔细地观察,就会发现,每项后面的数都是前项后面数的两倍,但是火星和木星之间,却是四倍!于是,科学家们推测,在火星和木星之间,肯定还有一颗行星存在着!

天文工作者对火星和木星之间进行了大量的观测,直到1801年1月1日,意大利的天文学家终于发现了这颗躲藏起来小行星!天文学家们在高兴之余,却仍然感到有点失望,因为这颗行星出奇地小,和其他的行星根本不能同日而语。一年之后,惊奇的事情发生了,德国人又发现了第二颗小行星。

随后,第三颗、第四颗小行星先后被发现……在整个19世纪,天文学家们共发现了400颗以上的小行星。而随着科学技术的发展,到目前为止,天文学家发现的小行星已经有2000个以上!原来,在火星和木星之间,存在着一个小行星数量众多的小行星带。

百年不遇的金星凌日

金星凌日的天象是十分罕见的,从1882年12月6日发生后,到2004年6月8日才再次出现,整个20世纪中没有发生过一次!所谓金星凌日,就是金星从地球与太阳之间经过,人们在地球上可见到一个小黑点徐徐穿过太阳表面。天文学中,往往把相隔时间最短的两次金星凌日现象分为一组,这两次凌日现象间隔8年,但两组之间的间隔却长达100多年。幸运的是,在2012年6月6日,我们将看到本世纪最后一次金星凌日!

1761年的凌日观测过程中,俄国著名学者罗蒙诺索夫将望远镜对准太阳,仔细观察了金星在日面的移动现象,见到金星进入和离开日面的时候,日面圆边都会抖动一下,由此他意识到这是金星存在大气的表现,断言金星四面被大气包围着。他因而成为了第一个发现金星上有大气存在的人,这也是人类首次知道其他行星也有大气存在。

同时,一位名叫勒让提的法国天文学家为了观测金星凌日,不远万里来到印度。6月5日,他在印度洋上的一艘船上进行了观测。由于风浪较大,船晃动得非常厉害,他得到的观测资料没有任何科学价值。勒让提没有灰心丧气,他知道8年后还可以看到下一次凌日,于是就耐心地等待。终于,1769年6月3日到来了,可就在金星走进日面前的十几分钟,突然天上下起了大雨,把勒让提浇得像个落汤鸡。等雨停了,凌日也已结束了。这意外的扑击使他心灰意冷,一度病倒在床,幸亏当地居民悉心照料,才使他逐渐好起来。1771年,当勒让提两手空空返回故土时,惊讶地发现亲属们已瓜分了他的财产,连科学院院士的位置也为他人补缺了。勒让提最后落了个一无所有的下场。

业余研究者发现天王星

英国天文学家赫歇尔,从小过着非常贫穷的生活,长大后一度以演奏音乐谋生,收入十分微薄,只能勉强糊口度日。

1774年的夏天,赫歇尔和他的弟弟妹妹一共三人,组成了家庭望远镜制作“工厂”。三个人劲头十足,分工合作,开始了自制望远镜的工作。赫歇尔在宫廷中的演奏结束后,一回到家,便马上换上工作服进行他的镜面磨制工作。他不分寒暑地磨制镜面,时常磨到饥肠辘辘也不肯停手,就让妹妹给他喂饭吃,疲倦了,就让妹妹在一旁为他朗读小说。他就是以这种努力不懈的精神,在贫困的生活中始终坚持磨制镜面。1776年5月1日,一架2米长的反射望远镜在他们三人的苦战中诞生了!

接下来便是第二步计划了,是要坚持天天进行天文观测。赫歇尔非常珍惜每一个可以进行观测的晴夜,常常是整夜地观测,到了第二天,还得拖着疲惫的身体到宫廷去演奏,以便换来日常生活费用。晚上不管回来多晚,只要天气晴好,他总是要打开望远镜,继续进行观测。妹妹始终跟在哥哥身边做观测记录,白天则进行整理归算。弟弟在哥哥指点下继续做磨制更大镜面的准备工作。就在他们进行巡天观测的第五个年头,一颗从来没有被人们发现过的新星出现在赫歇尔的望远镜里。

这颗新星就是后来人们非常熟悉的天王星。但在当时,人们却一直认为,土星就是太阳系的边界,金木水火土,外加地球,就是太阳系六大行星的全部!因此,天王星的发现在当时轰动了全世界,而人们却始终难以相信,这个巨大的发现,是一个没有受过正规教育的,不是以天文研究为正当职业的业余研究者发现的。

蟹状星云的发现

据中国历史记载,1054年7月,金牛座的天关星附近,出现了一次非同寻常的大爆发。这次大的星际空间爆发事件,留下了一大片形如巨蟹的发光的星云,即天文学界著名的蟹状星云。科学家后来知道,在未爆炸以前,那颗恒星(蟹状星云的前身)的亮度一度比太阳亮10倍。现在我们看到的蟹状星云,其实是这次爆炸的遗迹。

蟹状星云的名字得自于爱尔兰天文学家罗斯爵士。在1844年,罗斯爵士通过一架36英寸的望远镜,在金牛座的天关星附近发现这块外形像螃蟹的星云,所以把它叫做蟹状星云。随后科学家发现,蟹状星云的体积在不断扩大,其膨胀的速度高达1300千米/秒!蟹状星云始终发射着迷人的光彩。是什么天体在空中爆发,而产生了如此巨大的一片星云?它是从哪里获得的巨大的能量,近千年来持久不衰地发光,发出射电信号,发出X射线和Y射线?

1968年,科学家在该星云中找到了一颗中子星,并确信这颗中子星就是导致900多年前那场大爆发的恒星的“残骸”。根据空间轨道天文台的科学家估计,这是由于一个星球的能源耗尽,然后坍塌,再发生爆炸,产生超新星爆炸,最后变成了一颗中子星和一片星云。蟹状星云中央的中子星,被一团光亮的环包围着,这光环由高能量的粒子组成。科学家相信,蟹状星云的最高能量相当于四亿个太阳,在它周围50光年内的星球上,任何生命都会被这高能量消灭,幸而地球位于蟹状星云数千光年之外。

天文学家从这个星云中得出一个明确无误的启示:宇宙中可能产生我们怎么想象都不会过分的巨大爆发事件。

小人物发现海王星

19世纪40年代,科学家们通过计算得出,太阳系中还有一颗很大的行星没有被发现,而且这颗行星是一定存在的!全世界大多数天文学家都在为找出这个暗藏的行星绞尽脑汁。1846年9月23日,德国柏林天文台的老台长加勒收到一封从法国寄来的信,落款是一个陌生的名字:勒维烈。他拿出信来仔细一读,不觉大吃一惊:“尊敬的加勒台长:请您在9月23日晚上,将望远镜对准摩羯座6星之东约5度的地方,您就会发现一颗新星。它就是您日夜寻找的那颗未知行星。它小圆面直径约3角秒,并且以每天69角秒的速度后退……”

满头银发的加勒读完信后,不禁有点发愣。他心里又惊又喜,是谁这么大的口气,难道他已观察到这颗星了?不可能。这个不知名的小人物不可能有很好的观察设备,不可能有那么雄厚的技术力量,但是他又怎么敢预言得这样具体呢?

好不容易,加勒和助手们熬到天黑,便赶紧将望远镜对准那个星区,果然发现了一个亮点,和信中所说的位置几乎一样。他眼睛紧贴望远镜,一直看了一个小时,这颗星果然后退了大约3角秒。“哎呀!”这回加勒台长几乎跳了起来。那个陌生人竟预言得分毫不差!大海里的针终于捞到,加勒和助手们狂呼着拥抱在一起。几天后他们向全世界宣布:又一颗新行星被发现!它的名字叫海王星。

哥白尼的日心说创建300年来,一直是一种假说,即使其有百分之九十九的可靠性,然而毕竟是一种假说。而当勒维烈依据这个学说所提供的数据,不仅推算出一定还存在一个尚未知道的行星,并且还推算出了这个行星在太空中的位置的时候,哥白尼的学说就最终被证实了。

钟摆揭示了地球自转

1851年的一天,法国巴黎万神庙的圆顶上,吊着一根长60余米的金属丝,金属丝下方悬挂着一个27千克重、直径约30厘米的铁球。这个人们从来没有见过的超级大摆,在广场上悠然自得地摆动着,吸引了路过的人们驻足观看。

傅科,这个大钟摆的制作人,指挥5个人按照固定的位置站好,这5个人围成一个弧形,从摆球的最左边一直排到摆球的最右边。时间一分一秒地流逝,人们失去了耐心,人群中出现了少许骚动。就在这时,奇迹出现了。

一个站在最右边的人突然发现,原来就停在自己面前的钟摆已经很久没有晃到这儿来了。于是,他尖叫了起来:“这个钟摆有魔法啊!”人们一听,顿时蜂拥围在他的身旁,听他讲述他的发现。这个人兴奋地结结巴巴讲完,有些人立刻附和道:“的确是这样的啊,一开始那个大球还在我的眼前晃来晃去的呢,不过到了刚才,那个球就只能晃到我的身边而已了。”而有的人则半信半疑地盯着钟摆,想看看到底是不是有人在暗中操纵着“魔法”。

就在这时,傅科让大家走近钟摆,人们这才发现,摆的下端是一个尖头,正好从地板上掠过。由于事先在教堂地板上已经洒过一些沙子,摆的尖头就在沙子上划出了清晰的痕迹。从沙子上的痕迹可以看出,摆尖划出的记号在不断地改变方向。它扭转的方向和速率正巧符合巴黎的纬度,和该纬度呈非常严谨的函数关系。

傅科摆为什么能够演示出地球自转呢?简单地说,因为惯性。当地球开始转动的时候,因为地球是向东转动,而摆的惯性却始终是保持原来南北的摆动方向,这就产生了摆向西偏转的现象。可能很多人都玩过摆,却没有想到里面藏着这么一个天体运动的秘密。

惊天动地的通古斯大爆炸

1908年6月30日,印度洋上空晨曦微露。突然,一个巨大的火团从空中坠落下来,这个火团呈圆柱形,喷射出蓝白色的耀眼火光,照得人们无法睁开眼睛。不久,从西伯利亚中部的通古斯地区传来了—声震天撼地的巨响,巨大的蘑菇云腾空而起,天空中出现了强烈的白光,气温瞬间灼热烤人,爆炸中心区草木都被烧焦,70千米外的人也被严重灼伤,还有人被巨大的声响震聋了耳朵。爆炸造成附近居民惊恐万状,而且还波及远方的国家:英国首都伦敦的许多电灯骤然熄灭,一片黑暗,欧洲许多国家的人们在夜空中看到了白昼般的闪光;甚至远在大洋彼岸的美国,人们也感觉到大地在抖动……这就是历史上有名的通古斯大爆炸。

科学家们判断,如果这个物体再迟几小时撞击地球,这个爆炸就应该发生在欧洲,而不是人口稀少的通古斯地区,这样将会造成更大的人员伤亡。

那么,究竟是什么东西引起了如此巨大的爆炸呢?这个问题深深吸引着现代的科学家。20世纪30年代,苏联科学家曾经发表声明,宣称爆炸是一次巨大的陨星造成的,但他们起初并没有找到陨星坠落的深坑,也没有找到陨石,只发现了数十个大大小小平坦的洞穴,即使把钻头打到土层中进行探测,也没有找到陨石碎片。因此,人们开始意识到,通古斯大爆炸不像是陨石引起的。

二战以后,苏联物理学家卡萨茨夫访问日本后发现,广岛原子弹爆炸后的废墟和通古斯有着众多的相似之处。因此,卡萨茨夫产生了一个大胆的想法,他认为通古斯大爆炸是外星人引起的一场核爆炸。

当然,卡萨茨夫对于通古斯爆炸的见解也仅是一种假设。更多的人还是相信“陨石说”。

星系的发现

17世纪,望远镜发明了,让人们可以看清更遥远的物体。用望远镜来观测天空,人们又陆续观测到一些云雾状的天体,开始以为它们都是气体云,而且和恒星一样是银河系内的天体,所以称之为星云。到了18世纪,德国的天文学家康德等人猜测这些所谓星云应该是和银河系一样由恒星组成的天体系统,只是因为距离太远而分辨不出一颗颗的恒星来。如果把宇宙看作一个浩瀚的海洋,这些天体系统就犹如海中的岛屿,因而被形象地称为“宇宙岛”。

随着望远镜越造越大,人们可以看到这些星云的更细微处。正如康德他们所猜测的那样,星云在望远镜中分离成了一颗颗暗弱的星星。但是问题并没有完全解决,那就是,它们是银河系内的恒星集团,还是银河系之外的天体系统呢?

