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新闻动态

【上海科技】顾逸东院士:从屈原到天宫,中国空间科学的问天之旅
发布时间:2023-08-28    1519   上海科技

65年的时间,人类能发生多少变化?在古代,如果一个小孩子问大人“日月安属,列星安陈”,可能他直至离开这个世界,也不会得到答案;如果是在哥白尼和布鲁诺的年代,几十年的时间,你可能会从一个“地心派”变成“日心派”;但如果你生于20世纪下半叶,65年的时间足够你改变宇宙观和世界观。

1957年10月4日,随着前苏联发射第一颗人造卫星,人类迎来了空间时代。这颗“斯普特尼克1号”冲破地球重力的束缚,进入外层空间轨道。自此,宇宙的秘密在人类面前以一种全新的方式打开。“六十五年来,人类开展了规模宏大的空间科学探索和研究,革命性的发现源源不断,深刻地改变了人类的宇宙观和自然观。有人甚至认为,这65年来的科学发现,超过了人类历史几千年的总和。” 空间科学与应用技术专家、中国科学院空间应用工程与技术中心的顾逸东院士概括说。

空间科学是利用空间飞行器(在太空)研究地球、日地空间、太阳系和整个宇宙的物理、化学和生命等自然现象及其规律的科学领域的总称,与空间技术、空间应用一起,并称航天科技领域最重要的三大支柱。空间科学形成了包括空间物理、空间天文、月球和新兴科学,空间地球科学、生命科学、微重力科学等的多学科的研究体系,也形成了包括粒子物理和天体物理、地球、行星与生命科学等诸多前沿交叉研究方向。顾逸东院士是我国空间科学领域的泰斗级人物,说起空间科学来如数家珍,8月26日,他带着人类进入空间时代后的恢弘故事,来到墨子沙龙,和现场以及线上观众们,一起分享古今中外,人类对于宇宙奥秘的无尽求索。

短短65年的时间,人类探测到了宇宙微波背景的面貌,支持并推动了宇宙大爆炸模型理论的发展;揭示了太阳高能辐射来源;人类的探测器登上了月球和其他行星,构建了新的太阳系以及天体的新知识体系;通过空间观测,人们得以从太空中回望地球,研究作为一颗行星的地球的整体行为和变化;微重力环境下,量子力学完备性、引力物理和相对论理论可以更好地得到检验。古代不同文明对于宇宙和自身的种种问题,都在空间科学的帮助下,渐渐展开答案。

Plank卫星绘制的最高分辨率宇宙微波背景辐射图(图片来源:ESA/NASA/JPL-Calteck)

作为空间科学领域的泰斗级人物,顾逸东院士早年从事宇宙射线和科学气球技术研究,在载人航天工程中,领导建设了天地一体化的空间应用技术体系,组织完成了神舟系列飞船和天宫系列空间实验室的科学与应用任务。从上世纪70年代开始,顾逸东院士一直见证和参与我国空间科学的蓬勃发展。说起我国空间科学的发展,顾逸东院士感慨万千。从早期的科学气球开始,我国空间科学虽然起步晚,但是发展迅速,尤其是进入21世纪后,载人航天工程、探月工程和深空探测、科学卫星任务等三个方面,均取得了举世瞩目的成果。

“明月几时有,把酒问青天,不知天上宫阙,今夕是何年。”千年前某个中秋,苏东坡对于天上宫阙的迤逦想象,今天已经化为现实。2000年以来,我国科学家在神舟系列飞船、天宫空间实验室、货运飞船上开展了上百项空间科学研究;2007年以来,嫦娥1号到5号任务和天问一号火星着陆探测任务,开展了月球和火星科学研究,后续将持续开展月球探测,小行星、木星系统和火星采样返回等探测任务,我国载人登月任务启动实施;2022年,我国空间站建成,将于未来10-15年开展长时间、大规模、系列化的空间科学研究,探索宇宙、天体及地球、生命现象、物质科学等基本问题。如果苏东坡穿越至今天,看到空间站高精度时间频率科学实验柜,也许再也不会困惑于天上宫阙如何与地上共享时间。

中国空间站“T”字基本构型模拟示意图(图片来源于网络)



中国航天员陈冬、刘洋首次在问天实验舱内进行授课,讲解科学实验柜(图片来源于网络)

我国空间科学的昨日成就斐然,未来更值得期待。已进入初样阶段的巡天空间望远镜,凭借其0.15″角分辨、紫外-近红外覆盖、大视场等优势,有望在宇宙学、星系科学等方面获得革命性发现;高能宇宙辐射和暗物质探测设施(HERD)将以前所未有的灵敏度搜寻暗物质、探究宇宙线起源的世纪之谜、开展高灵敏度的高能伽马射线巡天和监视,并探索脉冲星导航的新体制;中科院空间科学先导专项,2015年以来圆满完成一期科学卫星任务,目前正在实施二期任务,准备新立项和预先研究多颗科学卫星,其中,中高轨量子科学卫星“墨子二号”已经立项,而它的大哥——世界首颗量子科学卫星“墨子号”至今仍在轨服役,完成科学任务、做量子保密通信的守护神。

对于空间科学的未来,中国科学院院士潘建伟表达了自己的期待:“人类首次载人登月实现之后,很多古老的神话都变成了现实,但是遨游太空仍是宇航员的专属。期待在可见的将来,随着技术的改进,身体条件基本正常的人都可以实现太空梦,我们的科学家,也可以亲自前往空间站进行科学实验。”