天文学|这艘飞得最远的太空飞行器，让我们得到一个非常悲观的结论
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主讲人：刘勇
中国科学院国家空间科学中心
空间天气学国家重点实验室
【 天文学|这艘飞得最远的太空飞行器，让我们得到一个非常悲观的结论】“没有人会一直生活在摇篮里，人类总有一天要冲出地球，走向太空。”
我的专业为空间物理，经常会有人问我们，这专业和同样都是研究太空的天文学有什么区别，两者怎么划分，到底谁管哪一块？
我们其实可以这么来理解这个问题：天文学是一门非常古老的科学。可以说自从地球上有了人类，有一部分人开始抬头看向星空，天文学就开始了；空间物理是一门历史很短、比较现代的科学，它是借助现代的技术手段来研究太空的事情。
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尤其是当人类进入太空时代以来，我们就可以借助飞船，近距离观测那些我们以前只能在望远镜里看到的那些天上的星星。
所以我们跟天文学的分界是他们是能够看到，而我们不光能看到，还是真正要去飞，或者说人类的飞行器到哪里，空间物理的范畴就到哪里。
冲出地球，飞向宇宙
我个人在研究中非常关心、经常思考一些问题，或者说经常被人问到的问题——在茫茫宇宙，还有没有其他的星球上也和地球一样有生命的存在？
如果从学术角度分析，那就是在宇宙中有没有另外的星球和地球一样，有适合生命生存的条件？我们能够找到和发现它吗？如果地球遇到不可抵挡的灾难，我们能不能够在这种情况下逃离地球这座孤岛，移民到其他星球？
但我们不管是要去外星球寻找生命，还是要移民到其他星球，都需要利用航天来实现。
那么我们先从航天历史的角度来思考这一问题。
在明朝，有个叫万户或万虎的人，曾想过在一把竹椅子的后面绑上几根火箭，利用火箭的推力，把自己送上天，然后他再举个风筝就可以平安地落地。
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但这个故事的结局是个悲剧——很不幸，他没有成功落地。当时火箭就直接把他炸死了。
这个故事告诉我们：第一，我们人类很早就有飞向星空的梦想。第二，没有科学原理，我们的梦想无法变成现实。
而第一个把这个事情用科学方法来解释的人是牛顿。他通过研究万有引力发现，如果扔一个东西的速度越快，它就会落得越远。
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但因为地球是圆的，只要扔得足够快，这个东西一直会在天上飞，如果绕着地球，就是一颗人造的地球卫星。
速度得是多少？第一宇宙速度——7.9 km/s，每秒钟走7.9公里。这个速度非常快，差不多是高铁速度的100倍。用这个速度绕地球一圈，只需要一个半小时。
如此快的速度，牛顿当然实现不了，牛顿同时代的人也实现不了。
牛顿之后还出了一名非常著名的科幻作家凡尔纳。他认为可以把人或设备装在炮弹里，利用大炮发射上天。
后来我们当然知道这个方法行不通。因为大炮爆炸的那一瞬间，冲击力实在是太大，远远超过了人体和很多机械设备可承受的范围。
所以直到齐奥尔科夫斯基，这个问题才得以解决。齐奥尔科夫斯基是目前为止人类公认的航天之父。
很多航天院所都把他的一句话刻在墙上。“地球是人类的摇篮，而人类不可能永远生活在摇篮里。“或者说，没有人会一直生活在摇篮里，人类总有一天要冲出地球，走向太空。
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著名的齐奥尔科夫斯基公式是他通过研究气体动力学发现的公式。它解答了要达到牛顿所说的速度，需要装多少燃料，这个燃料要以多大的速度喷出去这样的问题。
但燃料的燃烧本身是一个非常暴力的过程，控制不好就可能造成像万虎那样的悲剧。所以在齐奥尔科夫斯基那个时代，他也没有办法把人送上天。
并且他那个时代的人们都觉得上天是不可能的事。所有关于航天的论文都被拒稿，不能发表。齐奥尔科夫斯基只好把他的想法写成了科幻小说。
其中一部著名的科幻小说——《在地球之外》，详细地讲述了一帮科学家怎么做火箭，怎么做宇宙飞船，然后乘坐宇宙飞船，伸向太空，探索月球和小行星，最后平安地回到地球。
可以说它不仅仅是科幻小说，还是一个伟大的科学构想。
齐奥尔科夫斯基当时没有能力实现这个科学梦想，但他的学生科罗廖夫成为了第一个造出人造地球卫星，并将其成功发射上天的苏联科学家。
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在这之后，他还把人类历史上第一个宇航员，第一个太空人——加加林也成功地发射上天。
我们都知道加加林是人类的第一个宇航员，是人类探索太空的英雄，但科罗廖夫才是这个英雄背后真正的功臣。
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同样在第一个登月的宇航员阿姆斯特朗身后的英雄——冯·布劳恩也深受齐奥尔科夫斯基的影响。他的笔记本里记录许多有关这位航天之父解决问题的想法。所以，这是人类在一脉传承下从地球到登上太空的壮举。
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