受望远镜技术的限制,人们一真没有办法明确得出结论。后来,天文学家发现了造父变星。它是一种特殊的星体,它的亮度随时间呈周期性变化。而且,造父变星的亮度越大,它的亮度变化周期也就越长,也即光变周期越大。因此,通过这个亮度和光变周期的关系,天文学家发现了测量星系距离的方法。

1924年,美国的天文学家哈勃在仙女座星云中发现了造父变星,推算出了它的距离,并计算出它是银河系之外的天体系统,并称之为河外星系。到这时,星系才算真正发现了。

从这一系列故事中,我们能够看出,许多发现都是一步一步逐渐得出结果的,而且可能在过程中会出现很多错误或者偏差,肯定会出现当时人们没有办法解决的问题。所以,这不仅说明天文学家们以后探索宇宙的过程将充满艰辛,同时也说明问题终究会有解决的一天。

脚夫发现了银河系的中心

现在,我们已经知道,太阳不是银河系的中心。但是,人们不知道的是,第一次明确提出科学依据,论证这个观点的,竟然是一名脚夫!沙普利原是美国南方山里面的一名脚夫。由于纽约天文台搬到了沙普利的家乡,工作人员便长期包下沙普利的骡子,进行搬运工作。几年过去了,新的天文台建好了,沙普利也就留在天文台工作了。

一天,沙普利正在整理他拍的星空照片,突然,一个想法闯进了他的脑海。沙普利想,如果所有的星星都是同样亮的,那么我们看到的星星亮度的不同,就可以代表它和我们之间的距离不同。星星其实都是一样亮的吗?当然不是。但幸运的是,星星数目巨大,所以从整体上说,星星是差不多亮的。基于这个想法,沙普利通过长期的观测,终于在1915年创立了造父视差法。根据这个方法,他测定了银河系内近百个球状星团的距离。1917年,沙普利用威尔逊山天文台2.5米望远镜,研究当时已知的100个左右球状星团。他统计出,其中三分之一在人马座内,90%以上位于以人马座为中心的半个天球上。于是他提出,各球状星团组成了银河系这个庞大的天体系统。这个系统的中心在人马座方向,太阳离这个中心约5万光年,所以太阳并不是银河系的中心。这一见解破除了把太阳看成银河系中心的传统观念,为建立银河系的正确图像跨出了革命性的一步。

从此,天文学家根据沙普利的研究成果,得出推论:银河系的中心有一个黑洞。因为在这个中心附近,我们可以观测到强烈的X射线辐射,而且红外辐射也特别强。一般来说,当物质高速旋转接近黑洞,即将被黑洞吞掉的时候,由于它运动的速度非常快,所以会辐射出强烈的X射线。

车轮转动与银河系自转

自行车的轮子在转动时,轮胎上的每个点的相对位置是始终不变的。但是,这和银河系又有什么关系呢?银河系难道也像车轮一样,是以这种方式运行的么?难道除了车轮的这种运行方式外,就没有其他的运行方式了么?

当然不是。太阳系内每个太阳以外的天体绕太阳所作的转动,就不是和转盘一样的形式,离太阳越远,转动周期越长。离太阳较远的冥王星转动一周约需248年,在这么长的时间里,离太阳最近的水星已转了近1000圈了!这种转动方式叫做开普勒转动。

科学家们判断,如果银河系是像转盘一样转动的,那么银河中的各个天体彼此的相对位置是不会变的,于是我们就看不出其他恒星绕银心的转动:如果银河系作开普勒式转动,那么恒星之间就应有相对运动,根据离银心位置的不同,转动的圈数也就各不相同了。

1926年,瑞典的林达布拉德通过观察,证明了银河系在绕人马座方向的银心普遍自转,表明了像转盘一样的转动方式,在银河系还是存在的。1927年,荷兰的奥耳特综合分析各种观测资料,得出银河系核球部分是刚体式的自转。也就是说,核球部分的转动方式和我们日常见到的车轮、轴承是一样的!但并不是说银河系的所有部分都是这么运行的,核球以外就是开普勒转动。根据这种转动方式的规律,科学家们测出太阳绕银心转一圈约需2.5亿年。

究竟科学家们在观察判断的时候,有没有受到车轮的启发?现在已经没有人能够说清楚了。但是,从银河系核球部分的转动方式,我们能够判断,其实宇宙运行的很多奥秘,在我们的身边就能够发现。

照片中找到的冥王星

与海王星比较起来,冥王星的发现则显得非常曲折。不少人曾仿效前人的方法,想从天王星和海王星所受吸引力的方向,来推测它的位置,但是结果一直让人失望。

冥王星是一颗比海王星还要远的星体,运行更慢。在海王星上看太阳,已不见太阳的圆面,仅看到一个光亮的点。落到冥王星上的太阳光很少,经它反射到达地球的光就更加微乎其微。正是由于冥王星又小,又暗,而且运行又慢,所以科学家们对它的研究几乎一筹莫展。

20世纪初,美国天文学家皮克林主张用照相的方法去搜寻这颗遥远的星体,由于拍摄位置的特殊性,这个历史性的任务就落在了汤博的肩膀上。而恰巧在这时,德国有一家仪器公司发明了更为先进的拍摄仪器和方法,这种仪器和方法能够在星象中看清楚某一颗星星位置的移动。汤博利用了这一仪器,耐心地坐在内视仪前,一张一张地观察底片。由于一张底片上星象很多,必须分成若干区,每一次只能校核十几个星点,在确认每一个星点都不跳动后才能通过。所以,任何微小的疏忽都可能前功尽弃。这项工作既要有耐心,还要有清醒的头脑。

直到1930年1月,汤博完成了金牛座40万颗星的检核工作,仍一无所获。下一个天区是双子座,这里靠近银河,暗星密聚,工作更是异常繁重。汤博日复一日,不间断地工作。1930年2月28日下午4时,他发现一个小星点,在相隔六天拍摄的两张底片上只移动了3~4毫米,同预计中的新星体又暗又慢的特点相符合。他欣喜若狂,但没有立即宣布这个发现。在以后的两个星期里,他又连续对该天区拍照,确认这是一个新星体后,于3月13日才将结果公布于世,这就是后人熟知的冥王星。

蚕食同伴的杀星

我们知道,宇宙中各颗星星之间相距十分遥远,它们相互靠近的机会很少。但经过长期的观测和研究,天文学家却发现星球之间也存在互相吞食、互相残杀的现象。科学家们把这类吞噬其他星球的星球,称为宇宙中的“杀星”。

20世纪80年代,美国天文学家就曾经发现过这种互相吞食的现象。主角是两颗已经进入衰亡期的恒星,这两颗恒星体积很小,可质量却要比太阳大很多。经观测发现,这两颗星星靠得很近,相互围绕对方旋转运动。其中一颗大的恒星,时刻都在吞吃比它小的那一颗星,一口一口,极其缓慢地,就像是一个老太太在喝着滚烫滚烫的稀粥一样,而且这个过程似乎还要更加缓慢一点。大恒星把小恒星的外层物质剥下来吸到自己身上,使自己越来越胖,体积和质量不断增大。而那颗被吞食的恒星,逐渐变得越来越小,现在只剩下一个光秃秃的星核,就像是被啃过的桃子,只剩下桃核了。

不但星体之间存在着互相吞食的现象,星系之间也在互相吞食和残杀。通过望远镜,科学家们观察到这样的现象:两个距地球约10亿光年的星系,大星系的直径为20万光年,小星系的直径为2万光年。两个星系之间的距离为32万光年。小星系被大星系的引力所吸引,围着大星系转动,同时,大星系不断地吞食着小星系,小星系里面的星星已散成带状,开始被大星系吸收。科学家们判断,大星系将在数十亿年的时间里继续吞食小星系。大约经过20—30亿年,小星系就会被大星系完全吞没,变成大星系晕轮周围的一抹拖痕。

科学家相信,星球之间和星系之间吞食的现象,对揭开星系和宇宙结构形成之谜大有帮助。

发现中子星

1967年8月的一天,剑桥射电天文台,专门负责检查设备的贝尔小姐发现了一个十分奇异的射电信号:它与以前天文学家所了解的由太阳大气所引发的信号根本不同,它的脉冲短促,按当时的记录速度,很难辨别它的周期。贝尔小姐立刻向负责人汇报了这个发现。研究所的所有专家们开会讨论,这会是什么信号呢?

绝大多数的专家判断,这或许是地面上电气设备的干扰信号吧!但无论如何,当时的负责人还是决定加强监测,并调快了自记纸张的运行速度,希望弄清这个奇异的射电信号的周期。到9月份,一切都准备就绪时,神秘的射电信号却失踪了。

1967年11月,该射电望远镜再次收到了来自太空的射电信号。当贝尔小姐将第一份高速记录纸带送给负责人海威斯先生过目时,海威斯先生竟惊异得目瞪口呆:神秘的信号源发来的是间隔约1.33秒的短周期脉冲无线电波。科学家更加惊奇地发现,这些无线电波的间隔非常一致,精度不低于百万分之一秒,是一座相当准确的天文“时钟”。这说明,它很有可能是外星的智慧生物发出的联络信号!

消息很快传遍了整个世界,全世界绝大多数天文学家都处于一种紧张、亢奋的状态之中。随着各国天文学家的共同努力,迅速排除了是智慧生物的联络信号的可能性。此后的研究证实了,这些无线电信号来自理论天文学家预言过的,过去未发现的中子星。中子星的磁场强度可以达到普通恒星磁场强度的100亿倍。极高的密度,难以想象的飞快自转,超乎寻常的磁场强度,是中子星的基本特点,也是它能发射奇异射电信号的主要因素。

中子星的发现,大大开拓了人们的宇宙视野。

发现星系冕

宇宙中存在着一种“帽子”,它环绕在星系之外,质量巨大,但用一般的方法却看不见,这就是星系之帽——星系冕。

既然看不见,又是怎样发现的呢?1974年初,苏联的天文学家对100多个星系的运动速度进行分析。因为速度变化范围和质量有关,所以,天文学家发现了在星系外面,还有一个巨大的质量层。随后,美国天文学家也证实了苏联人的这一发现。他们同时证实,星系冕的个头非常巨大。星系的质量和光度越大,它的冕的质量也越大。银河12系的冕,质量约是太阳质量的10万倍,而巨椭圆星系的冕质量,比这还要大10~30倍。

在星系冕附近,星际湍流的物质密度非常低,而其直径却大得惊人,本来咆哮的物质波涛变得极其平缓。其中,恒星与行星的碎片也相隔遥远,有些甚至互相环绕运动,组成了一个个天体系统。

星系冕的发现使我们对宇宙物质形态有了新的认识:星系或恒星,只是宇宙物质的一小部分。而绝大多数的宇宙物质,可能是不可见的。同时,星系冕的发现,使宇宙物质的平均密度比原来的估算有所增加,这对宇宙学的发展研究是很重要的。根据星系冕的某些特征,有科学家提出,银河系其实镶嵌在硕大无比的星系冕——银冕之中,并且从理论上证明了银冕的存在。

星系冕的发现同时也说明了,并不是所有的天文探索,都是通过观察才能够得到的。像星系冕这样具有重要作用,人们无法看到的事物,却是依靠人们的计算,依靠人们的科学推断才发现的!因此,无论是在天文的观测中,还是在日常的生活中,除了依靠眼睛来观察事物外,我们还要依靠自己的智慧来理解、判断事物!

谢尔顿观测到了超新星爆发

超新星在古代又被称为“客星”,意思是这是一颗“前来做客”的恒星。有时候,当你遥望星空,可能会惊奇地发现:在某一星区,出现了一颗从来没有见过的明亮星星!然而仅仅过了几个月甚至几天,它又渐渐消失了。不用怀疑,你看到的这颗明亮的星星就是超新星!

看到超新星容易,但是观测到超新星爆发场面,却是需要非常幸运的机会。智利一座天文台的技术人员谢尔顿,就是这样一位幸运的人。1987年2月24日凌晨,他注意到,在一个星云附近,有一团气云特别亮。当时,他并没有太重视这件事。当天早晨,他对这个星云做常规巡视。当他用望远镜进行照相时,却发现了惊人的结果:冲洗出的底片上出现了一个巨大的亮点,按常规该亮点是完全不应该出现的。

谢尔顿惊呆了,如果不是照相仪器上有了瑕疵,就一定是在星云附近发生了新事件。他急忙走出户外,仰视黎明前的天空,一点没有错,在星云所在天区的中央,出现了一颗前所未见的明亮的新星。谢尔顿自信发现了一个重大天象,于是向同事指出了自己的发现。大家一致认为,他见到的是一颗距离大约为17万光年的超新星爆发。谢尔顿马上向国际天文学联合会发了紧急电报,立即在天文界引起了轰动。

这颗被命名为SNl987A的超新星,只能在南半球看到。根据天文学家的解释,超新星爆发发生在一个质量极大的恒星(叫做超巨星)的一生中的最后阶段。在爆发后的一定时间里,它所发出的光比它所在星系内其余恒星发出的光的总和还要多。超新星的爆发是天体演化的重要环节,它是老年恒星辉煌的葬礼,同时又是新生恒星的推动者。

彗木大冲撞

1994年,天文学家的预测得到应验,发生了彗星撞击木星的奇特现象,许多天文工作者和爱好者都目睹了这一惊天动地的景象。1992年,苏梅克——列维9号彗星在木星巨大的引力作用下,解体成了21块碎片。当时,科学家根据计算预测,这些碎片将在1994年7月,以每秒60千米的速度与木星相撞。

那年7月17日晚上9点10分,在世界著名的夏威夷天文台,天文学家正密切地观测木星表面情况。彗星碎片如期而至,它们拖着长长的彗尾,像一道道疾驰的闪电,一个接着一个扎进木星狂暴而五彩斑斓的大气层,巨大的爆炸发生了。七个观察台在9点10分后,纷纷观察到撞击后的“黑斑”。这是人类天文观测史上最为壮观、最为珍贵的一幕,也是人类首次准确预报天体相撞。原来天文学家们担心,巨大的木星会把彗星无声无息地“吃掉”,地球上将不会看见任何撞击的效果。

但是,实际上,这些彗星直径大到数千米,在撞击木星时,发生了巨大的爆炸,并在短短几秒钟内释放出巨大的能量。科学家经过计算认为,这场大爆炸释放出的能量,相当于5亿颗原子弹的能量。爆炸后留在木星上的伤痕,显示了直接受爆炸影响的区域发生了变化——这些伤痕大得可容下我们的地球。在撞击的短短几秒钟内,木星撞击点周围温度迅速达到5000℃以上,而太阳表面的温度也不过6000℃左右。

人们为之惊叹、为之欢呼的同时,也不免为地球而担心。倘若这样的事件发生在地球上,不要说21块碎片,只要有一块就足以叫我们吃不消。

2004年陨石撞击

2004年,世界各地纷纷报道了神秘物体撞击地球的事件,科学家分析这些现象的制造者很有可能是陨星。2004年12月,在兰州,一道异常的亮光划破夜空,大地瞬间犹如白昼一般。当地高速公路收费站工作人员发现异常后,立即走出站外观察亮光。事后收费站的录像资料上显示,闪光持续了约10秒钟。异常闪光出现后,高速公路上行驶的机动车,几乎都出现了短暂的停顿迹象。但在闪光过后,大地又被夜幕笼罩起来。对于这一罕见的现象,专家们认为最有可能是陨石造成的。但到现在为止,人们没有搜寻到一块与这次闪光有关的真正的陨石。

同年12月,在印尼首都雅加达以及邻近的两个城镇,居民们听到了一阵巨大的爆炸声,有人看到了一些物体从空中坠向地面。事后人们认为这些物体很有可能是来自太空的陨石。但警方在雅加哒及周边地区,并未找到任何陨石残骸。印尼空军强调,爆炸有可能是陨石撞击地球。因为在爆炸发生前,印尼空军的雷达记录显示,有一不明飞行物以极快的速度从空中落向地面。

专家们不知道为什么现在陨星撞击地球如此频繁。有人开玩笑说,一定是黑暗的太空深处有一种神秘力量,在故意用陨星“轰炸”地球。如今,让人类发明的太空飞船主动去撞击其他星体已成为事实。

美国于2005年发射了一艘名为“深度撞击”的飞船,其任务是在一颗彗星上撞出凹坑以窥探其内部结构。科学家认为,彗星物质是一个特别重要的太空信息源,因为自太阳系形成后,这种物质就基本没有发生过变化,有关探测结果能为科学家研究太阳系起源提供新的线索。

冥王星被行星“除名”

1930年,美国天文学家汤博发现了冥王星,由于当时错估了冥王星的质量,以为冥王星比地球还大,便把它当作大行星。直到1978年冥王星的一颗卫星被发现,天文界才将其直径确认为2270千米。原来,冥王星是个“小个子”,只有月亮质量的三分之—。冥王星的大小被确认时,“冥王星是大行星”早已被写入教科书,天文学界在此后很长时间里对这一失误睁一只眼闭一只眼,并没有将它“开除”出大行星之列。然而,由于冥王星的公转轨道为不规则的鸭蛋形“过山车”状,和其余八大行星近似圆形轨道不一样,更多专家倾向于冥王星应与其他八大行星有别的观点。

2005年,加州理工学院的天文学家发现了比冥王星还大的天体“齐娜”,这是自1846年海王星被发现以来,人类在太阳系中发现的最大天体。从此,关于冥王星地位的问题越来越成为人们争论的话题:如果“齐娜”都不能算太阳系行星家族一员,那冥王星凭什么还可以被称之为九大行星之一?

2006年8月24日,国际天文学联合会经过长达一周的争论,通过投票表决,作出最终决定,取消冥王星的行星资格。根据国际天文学联合会大会通过的新定义,行星指的是围绕太阳运转,质量必须足够大,自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状,并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。而冥王星椭圆形的轨道同海王星轨道交迭,显然不符合这一定义。根据这一定义,冥王星最终退出了行星的行列,从而太阳系只剩下八颗“经典”行星,分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

美国天文学家布朗认为,将冥王星除名可能不会受到公众的欢迎,但是在科学上是正确的决定。

富于探索精神的万户飞天

在20世纪一次国际天文联合会大会上,月球上一座环形山被命名为“万户”,以纪念“第一个试图利用火箭作飞行的人”。

万户是我国明朝人,大约生活在14世纪末期。他原来是个木匠,喜好钻研技巧,曾在军队中改进各种作战用具。他做事勤勉,爱动脑筋,对各种兵器制造技术进行过深入的钻研。后来,万户得到了一本关于火箭制造技术的书——《火箭书》。万户仔细阅读研究了这本书,造出了各种各样的火箭,并产生了制造飞鸟、进行一次飞天探险试验的念头。他画出飞鸟的图形,工匠按图制造飞鸟。飞鸟是一种特殊的火箭,前后两端分别是木质雕刻的龙头龙尾,下面装着两个火箭筒,龙肚子里装有火药,用引信点燃后,可飞行大约1000米的路程。

这一天,飞鸟制作完成,万户坐在椅子上,并用绳子绑紧自己。椅子安在飞鸟上方,当时飞鸟四周共有47支火箭。万户两手各拿一个大风筝,他打算等火箭升空后,就利用这两只大风筝带着自己在空中飞行。然后,他要仆人将47支火箭同时点燃,想借用火箭的力量把他推向空中。于是,仆人点燃了鸟尾引线,火箭喷火并发出一声轰响,飞鸟离开山头向前飞去。随着火箭的烈焰喷射,飞鸟冲向半空。不久,火光消失,飞鸟翻滚着摔在山脚之下。飞鸟坠毁了,万户也摔得粉身碎骨。

万户的想法现在看来很可笑,然而在那个时代却是富有创造性的。古代的科技研究者们一直念念不忘飞向太空,并进行了大胆的试验和尝试。万户的设计方法,以及其惊人的胆略、勇敢的精神,创造出了“万户飞天”的佳话,成为我国古代载人航天活动的先驱探索者。

陀螺给火箭带来的启示

1926年3月,美国物理学家戈达德作了火箭发射的一次试验,但由于没有控制设备,火箭不能按预定的方向飞行。这不仅困扰着戈达德,同样也困扰着当时所有研究空间物理的科学家们。

这个问题该如何解决呢?戈达德每天都在考虑这样的问题。1928年,戈达德漫步在老家农庄的小路上,忽然看到有三四个小孩正在一起玩游戏。

戈达德走近了一看,原来孩子们正在玩陀螺。陀螺呼呼地转着,一个男孩正挥舞着手中的鞭子,一看到陀螺快倒了,就猛地抽一鞭子,抽完之后又紧接着加两鞭子,这样陀螺就转得更欢,立得越稳了。在旁边观看的其他孩子也随着鞭子的声音不时地发出喝彩的欢呼。戈达德似乎也回到了自己的童年时代,找到了自己小时候玩陀螺的感觉:不停地抽打,陀螺呼呼呼地转着,只要打得及时打得有效,陀螺就永远不会倒。

想到这儿,戈达德心中猛然一震:火箭能不能像陀螺那样,不时地增加一个类似于抽打的力,让它保证始终拥有固定的方向呢?他似乎看到了胜利在向他招手,火箭就在自己的面前嗖地一下呼啸而出,向天空中直射而去。

不久,戈达德发明了燃气舵,它的功用有如飞机的方向舵,利用燃气流的作用使其偏转,从而达到改变火箭方向的目的。1932年,戈达德将燃气舵运用到火箭上,并进行了第一次试验飞行,火箭从此能够按照预定的方向飞行了。1935年,戈达德制造的火箭的速度超过音速,射程达到70千米。一个小小的陀螺的运动原理,就这样十分神奇地运用到了火箭发射上面——研制出了世界上第一个真正符合太空探索需求的火箭。

液体燃料火箭的出现

火箭专家戈达德说:“当仰望东方的天空时,我突然想,要是我们能够做个飞行器飞向火星,那该有多好!我幻想着有这么个小玩意可以从地上腾空而起,飞向蓝天。从那时起,我像变了个人,定下了人生的奋斗目标。”在1914至1916年期间,戈达德用一般火药和无烟火药制成许多小型固体火箭发动机,以便对火箭理论进行实验性研究。通过大量实验,他发现要使火箭达到宇宙航行所需的能量和速度,只有采用以液氧、液氢为燃料的火箭发动机才能取得成功。

1926年3月16日,大雪覆盖了整个原野,戈达德和助手一清早就来到美国马萨诸塞州郊外的农场。戈达德把一枚长3.04米、重5. 5千克的小型液体燃料火箭,安装到发射架上。他和助手特别仔细地检查了火箭顶端长0.6米的火箭发动机,又依次检查了发射架下部的两个液氧和煤油贮存箱,还有燃料阀门和输送管道。当准备工作全部就绪后,下午2时30分,正式点火发射。一声巨响,火箭发动机尾部喷射出熊熊火焰,火箭离开发射架向空中飞去。火箭飞行了2.5秒,上升高度为12米,坠落后离发射架56.12米。世界上第一枚液体燃料火箭就这样发射成功了。

1931年,戈达德采用与现代火箭相仿的程序发射方法,发射出的火箭高610米,飞行距离300米,速度达每小时800千米。1935年,火箭高度冲破了20千米,时速超过1193千米,首次实现了人造飞行器的超音速飞行。

戈达德有句名言:“昨天的梦想就是今天的希望、明天的现实。”正是戈达德的科学研究,才使我们今天有机会实现许多飞天的梦想!

小狗莱依卡旅游太空

由于狗的血液循环系统和呼吸系统与人非常相似,因此,在早期载人航天的探索过程中,苏联不断地把狗送入太空中,以此来收集信息,积累经验,从而为载人航天器生命保障系统的设计提供十分重要的依据。

1957年11月3日,苏联发射的第二颗人造地球卫星的舱里,载有一条名叫“莱依卡”的实验小狗;当时还有另外两只小狗作为替补。为了这次神圣的飞行,莱依卡接受了长时间的训练,其中包括适应类似于火箭发射产生的强烈振动。同时,为了让它适应太空的寂寞生活,科学家曾让它孤零零地在一个密封舱内度过了几周。

发射的当天,莱依卡被装在密闭的舱内,里面有空气再生系统、热调节系统和食物,给小狗以空气、食物和水,并使密闭舱里面的环境同地面基本一样。小狗身上连接着测量脉搏、呼吸、血压的医学仪器,它将有关小狗在飞行中的状态的信息,通过无线电传送到地面。为了使舱内空气保持新鲜清洁,卫星上还安装了处理粪便的装置,并使舱内保持一定的温度和湿度。科学家们为了使小狗能够有规律地用餐,还特制了一套自动供食装置,信号灯每天3次定时亮起来,莱依卡看见灯亮就知道该用餐了。

但是卫星进入预行轨道,大约飞行了5个小时后,遥感系统开始失效,莱依卡的身体开始发热,并显得烦躁不安,不久就因过热而死了。由于当时苏联并没有掌握卫星回收技术,1958年4月,这颗卫星电能耗尽,在进入大气层时被焚毁,莱依卡也随之化为灰烬。

莱依卡在太空飞行中,传回了大量对人类实现太空飞行十分宝贵的数据,为科学家们提供了许多宝贵的经验。

因飞行事故而出现的宇航服

1959年7月,海军少尉威廉驾驶的歼击机突然失灵,他被抛到1.5万米的高空。他突然感到来自全身的痛苦:腹部膨胀,耳膜撕裂,身体几乎散了架,气泡从躯体冒出,血从眼、耳、鼻和口中涌出。在头脑还清醒的时候,威廉打开了降落伞,最终回到了地面。于是人们知道了,当一个人在高空,却没有特殊装备的保护,这是很危险的。

科学家们开始研究可提供特殊保护的服装,宇航服就是这个研究的最重要成果之一。如果正常人在太空中,而没有宇航服的保护,那么他将活不到一分钟。首先,太空中没有空气,人无法呼吸,一般人在一分钟内几乎肯定会因缺氧致死。而且,太空中极其干燥,不穿宇航服的话,人体就会立即风干。再加上,太空中气温一般都在-30℃左右,不穿宇航服的话,人即使不被风干也会被冻死。另外,太空中四面八方的风,以及没有重力没有引力的环境,也会导致人的直接死亡。因为在太空中,人处于失重状态,在这种情况下,人体是无法将血液输送到下肢的,所以宇航服也必须解决这个问题。

早期的宇航服非常笨拙,人在里面几乎动弹不得。后来,一位名叫科利的设计师,在花园里观察到一种特殊的虫子后,这一切才发生了变化。这个滑稽的肥肥大大的虫子有一个外壳,它由许多单个的节连接而成,虫子由此具有很高的灵活性。于是在不久以后,灵活的宇航服问世了。与过去的太空服相比,它分节的胳膊和腿,大大地减少了对宇航员的束缚,并能够提供氧气,抵御外界的伤害。

现在,宇航服经过不断地改进,不仅能够保护宇航员,而且能够使得宇航员着装后显得十分潇洒。

曲折艰难的水星计划

水星计划是一项载人宇宙飞船发射和回收的计划,美国希望将一艘能够乘坐一名宇航员的水星号飞船发射到太空中,检验宇航员在空间的活动能力,最后像飞机一样,把宇航员安全地载回地球。这个计划的实施过程十分艰难。1960年7月29日的第一次试验,飞船就在爆炸声中一下子粉身碎骨。后来,又经过了几次失败经历,水星号飞船的发射和回收终于取得了成功。

不久,一只黑猩猩登上了水星2号飞上了蓝天,并安全地降落在预定的海面上。水星计划取得了初步的成果。

1962年初,第一次载人轨道飞行的实验要付诸实施了。然而,发射的准备工作一开始就进行得不顺利,光是发射的时间前后就变更了10次,这对宇航员的心理素质无疑是一种强烈的考验。2月20日,“水星”火箭总算冲向了太空,准确地将飞船送入了固定的轨道。忽然,宇航员发现飞船出现了向西甩动的现象,虽然能很快地自动纠正,但每次纠正都要消耗大量的燃料。宇航员很快判断出是驾驶器发生了故障,没有办法,只得改由人力操纵飞行。随即,控制中心的测航仪器忽然发出了警报,飞船的隔热层变成半开状态,如果隔热层在进入大气层之前全部脱落,那么飞船和空气间的巨大摩擦所产生的高温,就会把整个飞船熔化掉。这一不幸的消息,使得地面控制中心的工作人员焦急万分,他们立即投入到紧张的研究之中。终于,地面专家们提出了完善的解决方案,飞船安全地回到地球的怀抱。

当宇航员被人们从船舱里救护出来时,在场的人们一下子狂欢起来,欢呼之声响彻云霄。至此,水星计划画上了一个完美的句号。

黑猩猩汉姆驾临太空

黑猩猩是人类的近亲,智商很高,学习能力很强,因而自然而然地就被选为模拟飞行的宇航员。1961年1月31日,首位太空黑猩猩宇航员,3岁的汉姆,搭乘火箭进入太空。这次试验是为了检验飞船的生命保障系统,同时想证明飞船的回收系统是否完善。汉姆在上天前经过了严格的训练。在科学家们的训练下,汉姆在极短的时间里学会并掌握了各种技术,比如用控制杆来对指示灯做出反应,以免身体受伤等。在这次太空飞行中,它的任务就是坐在生物舱内,在看到蓝色闪光的时候拉动推杆。虽然它能毫无错误地完成模拟任务,但科学家还是在它的脚上装了一个电击装置,万一它偷懒的话可以刺激、提醒它一下。汉姆进入飞船座舱后,火箭将座舱送入离地260千米的空间。看到指示灯后,汉姆顺利地向后拉动了推杆。座舱在空间划了一个660千米长的大圆弧,成功地降落在了海面上。

在历时16分29秒的飞行过程中,科学家们对汉姆进行了一系列测试,以了解宇宙飞行对动物乃至人体的影响。在飞行中,汉姆经受了极大的加速度和失重试验,表现极为出色。在成功完成任务后,负责打捞的直升机很快把试验座舱从海面上提起,送到一艘登陆艇上。当救护人员打开舱门时,汉姆洋洋得意地从小舱内伸出头来,若无其事地将两手交叉在胸前,兴奋地走出座舱,毫不客气地拿过慰劳它的一个大苹果大吃起来。

汉姆的成功,加快了美国进行载人航天飞行研究的进度。终于,在1961年5月5日,美国宇航员驾驶着宇宙飞船第一次飞向太空。而伟大的汉姆,没有继续它的太空生活,当起了影视明星。

加加林第一个访问太空

加加林是人类历史上第一位太空使者,被誉为“宇宙哥伦布”。但是在他首次进行太空飞行时,谁也没有把握飞行是否会取得成功,所以苏联宇航部门特意准备了内容迥异的三篇新闻稿:一篇称首航获得成功,另一篇称飞船未能进入预定轨道;第三篇称飞船失事,飞行员不幸遇难。

1961年4月12日,在苏联拜科努尔航天发射场中央,加加林穿着宇航服,登上东方一号宇宙飞船。临飞前,总设计师科罗廖夫安慰加加林说:“你不要紧张。不论你着陆到哪个角落,我们都能找到你。”

莫斯科时间9时,第一次载人飞行进入了倒计时阶段。开始10分钟准备……5分钟准备……1分钟准备!所有人都屏住了呼吸,似乎空气也凝固了。预备、点火!一声令下,火箭带动飞船,载着加加林进入了人造地球卫星轨道,人类宇航时代开始了!加加林在座舱内从舷窗向外望,从报话机里描述人类从未见到过的情景:“多么美啊!我看见了陆地、森林、海洋和云彩。我第一次亲眼见到了地球表面的形态,地平线呈现出一片异常漂亮的景色,淡蓝色的晕圈环抱着地球,与黑色的天空交融在一起。天空中,群星灿烂,轮廓分明。”在离地330千米的高空飞行了108分钟后,加加林绕地球运行了一周,回到自己的祖国。

这次飞行虽然短暂,但它却开辟了人类通向宇宙的道路,加林因此成了世界上第一位航天英雄。为了纪念这个划时代的壮举,4月12日成了苏联的“航空航天国际纪念日”。1964年4月4日,加加林被授予“苏联英雄”称号,以后又获得列宁勋章。后来,为了纪念他,月球背面的一座环形山也以他的名字命名。

美国第一次绕地载人轨道飞行

1962年2月20日,美国宇航员约翰·格伦乘坐水星舱友谊7号宇宙飞船进行轨道飞行5小时,绕地球3圈,成为第一个绕地球轨道飞行的美国人。

发射计划原定在1962年1月27日,但由于天气原因,推迟了将近1个月。2月20日,火箭升空,5分钟后,飞船脱离了阿特拉斯火箭,进入了位于地球上方160千米的轨道。约翰·格伦报告说系统一切正常,轨道飞行进行得很顺利,他计划在飞第一圈时适应一下失重环境。一小时后,格伦报告说他感觉很好。后来,格伦解释说失重也有好的一面,比方说:忙着拍照时,突然想做点别的事,他可以让照相机漂浮在空中,就像把照相机放在桌面上一样。

快飞完第一圈时,格伦报告出现了一个故障,随即自己排除了故障。友谊7号宇宙飞船的全部系统,向飞行控制人员发送无线电信号,报告了系统的情况。在飞第二圈时,有一个无线电信号警告飞船底部的隔热板可能没有锁定。这可能是一个大问题。工程师们认为这个警告信号是错误的,他们相信隔热板是锁定的,但还是让格伦别释放与隔热板相连接的火箭。在飞船返回地球前,为了让隔热板保持自由状态,一般要释放这些火箭。

接近飞完第三圈时,格伦点燃了减速火箭,让飞船返回地球。重返大气层时,高温高热使得无线电信号中断了7分钟。7分钟后,飞行控制人员又听见了宇航员的声音。格伦报告说他很好,隔热板一直锁着。

进入大气层后,降落伞让友谊7号宇宙飞船落在了海面上。17分钟后,一艘军舰赶到了,友谊7号和格伦都成功完成了任务。

人类第一次太空行走

1965年3月18日,苏联的上升2号宇宙飞船进入地球轨道,环绕地球飞行。8时30分,航天员列昂诺夫离开上升2号飞船密封舱,系着安全带实现了第一次到茫茫太空中行走。

列昂诺夫穿着一种新型航天服,航天服是特制的橘黄色,有十几层厚,足以在太空中隔热和防辐射。内衣是由通心粉状的管子盘成的,管子总长100米。管内流过的冷水能吸去航天员身上散发的热量,并排放到宇宙空间去。在这种内衣外再罩上一层一层外套,套上同样多层的手套,穿上金属网眼靴子,戴上增强树脂盔帽,就能保证到密封舱外活动的安全了。

在灼热的太阳光中,列昂诺夫潇洒地迈开步伐,翻着前空翻,接着又做了几个体操动作,完成得轻松自如、毫不费力。不过他整个身体轻飘飘的,很不好控制自己。

12分钟后,他返回到了飞船舱口,可等待他的却是非常可怕的一幕:太空服变得异常庞大,已经无法穿越相对狭窄的舱门——他将无法回到飞船中了。列昂诺夫感到了事情的严重性,此时,他只觉得浑身发冷,头昏眼花,呼吸的频率增加了一倍!他对着话筒向留在飞船里的同伴失声喊道:“我回不去了!”就在这危急时刻,宇航员平时艰苦的训练对他起了作用。平时教练员提醒过:太空服的腰部设有四个按钮,每一个按钮都能释放四分之一的空气,当太空服压力过大时,这是唯一的减压办法。列昂诺夫迅速按动按钮减去了太空服中的气压,然后将头部对准舱口,顺利进入了飞船。

列昂诺夫在舱外停留了24分钟,自由飘浮12分钟,完成了人类历史上第一次系着安全带在太空行走。

美国的首次太空行走

1965年6月3日,美国发射了载人飞船双子星座4号,飞船上载有麦克迪维特上尉和怀特上尉。飞船绕地球飞行了62圈,怀特到舱外行走了21分钟,用喷气装置使自己在太空中机动飞行,成为第一位在太空中行走的美国人。

说起来简直令人难以置信,怀特准备离开飞船的保护步入险象环生的太空时,他解除了飞船里的气压,仅靠航天服里的气压来维持生存。怀特用一根长长的绳子将身体系在了飞船上,然后慢慢地离开飞船步入了太空。他手拿着宇宙枪,轻松地在空中漂浮着,背后是淡蓝色的地球。宇宙枪打出的并非是子弹,而是气体,高压气体产生的反作用使宇航员在宇宙空间中能够自如运动。枪上还装有摄影机,怀特拍了几张地球的照片。远望我们的地球,那是在漆黑的天幕上挂着的一颗蓝色明亮的星球,山川、河流隐约可见。在地球上,数百万观众通过直播听他说道:“这太刺激了!”到了怀特该结束太空行走的时候了,麦克迪维特请求他返回飞船。怀特已经度过了21分钟的好时光,但他还想多待一会儿,感觉这21分钟真是太短太短了。而就在怀特在太空漫步时,美国航空航天局的医生正在仔细研究怀特身上的控制设备发回地球的数据,分析后得出结论:太空行走好像对人并没有伤害。

怀特返回飞船后,飞船的门却关不紧了,麦克迪维特试着去维修飞船的门。在地球上训练时,科学家们明白,在失重条件下人很难工作,航天员一用力,身体就会朝相反的方向移动,于是美国航空航天局特制了用于太空的工具。麦克迪维特试用了这种特殊工具,修好了飞船的门。

双子星座5号的燃料问题

1965年8月21日,美国发射了双子星座5号飞船,搭载着库珀少校和查理斯·康拉德上尉,绕地球飞行120圈,历时190小时55分钟。

就在飞船升天后不久,库珀和康拉德发现了一个问题,这差点让他俩提前结束飞行。他俩发现,为通讯和电脑系统供电的燃料电池电压偏低,而通讯和电脑系统是飞船上很重要的环境系统。双子星座飞船的飞行主任决定,减少飞船上的耗电量,而不提前结束飞行。库珀和康拉德关闭了雷达、无线电、电脑和部分环境控制系统,让飞船静悄悄地在太空中飞着。突然,电压回升了,航天员又打开了上述系统。到了第三天,一切又恢复了正常。他们以为燃料问题已经解决了,其实不然。

后来,燃料电池又出问题了。因为燃料电池是靠氢氧化合来产生电力的,这就会产生一些水,但是水太多了,盛水的容器很快就满了。美国航空航天局担心多余的水会破坏飞船返回地球时所必需的电力供给系统,于是库珀和康拉德又关闭了飞船里的大部分电器,让飞船在地球轨道上静悄悄地飞着。通讯少了,库珀和康拉德不可能按计划做实验了,但是他俩每一天都在改写太空生活的新记录。

飞行了近8天后,库珀和康拉德点燃控制火箭重返大气层。通过这次飞行,双子星座5号创造了一项纪录:目睹了120次日出和日落,飞行了500多万千米。库珀也创造了当时载人航天的纪录;留轨时间225小时15分,同时飞行过两种轨道。同时,库珀和康拉德用事实证明了,人在太空正常生活和工作的时间,足以往返于月球和地球,这为后来的登月计划提供了宝贵的资料。

宇宙飞船在太空相会

1965年12月3日,双子星座7号飞船顺利升空。太空中心的工作人员马上将另一枚硕大的“泰坦”火箭搬进了发射区,并在火箭顶端装上了双子星座6号飞船。同时,美国航空航天局宣布,他们要让双子星座6号飞船和双子星座7号飞船在太空相会。

可是,双子星座6号飞船按原计划点火后,“泰坦”火箭发动机却自动关闭了。而此时,双子星座6号飞船的两名航天员锡拉和斯塔福德,就坐在处于高度爆炸危险状态中的火箭顶端上。一旦火箭爆炸,两人马上就报销了。一阵高度紧张后,火箭并没有爆炸。

故障很快查明并被排除。美国航空航天局决定再试一次,时间就定在两天后。

12月5日,锡拉和斯塔福德再次坐上双子星座6号,点火升天进入太空。双子星座6号升空后,就一直尾随着双子星座7号飞船。美国航空航天局要求两艘飞船相距不得超过600米,相会才算圆满成功。时间一分一秒地过去了,两艘飞船越靠越近。此时,双子星座6号离7号还有8千米,锡拉点燃了一枚火箭,让双子星座6号准确地进入7号飞船的轨道。此时,两艘飞船的雷达彼此都发现了对方。于是,锡拉给双子星座7号发了一条信息:我们即将相会了。几分钟后,两艘飞船的航天员彼此可以看到对方的飞船了。这时,两艘飞船相距仅6.5千米,成功仅一步之遥了。飞越印度洋时,两艘飞船越靠越近。这时,由于两艘飞船离所有的地面站都太远了,以至于没法发送清晰的信息,两艘飞船和地面暂时中断了联系。后来,太空传来了斯塔福德的声音:“我们相距只有36米了,且一直保持着这个距离。”太空相会完成了全部预定目标!

阿波罗试验灾难

1967年1月,美国的一艘阿波罗飞船,正在进行载人航天飞行的地面联合模拟试验,充满纯氧的飞船座舱突然起火,三名航天员被火活活烧死。当时,按照航天中心的计划,如果这次地面模拟试验成功,这3名航天员就会乘此飞船进入环地轨道飞行,以验证登月飞行的实现程度。

试验前,相关人员已做过安全检查,凡能发现的易燃易爆物均被移开或拆除。试验组织者认为已没有什么不安全因素,因此在试验现场也没有布设专门的消防人员、医生和紧急救援人员。试验按照程序进行。当进行到最后倒计时时,突然程序中断,飞船指令舱起火。人们从指挥室里的通信电话中,听到舱内的航天员大喊:“着火了!”接着又听到“快放我们出去!”的喊声。

然而,还未来得及打开舱门,在短短的几十秒内,3名航天员就被烧死在舱内。后来查明,这次起火原因是飞船导线短路,电火花引燃了舱内塑料制品。阿波罗飞船中,一些在正常空气中本来是耐火材料的塑料制品,在纯氧中却成了易燃物品。此外,舱门打开时间设计为90秒,着火时船内形成负压,无论在外面还是在里面,舱门在极短的时间内都无法打开。

这场火灾造成了死亡3人的特大事故,给后人以很多启发。后来的阿波罗飞船舱内采取了一系列安全措施,如重新研制舱内材料,进一步完善逃逸救生系统,增加了防火措施等等。中国的神舟飞船在设计时也吸取了这个教训。

1971年8月2日,阿波罗15号登月时,美国航天员将他们3人的骨灰撒在月球表面上。他们3人虽然生前未能登上月球,但死后终于来到了这里。

第一艘载人联盟号飞船遇难

1967年4月3日,苏联第一艘载人的联盟号飞船联盟1号顺利发射。但是在飞行到第2圈时,宇航员科马罗夫报告说:“飞船左边的太阳能电池帆板没有打开,电源供电不足,无线电短波发射机没有工作,姿态稳定系统也受影响,飞船处于不规则运行之中。”科马罗夫是苏联当时最优秀的航天员之一,飞行经验丰富。他先是将飞船的左边朝向太阳,试图打开帆板,但未成功。到了第5圈时,飞船故障进一步加剧。科马罗夫尽力排除故障,试图启动飞船发动机以稳定飞行,但仍旧没有成功。

在第10圈时,筋疲力尽的科马罗夫请求睡一觉。经允许后,飞船中断了与地面的通信联络,并在第13圈时再次恢复。科马罗夫报告说,飞船故障未消除,姿态仍不稳定。经过飞控中心研究发现,原因在于飞船左侧的太阳电源翼板出现故障,已经无法展开了。地面中心决定立即返航。第19圈时,科马罗夫手动控制返回,使飞船进入了返回轨道。4月24日,事故发生了。那天6时24分,飞船失去了控制,带着一团火光,以每秒100多米的速度斜着向地面撞去。当飞船降落至离地面10千米高度时,宇航员立即启用降落伞,但是发现降落伞也出现了故障。没过几分钟,飞船撞向了乌拉尔地区地面,并发出几声猛烈的爆炸声,科马罗夫当场牺牲。当救援人员赶到现场时,飞船残骸还在燃烧。

鉴于这次事故的教训,苏联不得不对飞船重新进行审查,经过一年多的改进,才于1968年10月再次发射不载人的联盟2号。1971年8月2日,阿波罗15号飞船登月时,美国航天员带去了一块刻有已故苏美航天员姓名的铭牌,安放于月球上,其中也包括了科马罗夫的名字,以纪念为航天事业英勇献身的英雄。

加加林遭遇空难

1968年3月27日,苏联航天英雄加加林驾驶一架米格歼击机执行任务,从机场起飞后不久就发生了坠机事故。

根据现在掌握的资料来看,在最后的68秒时间里,加加林已经失去知觉,因此无法使飞机摆脱垂直下降状态。在飞机爬升到2000多米高空时,加加林通过仪表显示得知,飞机的座舱密封不严,于是立刻向地面中心汇报。根据指令,加加林应停止执行任务,紧急下降到2000米处,返回机场。于是飞机爬到4200米高空后转弯,紧急下降。他操作飞机向左飞行,但左侧3000米处有另外一架米格歼击机,向左飞行有可能相撞,于是加加林加速下降。

调查结果证实,在4200米的高空中,加加林没有使用氧气罩的情况下在未密封的座舱内飞行了6分多钟,这意味着,他当时已经开始缺氧。有充分的证据表明,在昏迷前的3~7秒内,加加林失去了工作能力。随后,飞机俯冲并撞到地面都是在失控状态下进行的。又过了22秒,飞机才爆炸。

后来在1991年,医疗专家确认,飞行员在昏迷5~15秒后才会恢复知觉;再过15~20秒后,才能恢复运动能力,再过30~120秒才能操纵飞机。因此,加加林根本没有及时苏醒的时间和重新控制正急速俯冲的飞机的能力。

不过,事故过程中,加加林没有想到座舱密封不严是通风开关的问题,以为是航空设备故障,于是决定严格按照指令行事。遗憾的是,当时的指令没有限制紧急情况下的垂直下降速度,到1975年才做出了最高不能超过50米/秒的限制。就是因为缺乏这个现在看来非常简单的限制,让宇航员尤里·加加林因飞机失事而身亡。这件事也加深了人们对航天飞行技术和安全保护的认识。

曙光号载人飞船的夭折

1970年4月24日,中国第一颗人造卫星东方红一号升空。接下来,国家下定决心,继美、苏之后,制造出载人飞船,还给那艘尚未诞生的飞船起了个意味深长的名字——曙光号,并准备在4年的时间里将飞船送入太空。

1971年4月,在北京京西宾馆里,聚集了全国80多个单位的400多名专家学者。此时,专家学者们正在讨论着中国未来的飞船该是什么样子。由于时值1971年4月,因此,该项目便有了一个代号:“714工程”。代表们兴致勃勃地品尝了我国自己研制的航天食品:高热量的巧克力、压缩饼干和美味的鸡汤等。“714工程”还制造出了曙光号的全尺寸模型:它的外形像个倒扣的大漏斗,由座舱和设备舱两大舱段组成,座舱里放置两把宇航员坐的弹射座椅。

然而,由于当时国家的经济基础薄弱、科技水平相对低下,真正动起手来,航天专家们才知道制造载人的火箭和飞船并不是件容易的事。他们手上仅有的长征一号火箭,无论在火箭的推进力方面,还是在火箭系统的复杂程度方面,都与载人航天火箭有着巨大的差距。而且,宇宙飞船系统的精密要求和复杂程序,也让科技人员们望洋兴叹。终于,在4年之后的1975年,中央决定“714工程”下马,曙光号最终尘封在一张张的构思草图中。周恩来总理实事求是地专门就中国载人航天的发展讲了几条原则,其大意是:要先把地球上的事搞好,要搞国家建设急需的应用卫星。

自此,中国暂时停止了对载人航天的探索,而把精力和重点放在了各种类型的应用卫星方面,直到20世纪80年代末期,才重新开始对航天飞船的研究。

联盟十一号飞船返回时空气泄漏

1971年4月,苏联发射了人类第一个空间站——礼炮1号。4天后,联盟10号飞船与礼炮1号成功地进行了对接。对接后,由于故障,航天员尽力工作了5个多小时,试图进入空间站,但没有成功,只好应急返回。6月6日,联盟11号飞船载着三名宇航员,再度进入太空与礼炮1号进行对接。他们在距空间站100米的地方开始交会对接,克服了一系列的困难后,终于取得成功。三位宇航员进入了礼炮1号的轨道舱,并且在轨道舱里生活了23个日日夜夜,进行了一系列天文观测、植物在失重条件下生长的实验和一些医学实验,获得了不少宝贵资料,干得相当出色。对接期间,他们还两次将空间站的轨道抬高。

6月29日,三名航天员离开礼炮1号返回,3人都未穿航天服。飞船离开空间站后飞行了4个多小时,一直保持着同地面上的联系。第二天,飞船在进入大气层前,返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后,返回舱的压力阀门被震开,密封性能被破坏,返回舱内的空气出现泄漏,返回舱内迅速减压,致使航天员最终因急性缺氧而窒息死亡。但是,返回程序都是正常的,而且返回舱也在降落伞减速下,安然着陆。只是当人们打开舱门时,看到的却是已经遇难的三名航天员的尸体。

这一事故是苏联载人航天活动中黑暗的一页。这次事故的原因是飞船设计不合理,座舱拥挤,航天员只有脱掉臃肿的航天服才能坐下。为此,联盟号飞船又一次中断飞行计划达2年3个月,以改进联盟号安全性能。同时将乘员从三人减为两人,并增加了一套生命保障设备,规定飞船在上升、返回段航天员必须穿上航天服,以保障他们的安全。

太空病险些害死尤里

如果人直接进入太空中,就会患上太空病。1977年,苏联太空人尤里从礼炮6号太空站回到地球时状况很差,脸色苍白,额头上还有细细的汗珠。他踉跄地走下船舱时,早在附近等候迎接的儿子,看到英雄父亲回来了,非常激动,立刻高声喊了起来:“爸爸,我在这儿,我在这儿!”可是,由于现场的人太多了,声音太嘈杂了,而且尤里的身体也实在是让他自己感觉太痛苦了,所以尤里并没有听到儿子的叫喊。

小孩子喊了好一阵子,发现父亲竟然没有反应,心里感到很不高兴,因此,他决定给父亲一个惊喜。于是,他突然低着头从人群中向父亲跑过去:“爸爸!爸……爸……”母亲被这突然的举动吓了一大跳,但她出于本能的反应,立即拉住了儿子。儿子越是拼命地叫喊拼命地挣扎,母亲越是不放手,因为她担心儿子会做出什么调皮捣蛋的事情。

就这样,儿子一直没能冲过去抱住自己的父亲,也正因为母亲这个习惯性的动作,没让儿子跑到父亲身边去,挽救了尤里的生命。当时,尤里双腿硬直,步履艰难,没走几步就被担架抬走了。后来,医生根据尤里的状况检测得知,尤里已经染上了太空病,骨骼里钙质大量减少而变得脆弱,若不小心护理就会残废。

如果儿子当时冲上去抱住了尤里,尤里很可能会骨折、昏倒,甚至会出现心脏跳动加剧而当场死亡。后来,根据当时医生的建议,太空病作为一个重大的课题提到了宇航员日常训练的管理当中。

实际上,太空病一般在载人飞船一进入轨道后就会发生,持续2至4天后症状自动消失。但是,对于载人航天事业的发展和空间生命科学来说,它却是一个短时间内难以攻克的大问题。

生物卫星上的失重试验

人类为什么要发射生物卫星呢?科学家解释说,用动物做试验,可以避开人的主观感觉。通过生物卫星获得的数据资料,能有效地帮助解决太空生物学和医学方面面临的许多问题。

为了寻找一种方法保护航天员,使他们能有足够的力量抵抗失重,从1973年开始的5年时间里,苏联一共发射了8颗载有动物的生物卫星,进行太空试验。第一批在生物卫星上进行的实验,就是人造重力实验。科学家们在卫星上装备了小型设备,这种设备可以在实验室里创造人造重力。通过观测实验室里的白鼠、龟和鱼等动物的反应,就能知道人造重力对生物产生的影响。结果表明,动物很好地承受了这种人造重力。

1983年末,生物卫星上搭载了怀孕的长尾巴鼠,卫星回收后,返回地球的长尾巴鼠生下了健康的小鼠,后来小鼠又生产了下一代。

1985年,苏联发射了两颗生物卫星,就是为了探索在失重条件下,动物是如何适应环境的。在这之前,科学家们认为,那些具有较高平衡能力的人员,对失重的适应能力是比较强的。但是,试验结果却表明,科学家以前的想法是错误的。通过对两只具有同等平衡能力的猕猴进行的试验,科学家发现,其中一只很快就适应了失重条件,并开始执行分派给他的任务。但是另外一只,直到飞行结束,仍无法适应。这就意味着身体对失重的适应能力,不单单与平衡器官有关。

于是,科学家开始第二次试验,他们记录并评估了平衡器官的定量变化。参加这次试验的动物就更加广泛了,除了有与人类比较接近的猴子外,还有果蝇、鱼、蚯蚓以及飞虫的卵等等,但是依然没有获得可以直接使用的成果。

中国发射第一个通信卫星

1972年2月,在美国总统尼克松访华的前几天,美国的一架运输机提前降落在了北京首都机场,一个神秘的集装箱从运输机上卸了下来,露出了活动型的卫星地面站。尼克松访华的当天,周恩来总理陪同尼克松一起,观看当天接待活动的录像。刚看了几个镜头,尼克松便指着录像对周恩来说,现在美国人民也坐在电视机旁看我们今天的活动情况。然后指着身边的黑皮箱说,从我踏上中国领土的第一步起,我在中国每时每刻的活动情况,全都由它记录在案,然后再通过我们天上的通信卫星,将每一个活动细节随时传回美国。

周恩来听后十分震惊,在接待完尼克松后,立刻找来有关人员询问。有关人员把“黑匣子”和卫星地面站的有关情况详细地向周恩来作了介绍,最后不无遗憾地说了一句,可惜的是,现在天上还没有我们中国的通信卫星!周恩来一下子沉默了。

尼克松访华结束后,他带来的那个卫星地面站被中国买了下来。

同年下半年,日本首相访华,也随身带来了“黑匣子”和卫星地面站。访华结束后,中国把日本带来的卫星地面站也设法买了下来。两个卫星地面站的购买,缩短了中国卫星地面站研制的时间。

1975年3月31日,研究发射通信卫星的工程开始启动。经过9年会战,中国的通信卫星终于横空出世。1984年4月16日,卫星通信的试验正式开始,向电视传输发送中央电视台当天的电视节目,传播效果比预想的还好。那时,即使偏远的边疆和山区,也第一次看到了由中国自己的通信卫星从北京直接转播过去的电视节目。1984年5月14日,通信卫星正式交付使用。从此,中国开始拥有了自己的通信卫星。

第一位太空行走的女性

1984年7月7日,苏联宇航员萨维茨卡娅开始了她的第二次太空飞行,乘坐飞船顺利和礼炮7号空间站对接。这次的任务是做一次太空行走,她需要在太空中试验一种太空维修机器。这种机器已经经过科学家15年的研究,能在太空中进行金属电焊、切割和喷涂等作业。在紧急时候,宇航员可以利用它去舱外抢修故障。而且,它也可用做安装大型天文望远镜、太阳能电池板的工具。

7月25日,梳着一条小辫子的萨维茨卡娅走出空间站,进入了广袤的太空。初次进入遥远而神秘的太空,萨维茨卡娅并未感到太空如外界描绘的那般冰冷、寂静,她眼中的太空生机勃勃。当时,她的太空维修工作有一定的风险,所以根本没有机会聆听想象中的宇宙之声。萨维茨卡娅在一个特殊的踏板上站稳后,就开始作业。维修机器就在她面前,整个机器的重量大约为30千克,但太空中的失重环境使它显得很轻。萨维茨卡娅小心地利用机器作护板,挡住自己的宇航服,以防被电焊的火花烧坏。如果不小心宇航服出现一个小小的洞,那么她就会因为宇航服内的空气泄漏,而导致窒息死亡。萨维茨卡娅按计划完成了电焊、切割和金属喷涂等工序,下一步就是进行较大规模的拼装和装配作业,这是为建立永久性载人空间站打基础的。她一面工作一面向地面报告:我已接通电源,机器开动……我开始对金属模板焊接……现在我开始第三种作业了……她在离地面高达300千米的太空中,进行了3小时35分钟的舱外作业,完成了预定任务。萨维茨卡娅成为世界上第一位在太空中留下“足迹”的女性。

7月30日,萨维茨卡娅成功返回地面,结束了13天的太空飞行。

挑战者号失事

1986年1月28日,上午11时38分,美国挑战者号航天飞机终于发射起飞。顿时,看台上前来参观的群众一片欢呼,其中包括机上7名宇航员的亲人。

挑战者号在顺利上升:7秒钟时,飞机翻转;16秒钟时,机身整个翻转了180度;24秒过去了,一切正常;42秒过去了,一切正常,航天飞机的速度已经达到每秒677米,高度已达8000米;52秒时,航天飞机接到地面指挥中心的指令,全速飞行,59秒时,挑战者号已经达到1万米高度。此时,地面控制中心和航天飞机上的电子计算机荧光屏幕上,各种数据的显示都未见任何异常。

就在这59秒之后,地面发射场就有人发现,航天飞机右侧冒出一丝丝的白烟,但是这个微妙的现象并没有引起人们的足够注意。这时航天飞机的飞行高度已达1.6万米。又过了几秒钟,第73秒时,航天飞机突然闪出一团亮光,随之传来一阵巨大的闷响,挑战者号的燃料箱在空中发生爆炸,航天飞机出现解体,天空中立刻出现了一团橘红色火球——挑战者号爆裂成一团大火,碎片拖着火焰和白烟四下飞散。

挑战者号失事了!突如其来的巨变,使所有在场的和电视机前的观众惊呆了。爆炸产生的碎片噼噼啪啪在发射场东南方3万米处的上空散落,时间长达1小时之久,7名宇航员全部遇难。

挑战者号事故引起美国全国极大的震惊。当天,美国全国各地下半旗志哀。1月31日,在休斯敦航天中心隆重举行有1.5万人参加的追悼大会,里根总统亲自出席,并在会上发表了悼词:“通往未来的道路充满着艰险,人类进步的整个历史就是同困难的斗争史……”

即将退休的“哈勃”

1990年4月24日,航天飞机将哈勃望远镜发射升空,进入610千米高的地球轨道。“哈勃”耗资15亿美元,主体结构呈圆柱形,两侧各有一块太阳能电池板,展开后望远镜的最大宽度可达13.7米。望远镜上装有精确制导敏感器,它可测出望远镜到目标天体的距离,测量精度是地面望远镜的10倍。但由于制造的误差,刚开始它只能看清40亿光年距离的天体。

在投入天文观测后,哈勃望远镜获得了一些重大发现,令科学家们激动不已。太空专家亨利说:“‘哈勃’的美妙照片吸引了每个人的眼睛,它传达的宇宙魔力简直难以言表。”

自发射到目前,已经过去了近20年。在这期间,哈勃望远镜进行了四次较大规模的修理和仪器更换。现在看来,“哈勃”的陀螺仪能支持到2008年,电池能用到2010年,但主照相机2006年已两次“罢工”。于是美国人在2006年对其进行了维修,为“哈勃”安装了“宇宙起源摄谱仪”和“宽视场照相机”,增加电池、陀螺仪和导航传感器。它的后端还装上了把手,使它更容易被抓住,为可能2020年后的脱轨销毁做准备。维修后的“哈勃”至少能延长3年寿命,坚持到2013年。

2013年,接替“哈勃”的詹姆斯·韦伯太空望远镜将被发射到距地球150万千米的稳定位置。这台总造价15亿美元的望远镜,能看到比“哈勃”所看到的天体暗400倍的天体。与“哈勃”的另一个区别是,它在太空中所处的位置任何载人航天器都无法抵达,从而无法维修和改造,因而必须是个完美无缺的作品。

宇航员徒手活捉卫星

现在,随着宇航技术和经验的进步与丰富,宇航员可以在太空开展一些高难度的工作。1992年5月,美国航天飞机的宇航员就曾经在太空徒手“活捉”卫星。

这是一颗国际通信卫星,由于发射不成功,被扔在了距地面362千米的一条无用的轨道上,飘荡了两年。美国的宇航员奉命拯救这颗卫星,让它能够再次使用。航天飞机飞近卫星后,一开始,两名宇航员走出飞行舱,想用一根长4.5米的捕获杆捉住卫星。但是,稍受触动,卫星就剧烈地晃动、飘飞,以至于两次捕捉都没有成功。怎么才能让卫星不像风筝一样飘浮不定呢?宇航员们的首要任务是稳定住卫星,然后再把它捉住。

但是,在宇宙空间,宇航员们没有办法借用其他力量。他们苦思冥想,终于想到了一个好方法:3个人共同用力,控制住卫星!于是,3名宇航员分散排开,两两之间呈120度角围住卫星,然后3人相互示意对方,一起飘到卫星前,同时用手抓住卫星,使它稳定。卫星稳定住了之后,一个人慢慢松开手,走向航天飞机。在其他两个人的力量控制下,卫星并没有发生剧烈的晃动。回到航天飞机上的那个宇航员,重新拿起捕获杆,慢慢地伸向卫星。其他两个宇航员还在原地控制卫星,他们腾出一只手来,调节捕获杆的方向,使得捕获杆能够恰好稳稳地卡住卫星,然后,他们两人一起松手,这样卫星就完全在捕获杆的控制范围内了。航天飞机内的宇航员逐渐将捕获杆往回收,就这样慢慢地将卫星拉到了航天飞机的货舱里。

之后,航天员们将卫星带回地球,进行修复。修复完成后,宇航员把卫星重新带到宇宙空间,使之进入预定的地球同步轨道,继续完成它的使命。

俄罗斯人的太空镜

很久以来,俄罗斯人就认为,如果能充分利用太阳光,把这个廉价的能源反射到冬天黑夜过长的西伯利亚地区,为那儿的城市照明,那该是一件多么美好的事情啊。但是要实现这一梦想,需要一个巨大的太空镜,但根据目前情况,实现这一梦想并不容易。1993年2月,俄罗斯的科学家将一个直径25米的巨型反光镜,运送到太空船上,镜子的重量不超过9磅(约合4千克),表面镀上了特殊的材料,这样可以充分发挥太阳光线的作用。科学家打算,在冬天的时候,将反光镜张开,那样就可以照亮直径5~7千米的地区。假如试验成功,反射的阳光将会相当于十几个满月的亮度,以后还可以运送更大、更多的反光镜到太空。

当月4日,俄罗斯宇航员成功地进行了实验,用太空镜将阳光反射到了地球的部分地区。凌晨3时45分,携带太空镜的宇宙飞船开始运行,当飞船飞到350千米的高空后,太空镜被固定在飞船的顶部。在控制器的作用下,太空镜慢慢打开,形成了直径为20米的反光圆盘。宇宙飞船围绕地球飞行,太空镜也就将太阳光反射到欧洲部分地区,当时这些城市正处在黑夜中。此次实验的成功,是对太空能源利用的新突破,人们对太空的认识加深了一层。

后来,美国的一名学生设想出一个“超级镜子”。按照其构想,宇航员将在火星轨道上设置300个用反光材料制成的气球,每个气球直径都长达150米,它们挨个排列在一起,从而形成一面“超级镜子”。它可以把太阳光反射到火星,在接受到太阳光的1平方千米左右的区域,气温将上升到20℃。现在,这个设想正在试验中。

多国合作创建国际空间站

1971年4月19日,苏联发射了礼炮1号空间站,标志着人类载人空间站时代的到来。

20世纪80年代,航天飞机首次飞行成功,它可完成空间站的建造、物品补给、人员及产品的往返等任务,又可完成像各类航天器的发射、捕获和处理等多项轨道任务,说明建立永久性空间站的时机已经成熟。1984年1月24日,美国总统里根发表国情咨文,批准了宇航局在10年内建成一个永久性载人空间站的计划。规划的空间站耗资在75亿到90亿美元之间,如果从1984年开始建造,可望在1991年发射。计划该空间站建在480千米高度的地球轨道上,每次由6~8名男女轮换值班。

美国的设想得到了日本、加拿大和欧洲空间局的热烈响应。1994年3月,美、俄、日、加和欧洲空间局的代表,正式通过了建造宇宙空间站计划方案的决定。这个计划,分三个阶段共10年时间来完成。第一阶段从1994年开始。美国宇航员将在和平号空间站进行长期适应能力的训练。俄国将为和平号扩容,使美国可进行大规模的空间科学实验。

第二阶段从1997年开始。俄国将发射一个与和平号核心舱类似的大型舱体,作为联合空间站的基础,然后再发射载人飞船,与核心舱共同构成一个过渡性的空间站。

第三阶段从1998年开始到2004年结束。这期间要将美国的居住舱、欧洲空间局和日本的实验舱及加拿大的遥控机械臂送上轨道,最终完成空间站组装。

现在,空间站已经投入使用。这种永久性空间站,除进行对地观测、天文观测、微重力材料加工和生命科学研究外,还将为未来建立月球基地和载人火星飞行架起空间桥梁。

在空间站做实验

1996年的时候,在和平号空间站上,研究人员拥有自己单独的实验室,可以独立做实验。而且如果一项实验做腻了,还可以换另一项。当时,实验的目的只有一个:观察太空环境下的实验及结果,与地面环境下的实验及结果有何不同。

第一项实验是观察鹌鹑蛋在太空状态下的孵化情况。研究人员把30只鹌鹑蛋放入一个孵化器,16天后,每天拿出一只鹌鹑蛋,将其放入特殊的溶液中,以阻止其继续孵化。这些被固定在不同孵化阶段的鹌鹑蛋,随后搭乘货舱返回地面,接受进一步研究。根据地面研究人员的实验,鹌鹑蛋不能正常孵化的比率为13%,足足是地面的4倍多。研究人员认为,和平号上的辐射相当于一个人每天接受8次X光照射,虽然不会伤害宇航员的健康,但对鹌鹑蛋有影响。

试验时间最长的是在温室内种小麦,观察小麦的生长和成熟情况。由于小麦可以为长期太空飞行提供氧气和食物,因此实验的意义非常重大。而之所以选择小麦,更因为它的生长周期较短,便于观察。研究人员把小麦种在特殊的土壤中,湿度、温度和光照都由电脑系统控制。按照计划,研究人员定期给小麦拍照,在不同阶段“收割”部分小麦的禾苗,并把这些禾苗存放在抑制生长的固定剂中。大约40天后,终于出现了麦穗,不久就收获了成熟的小麦。后来小麦被送回地面,科学家研究了这些小麦,却意外发现麦穗中一颗麦粒都没有。他们猜测,空间站的空气可能污染了小麦,造成小麦未能结出麦粒。不过,在和平号空间站上试种油菜籽的试验,倒是获得了丰收。

精神疲惫造成和平号事故重重

据统计,到完成太空使命前,和平号空间站上共发生过近2000处故障,而这些故障,有很多都是发生在1997年。美国一位太空工程师说,1997年和平号发生的一系列事故,很多都是因宇航员“精神疲惫”引起的。

1997年2月24日,和平号空间站上的航天员正在紧张地工作,突然,从“量子-1”号舱方向传来一声爆炸声,他们慌忙停下了自己的工作,奔出察看。只见舱内浓烟弥漫,氧发生器正在着火,他们竭力扑灭了火焰,但是烟雾仍然扩散到了整个空间站。由于和平号空间站上的保护措施完备,航天员处理及时,使这次火灾危险降到最小。但是,事后探查事故原因时,发现仅仅是因为一个宇航员错关电闸,而导致了生氧装置起火,这一“失误”几乎导致站上宇航员集体弃船逃生。

同年6月25日,俄“进步”型货运飞船与和平号在执行人工对接程序时,因为操作失误,刺破了一个实验舱,并导致空间站外壳损伤,造成和平号内舱起火,气压降低。两名俄罗斯宇航员和一名美国宇航员走出内舱,以太空漫步的方式修复了创伤。两天后,同样因为操作失误,空间站上一台计算机被毁。

1997年7月,俄罗斯宇航员拉祖特金在身心疲惫的情况下操作失误,把一根电线过早拔掉,使得主控计算机失灵,空间站失去能量,漂浮在太空。

1997年10月,美国宇航员对和平号空间站进行环绕观察飞行时,发现隔热保护层上有两个泄漏点,还好并不影响和平号的安全。

这些事故的发生,使得宇航局不得不面对宇航员的“精神疲惫”状况,开始对宇航员的心理健康予以关注。

险些失控的神舟一号飞船

1999年11月20日,中国第一艘不载人的试验飞船——神舟一号,在酒泉卫星发射中心,用新型长征运载火箭准备发射升空。

6时30分,火箭升空。飞行约10分钟后,飞船与运载火箭成功分离,准确进入预定轨道。在绕地球正常飞行了20个小时后,北京指挥中心下达“调姿开始”的调度口令。当指令传到船上统一测控系统机房时,显示屏上一串串数字符号不断跳动,有关飞船调姿态、轨道舱分离和返回制动的一系列遥控指令,已经顺利地送上了飞船。

但到了飞船即将返回的最后三圈时,按照计划应该对飞船注入返回指令,此时却无论如何也得不到飞船的回音。对飞船注入指令,只能利用飞船绕地每一圈的飞行中,飞到中国头上的那段短暂的时间。如这时地面指挥中心的指令注入不上去,那么飞船将会偏离预定的着陆点。飞船绕过的最后一圈,控制系统建立了一个稳定联系所应具备的注入条件,大概也就是在两分钟之内,把所有数据送上了飞船。

21日凌晨3时,神舟一号顺利完成了返回地面的准备工作,并已进入返回轨道。飞船划过太空,进入距地面只有80千米的大气层,正以每秒约7.5千米的惊人速度与大气层剧烈摩擦。下降至40多千米高度时,船体外部产生等离子壳,形成电磁屏蔽,致使地面与飞船通信暂时中断。

进入大气层后,神舟一号按预定指令,依次打开引导伞、减速伞和主伞,徐徐下落。当飞船距地面还有30千米时,操作员果断地发出了打开电源开头的指令。随后,主伞自动抛落,着陆缓冲发动机在距地面仅1.5米高的一刹那点火,进一步减速,使飞船平稳安全落地,飞行取得圆满成功。

和平号空间站坠落

2000年12月25日,在莫斯科宇航中心,地面控制人员准备对和平号空间站进行常规跟踪。然而,屏幕上并没有和平号空间站的信号,地面控制中心与和平号空间站的联系突然中断!和平号成了一只断了线的风筝。

失去控制的空间站很可能随时坠落,给地面上造成巨大危害。专家们在万分紧张的氛围中等待了24小时,和平号仍然毫无音信,地面控制中心的工作人员几乎全都绝望了。就在这时,监视屏上突然又出现了和平号空间站的微弱信号,尽管信号只持续了七分钟,但这就足以挽救整个局面了。宇航中心负责人立刻举行记者招待会,说,现在和平号空间站平安无事了,它不会在明天或者新年砸在咱们大家的头顶上了!

但是实际情况却不是那么乐观。专家们透露说,和平号空间站上的能源供应系统可能发生了故障,如果真是这样,那么麻烦可就大了,因为这意味着所有的能源最终将消耗殆尽,整个空间站将像一个失去控制的陀螺一样,在地球轨道上旋转起来,完全失去控制。

正是因为担心出现这种最坏的结局,莫斯科宇航中心立即派出一个宇航小组,他们的任务就是,乘飞船飞往和平号空间站,设法确保和平号坠毁的时候不会坠到地球的陆地上。

12月30日,俄罗斯政府不得不最后痛下决心,决定发出坠毁和平号的命令。第二年的2月4日,宇航局领导人向全国发出公开信,说明必须在还能控制和平号的情况下销毁它,以免给世界安全带来威胁。3月23日,和平号完成了在太空中的所有使命,成功实现了坠毁。从此,空间站的和平号时代结束了。

受伤的神舟二号发射升空

神舟二号的发射时间原定在2001年1月10日,不料,2000年12月31日下午,测试厂房里发生了重大事故。起因是发射场没有按照规程办事,临时去搞了一个试验,组织不严密,造成了一个非常大的、人为的失误和差错,结果火箭受到重创,箭体上留下了深深的伤口。第二天半夜一点多,刚赶到基地的专家们立即对其进行检测。经过探伤处理和更换了部分受损的部件后,最终的测试表明所有部件工作正常。

2001年1月10日,在酒泉卫星发射中心,高大的发射塔架上,乳白色的长征二号F运载火箭正在准备发射。火箭承载着神舟二号飞船。神舟二号虽是第二艘无人飞船,但却是中国第一艘各种技术状态与载人时基本一样的宇宙飞船。

十分钟准备……一分钟读秒……点火!起飞!运载火箭喷射出一团橘红色的烈焰,托举着神舟二号直入太空。就在飞船进入太空的瞬间,发射中心的大屏幕上随即出现了一个小小的亮点,标示着飞船实际飞行的曲线缓缓地开始向前延伸。来自地面测控站和远望号测量船的测控数据,源源不断地汇集到指挥控制中心。发射约十分钟后,飞船与火箭开始进行分离。调度员果断地发出了调度号令,随即,遥测员向飞船发出了入轨指令,这是北京航天指挥控制中心向飞船发送的第一个指令。船箭分离八分钟后,轨道专家组综合技术人员的计算结果,得出了飞船入轨参数。不久,指挥部正式宣布:神舟二号飞船进入预定轨道。

神舟二号飞船在轨飞行7天后成功返回地面。飞船上进行了微重力环境下的多重科学实验,各种仪器设备性能稳定,工作正常,最后取得了大量数据。

首位太空游客

2001年4月,61岁的美国富翁蒂托,和另外两名俄罗斯宇航员一起,飞往距地球400多千米的国际空间站。蒂托由此成为人类有史以来的首名太空游客。

但是,蒂托的这次太空旅游并不轻松。正当他们为28日的升空做最后准备的时候,国际空间站里的3台站载计算机均不能正常工作!就在之前的一个月,奋进号航天飞机刚刚为国际空间站送去一只巨型机械手,宇航员们正在将它安装到国际空间站上。但是负责飞行控制的一台计算机突然发生故障,之后又有两台计算机出现了故障。

终于,故障在28日之前解决了。火箭升空时,蒂托穿着臃肿、厚重的宇航服,和另外两名宇航员一样,被牢牢锁定在座位上动弹不得。升空之初,因火箭上升速度极快,他的体能面临严重挑战:在升空过程中,他就感受到身体好像被撕得四分五裂了,并伴随着周期性的恶心、头痛等不适反应。航天中心的专家曾经提醒说,在整个太空旅行过程中,蒂托的骨头将持续释放钙质,其肌肉也可能会发生萎缩现象。

但是这些困难,相比起太空中的美妙景色来说,就显得微不足道了。在空间站上,蒂托每天环绕地球16次。尽管蒂托并未获准步出空间站、进行真正意义的太空行走,但他还是可以通过太空窗俯瞰地球。这个悬坠在深邃太空中的蓝色星球,是那么迷人。在天幕映衬下,星星也将格外闪烁,灿烂生辉。总之,呈现在他眼前的将是令人荡气回肠、美不胜收的壮观太空景象。而且根据事先达成的协议,蒂托可自由拍照。

针对太空旅游,日本火箭协会会长曾经大胆预测:“在21世纪,太空旅游最终将会成为每一个普通人都能够享受的娱乐。”

神舟三号延期发射

2001年10月,在神舟三号发射准备现场,在飞船进场的第4天,科技人员对飞船上安装的一种插座触点进行测试检查,发现有一个点不通。经更换了新插座后,故障消失了。敏感的检验人员把飞船上此类插座的至少1000个接触点全部测试了—遍,结果又发现有一个点不通。这就说明,这批插座可能存在问题。为了安全起见,检验人员提议将飞船上已装好的几十个插头全部换掉。而要将船上已装好的插件拆下来,更是一个冒险的过程。于是有关领导专门到生产这一插件的厂家调查了解它的设计及加工过程,发现其先天的设计中的确存在缺陷,但更换势必牵涉到撤场,事关重大,必须向中央汇报。

2001年11月1日,中央领导在报告上批示:进度服从质量,推迟发射!最终已运到发射场的飞船和全体发射人员默默地撤离。四个月后,2002年3月25日,全体发射人员再次返回发射场,进行推迟后的发射工作。

北京时间3月25日22时15分3秒,神舟三号飞船从酒泉卫星发射中心升空,飞行589秒后,布阵在北半球太平洋海域的远望一号测量船首先捕获目标,它从陆地测控站接过了继续测控飞船的任务。这时,飞船进入箭船分离阶段,正在进入轨道,远望一号测到的所有数据显示一切运行正常。

22时45分40秒,远望二号测量船与神舟飞船之间成功建立了一道无形的电子桥,飞船的飞行速度、高度,以及各种工作参数,一刻不停地告知远望二号船,并显示在荧光屏上,传送到北京指挥所和祖国各地的测控台站。

神舟三号在太空留轨运行180多天,成功进行了一系列空间科学实验。

低温下发射神舟四号

气温如果低于-20℃,就会对火箭产生很大的影响;因为气温过低,很容易导致密封件由于变脆而失效,造成加注后燃料泄漏,因为气温过低,还会使推进剂结冰,堵塞发动机的管路,造成点火失败,等等。

2002年冬,酒泉卫星发射中心下了一场罕见的大雪,寒风刺骨,气温竟降到-27℃。历史上罕见的低温天气,对准备发射的长征火箭和神舟四号飞船造成了极大的威胁。大家一致认同-20℃为最低发射条件的临界点。

根据气象部门给出的12月28日、29日、30日3天的气象条件,指挥部一开始将29日定为发射日期,但气象专家认为在30日气温会有一个短暂的回升。指挥部最后决定推迟一天发射。29日凌晨,气温果真如气象部门预报的低于-21℃,直到晚上气温还在持续下降,并没有出现先前预报的气温回升的迹象。这天从早晨到晚上,为了慎重地发射,一切让火箭保持“体温”的办法都被用上了:给固体发动机贴泡沫塑料,用小棉被包上输送管路,认真进行气密检查等,甚至为了解低温情况下火箭推进剂的具体状态,在火箭身体之外,模拟推进剂的受冻状况……

30日,天气开始好转,温度回升到了-19℃,而且,就在距发射时间还有最后30分钟时,戈壁滩上突然刮起了一阵东南风,气温一下子又令人兴奋地升到-18℃,而且一直保持不变。这个温度对发射来说,还是非常理想的。

2002年12月30日零时40分,神舟四号终于升空了,围绕地球旅行了108圈。2003年1月5日晚上7时,飞船在内蒙古中部预定区域着陆,顺利回收。

神舟五号太空游

2003年10月15日9时,伴随着惊天的轰鸣,神舟五号载人飞船,搭载着中国第—位太空人杨利伟,直上苍穹。

飞船顺利升空,并按照预定的计划,达到了既定的轨道。9时31分,北京地面控制中心的大屏幕上出现了清晰的图像,杨利伟的声音在大厅中响起。在与医生通话时,他显得相当沉稳:“我感觉良好!”10时,神舟五号飞船正在进行环绕地球的第一圈飞行。11时过后,杨利伟开始在太空中进餐。他一边看书,一边用捏挤包装袋的方式享用这顿不同寻常的午餐。12时过后,杨利伟开始他在外太空的第一次休息。19时58分,杨利伟与家人通电话。他对妻子说:在太空感觉很好,太空的景色非常美。他对儿子说:好儿子,我看到咱们美丽的家了!神舟五号在太空中的一切工作都进展顺利。

但是在飞船返回地面前,却出现了故障。当飞船飞行到第14圈时,按照计划,地面控制中心向飞船发出了返回控制的指令。但是,总调度的声音在指控大厅里回响,却始终是“注入失败”、“再次注入”、“失败”……此时,如果不能在40分钟内把指令重新注入,飞船将可能失去控制,无法返回地面。航天测控专家和指挥技术人员一时处于非常紧张的状态。时间一分一秒地过去。从进行故障原因分析、测控覆盖分析到完成数据注入仿真试验,乃至提出故障处理方案,地面控制中心在短短的30分钟里将其迅速完成。“注入开始!”随着地面控制中心的口令,指控大厅大屏幕上的数据随即显示,飞船执行了返回指令,正在向地球返航。成功了!

继俄罗斯和美国之后,中国成了世界上第三个将人类送入太空的国家。

神舟五号历经天气考验

2003年10月15日,神舟五号载人宇宙飞船成功发射。然而,就在飞船发射前夜,常年干旱无雨的戈壁地区电闪雷鸣、狂风大作,用来测风速的充气飞艇刚刚升上天空,就被大风刮得无影无踪。降雨和大风,都是火箭发射的死敌。能不能按时发射?气象保障组内部意见也不统一。有人认为,为了稳妥起见,应该推迟火箭的燃料加注时间。但推迟就意味着飞船发射将无限期推延,着陆时间和场地也要重新选择。根据研究,总负责人认为,目前的情况,还不至于做推迟这个最坏的打算,只要能对冷空气的移动方位和速度做出正确判断,按时发射完全可能。而且根据气象预测,尽管当前气象条件恶劣,但在未来的某两个时段内,酒泉地区将出现良好天候,如果在这一时段完成火箭燃料加注,火箭就可以按时发射。果然不出所料,10月15日9时整,飞船如期升空。

10月16日,神五飞行进入第14圈后,按照计划准备返回。而当时,地面着陆场的风速达13米/秒,风向不定,高于最高极限风速。按这样的风速,难以想象飞船会出现什么样的意外。指挥部的工作人员不安地走动起来,纷纷向气象人员询问情况。气象中心根据研究判断,16日5~7时着陆场风速会明显减小,符合飞船回收标准,可以按计划回收。但是在时针指向3时整时,大风还没有减弱的趋势。难道中心的预报真的出了问题?时间一分钟一分钟地过去,终于奇迹出现了。16日凌晨4时,风力开始减弱,5时,气象探测车的显示屏上跳动着一连串让人喜悦的数字,风速按计划至标准范围之内。6时12分,神舟五号载人飞船躲过了大风,成功着陆。飞船着陆半个小时之后,草原上的寒风又重新凛冽起来,达到12米/秒。

国际空间站

2003年11月28日,国际空间站工作的两名宇航员正在吃早餐,突然传来一种奇怪的声音,很像是易拉罐被压碎的声音。这奇怪的声音着实将两人吓出了一身冷汗,他们以为可能是外部有东西撞到了空间站。但是奇怪的是,监视器上并没有显示,说有什么东西碰到空间站。他们清清楚楚地记得,声音应该来自生活舱,包括卧室、厨房和浴室。但是,当他们去检查的时候,并没有发现任何可能引起声音的奇怪事物。更奇怪的是,这种奇异的金属声,在5个月以后又再次出现了。

2004年4月,宇航员又听到了同样的声音,第一时间向地面的技术人员进行汇报。他说:当时我戴着耳机,但是我肯定听到了那个神秘的声音。这是两位宇航员在为期6个月的空间站任务中第二次听到怪声。现在,科学家们终于下定决心,要解开这种声音的产生之谜。他们将开展一项名为“鉴别”的试验,以揭示产生这各声响的真正原因。但是由于试验的时间会比较长,所以现在还没有能够得出明确的结论,不过,对于声音的来源,宇航员和专家都有不同的猜测。

两位宇航员认为声音的来源在仪表板附近。他们本来担心有太空垃圾与空间站的后部发生碰撞,就使用空间站的机器人对空间站外部进行了检查,却没有发现问题,空间舱内的压力也没有发生变化,说明不是因为外来的撞击引起的声音。根据宇航员提供的信息,专家当时进行了分析,他们认为这个神秘的金属响声可能来自空间站内部的仪器,于是马上对各种设备进行检测,但发现一切运转正常。专家们还曾猜测,认为声音可能来自空间站外部,但当时没有得到验证。

神舟六号变轨飞行

2005年10月12日上午9时,神舟六号飞船发射升空后,进入的是距地球表面近地点高度约为200千米、远地点高度约为350千米的椭圆轨道。实施变轨控制,就是要将飞船推入距地球表面约343千米的圆轨道。把椭圆轨道变成圆轨道,主要是为准确返回奠定基础。另外,进行轨道圆化的试验也是为下一步空间对接做准备。

10月12日15时30分,北京航天飞行控制中心向航天员费俊龙了解了飞船工况和身体状况,随后,由地面控制人员与航天员进行了通话:“神舟六号,请按照手册上的操作步骤进行操作,每一步操作到位;注意,航天服气密性检查前一定要系好座椅束缚带,带好手套,关闭面窗。完毕。”“神舟六号明白。”两名航天员按照提示完成预定动作,等待飞船变轨时刻的到来。

15时54分,北京航天飞行控制中心启动飞船变轨工作程序。随着“变轨开始!”一声令下,一组组数据从北京航天飞行控制中心中央机房发出,通过远程控制站传向太空。在指挥大厅的大屏幕上,飞船尾部喷出橘黄色的火焰,飞行加速,从原来的椭圆形轨道的切线上冲出。与此同时,屏幕上飞船闪烁的亮点迅速沿着地球的圆形表面,划出一个巨大的同心圆!63秒后,飞船又进入了平稳的飞行状态。航天员向地面报告:“仪表显示飞船变轨结束,完毕。”随后,正在南太平洋上的远望二号测量船向北京航天飞控中心传来数据,表明变轨取得圆满成功。

变轨成功后,17时29分,航天员费俊龙打开神舟六号返回舱与轨道舱之间的舱门,进入轨道舱开始进行空间科学实验。

第二章 海洋探索

海底玻璃之谜

我们每天都要与各种各样的玻璃制品打交道,如玻璃杯、玻璃灯管、玻璃窗户等等。普通的玻璃,以花岗岩风化而成的硅砂为原料,在高温下熔化,经过成型,冷却后便成为我们所需要的玻璃制品了。

然而,在很难找到花岗岩的大西洋深海海底,居然也发现了许多体积巨大的玻璃块,这真是一件非常奇怪的事。

为了解开这个海底玻璃之谜,英国曼彻斯特大学的科学家们进行了多方面的分析和研究。

首先,这些玻璃块不可能是人工制造以后扔到深海里去的,因为它们的体积巨大,远非人工所能制造。

有些学者认为,这种玻璃的形成,有可能是海底玄武岩受到高压后,同海水中的某些物质发生一种未知的作用,生成了某种胶凝体,从而最终演变为玻璃。如果这是属实的话,今后的玻璃生产就可以大大改观了。现在我们制造一块最普通的玻璃,都需要1400~1500摄氏度的高温,而熔化炉所用的耐火材料受到高温玻璃溶液的剧烈侵蚀后,产生有害气体,影响工人的健康。假如能用高压代替高温,将会彻底改变这种状况。

由于这个设想,有些化学家把发现海底玻璃地区的深海底的花岗岩放在实验室的海水匣里,加压至400个大气压力,结果是根本没有形成什么玻璃。那么,奇怪的海底玻璃到底是怎样形成的呢?迄今仍然是一个未能解开的自然之谜。

噬人鲨不吃身边小鱼之谜

噬人鲨也许是鱼类中最凶猛残暴的了。因为它皮肤色白,最爱向人发起攻击,不少沿海地方的居民都称它是“白色死神”。噬人鲨个头很大,体长一般为7~8米,也有长达12米的。它的牙齿很特殊,属于多出性牙系,假如咬碎坚硬的东西时将牙齿折断了,会重新长出新牙来,如果再一次折断,还会再一次长出,一生中可以6次长出新牙来。还有,它的牙齿有好几排,最多的可以达到7排。这些牙齿不仅非常锐利,而且可多达1.5万颗!

噬人鲨能在海中称霸,还在于它有一个功能极佳的肚子。它不需要每天吃东西,经常是三四天才饱餐一顿。这是由于噬人鲨的腹内有一个像胃似的“袋子”,这就是它的食物贮藏室。如果它吃饱之后又遇上一只海豚,它绝不会因为肚子已饱而将海豚放走,它会毫不犹豫地把这大家伙吞下肚,贮存在“袋子”里,当它饿了的时候,再把海豚转移到胃里。“袋子”里可贮存三四十条一斤多重的鱼,十几天甚至一个月都不会坏。噬人鲨生性贪婪,当它肚子很饿而“袋子”里又没有库存的时候,会在游过的路上把遇到的东西统统吞下。所以,噬人鲨的“袋子”就像个杂货店,里面什么都有,玻璃瓶、皮鞋、罐头盒等等,应有尽有。这种饥不择食的习性有时会使它们送命。例如,有一艘军舰发出了一枚深水定时炸弹,这枚炸弹刚刚扔下海,突然蹿过来一条噬人鲨将炸弹吞进肚里,不一会儿,水下响起了轰隆声,炸弹在噬人鲨肚子里爆炸了。

在噬人鲨的生活中还有一个奇特的现象,当它在水里游动时,身边经常有许多小鱼,像是它的侍从。这是一些身上有条带状纹的鱼。过去有些科学家认为,这些小鱼跟随噬人鲨是为了吃它剩下的残渣。但后来发现,这些鱼都是自己单独找东西吃的。原来,小鱼们伴随着噬人鲨,既不是充当侍从,也不是等着吃残渣剩饭,而是借着主人的威风来躲避其他敌害的袭击。然而奇怪的是,噬人鲨生性贪婪残暴,但它对身边的小鱼却很友好,经常形影相随,无论它怎样饥饿都不去吃这些小鱼。噬人鲨为什么不吃身边的小鱼?这是一个仍然未能解开的自然之谜。

鲨鱼的情爱

这是一件奇闻,也是一个真实的故事。事情发生在夏威夷群岛附近海域。一艘渔船拖着沉重的渔网缓缓地行进着。在海上辛苦了几天的渔民,看着那满网的鱼儿,个个喜上眉梢。“快看,来了几条好大的鲨鱼!”一个渔民忽然大声喊道。

船上的人都把目光转向船后的海面。只见几条银灰色的大鲨鱼迅速游近渔船,一会儿冲到船的前方,一会儿又紧跟在船的后面。渔民们大惑不解,这是怎么回事呢?

滑道上的绳索拉着沉重的曳网,发出吱吱的响声。突然,有两条大鲨鱼发疯似的朝曳网扑了过来,用那锯齿般的大牙死死咬住曳网不放。这种鲨鱼向渔船曳网进攻的情况,在过去是闻所未闻的。一瞬间,网被鲨鱼咬破了,网里的鱼儿就像流水一样,一股一股地向外流出,回到碧蓝的大海中。鲨鱼继续向曳网发动攻击,这情景使渔民们看得目瞪口呆。

渔民们赶快开动绞车,将渔网匆匆拉上船。可奇怪的是,这几条鲨鱼根本不去理睬那些漂浮在海面上的鱼,而是仍旧死死地跟着渔船:人们这才意识到,这几条鲨鱼根本不是为了觅食充饥,才紧跟渔船的。那么,它们究竟是为了什么呢?

这时,有人发现曳网中有3条小鲨鱼,其中一条已被压死,另外两条还在动弹。几个渔民想了一下,便将两条活着的小鲨鱼顺着滑道推进大海。随着小鲨鱼入水的涟漪,海面上出现了一幅动人的情景:鲨鱼们在两条小鲨鱼的周围跳跃翻滚,用鱼鳍和身躯互相碰撞,有的用鼻子彼此顶来顶去,还有的用尾巴打水嬉戏……看着这幅罕见的海水奇景,渔民们感叹不已:这些残忍的海上凶神竟然也有动情之时啊!几分钟后,几条大鲨鱼带着小鲨鱼离开了渔船,向远处游去。

然而,故事并未到此完结。有人发现还有一条大鲨鱼仍紧紧跟在渔船后面。它那富有弹性的身躯有一半露在水面,两眼死死盯着船上的渔民,从它的目光中,人们感到有一种忧愁和乞求的神情,仿佛它在期待着什么。

这情景,使渔民们动了恻隐之心,他们来到网前,将那条死去的小鲨鱼翻出来,扔进大海。这时,只见大鲨鱼转动了一下身躯,朝小鲨鱼迅速扑去,然后用嘴推着小鲨鱼,向远处游去。这些鲨鱼的不寻常的举动,给耳闻目睹这一事实的人们留下了一连串的疑问。是不是由于3条小鲨鱼被捕获,才引起几条大鲨鱼对渔船的跟踪?大鲨鱼将曳网咬破,是为了救出小鲨鱼吗?为什么当两条小鲨鱼回到大海时,会出现鲨鱼们的异常活跃的场面?那条离开自己的伙伴继续紧跟渔船的大鲨鱼,是不是死去小鲨鱼之母呢?还有,难道像鲨鱼这种凶猛的“海中霸王”也有“友爱观念”和“慈母之心”吗?

看来,这些疑谜一时是无法解答的。但不管怎样,鲨鱼的行动向我们说明,人类对它们还了解得很不够。

香港海滨的吃人动物

1979年夏天,在香港海滨发生了一件惨案:三位青年在海里游泳,正当他们准备往岸边游时,游在后面的那位青年突然被一种凶猛的动物拖入海底。这不幸的人连喊一声都来不及,他的两个同伴只看见从海中冒起一股股殷红的鲜血……

惨案发生后,人们在惊吓之余,发出了各种议论。是什么动物竟然如此凶残呢?大部分人认为这是鲨鱼所为,但是也有人提出是海中恶魔马来鳄干的,因为在华南沿海曾有过鳄鱼吃人的传说。

马来鳄是鳄类中体型最大的,它一般栖居在热带海区,常长期在海上漂游。它的皮肤很厚,能够阻止海水中盐分的渗透,眼睛和肾脏也有排除盐分的功能,因而十分适宜于在海洋里生活。它主要是在沿海活动,有时也随着海潮进入内陆河流中。东南亚热带沿海的居民,都知道马来鳄的厉害。它的性情残暴,嗜杀成性,连凶猛的老虎也怕它几分。它不仅袭击游鱼、走兽、飞鸟,还不时袭击人类。水上作业的渔民和河边洗衣的妇女,不小心就会被它拖下水中吃掉;袭击游泳中的人、畜则更不鲜见了。

其实,在我国华南沿海,包括香港一带海区,曾是马来鳄的重要栖息地。在广东的潮州,唐朝时马来鳄危害严重,伤害了许多人,家畜几乎被吃光,老百姓无法生产,生活穷困。为此,当时任潮州刺史的大文学家韩愈,派人往水中投了一只猪、一只羊,以祭鳄鱼,还写了《祭鳄鱼文》,要鳄鱼们七天之内“南徙于海”,否则就要将它们“尽杀乃止”。韩愈的这篇文章写得很出色,但是鳄鱼还是继续作恶。到了元、明、清时期,在两广、福建、海南、台湾等省区,有关马来鳄的记载仍然很多。例如清朝光绪三十三年(1907年)四月初,广东水师提督李准乘船巡视南海,见一条大鳄鱼游到船边,长约丈余,它急于吃人,便从船边舷梯爬上船来,凶恶地冲向一名士兵,把一名持枪的士兵吓呆了,李准迅速夺下士兵手中的枪,向鳄鱼开了两枪,将其击伤,鳄鱼翻入海中,沉入水底。此事在李准写的《巡海记》中有详细记载。

由此可见,从西汉到明清,马来鳄曾在我国华南沿海一带栖息过两千多年。后来由于气候条件变迁的影响,迫使马来鳄将其栖息地逐渐南移,终于不再在我国沿海安家了。不过,本世纪初,马来鳄在我国华南沿海还偶有出现,1921年就曾在香港海面捕获过一条。马来鳄游到香港附近海面来觅食,则是完全可能的事。因此,对于香港海滨那件海中动物吃人的惨案,将马来鳄列为可能的“案犯”之一,是完全有道理的。至于那位不幸的青年究竟是被马来鳄吃掉的,还是被鲨鱼吃掉的,因无法查证,也就成了一个永远也无法解开的谜。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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