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地学科普 | 44年,2公斤,这一次是中国

乃一姆 全国地研联 2021-09-19

2004年,中国正式开展月球探测工程,并使用了中国传统神话中的“嫦娥”为其命名。三年后,“嫦娥一号”成功发射升空,真正落实了探月工程的第一步,由此正式拉开了中国探月之旅的序幕。


此后,“二号”“三号”“四号”(为“三号”的备份星)陆续升空,完成了大量科研任务,诸如月球物质成分分析、首次证明月球没有水、实现月球背面探测等。虽然当时中国仍然处在探月科学初始期,但这艰难的每一步走得都很踏实。

嫦娥三号着陆器

今天凌晨,“胖五”(长征五号)再出发,成功将“嫦娥五号”发射上天。不同于前四次的“单程飞行”,这次的任务除了完成必要的科研外,还将采集预估2公斤的月球样品并带回地球,完成中国无人探月工程中,“绕”“落”“回”三步走战略中的最后一步。

长征五号遥五搭载嫦娥五号

发射后即将入云的瞬间

中国航天事业溯源

顾名思义,探月工程针对的目标是月球,是我国航空航天事业的一个版块。除探月外,近几十年间,我国在许多航天技术领域都取得了一定程度的进展,虽然部分科技至今尚未完全达到世界最顶尖的水平,离全部实现世界第一也还比较遥远,但整体水平依然在稳步提高。

上海中环路高架上

一辆大货车载着运输火箭的其中一段

跟周围小汽车比起来,火箭体型巨大

搭载卫星上天主要依靠的运载火箭技术,我国目前已研制了14种不同类型的运载火箭,今晨刚将“嫦娥五号”送上天空的“胖五”就是近年来我国运载火箭技术发展的重大成果。

为嫦娥五号探月工程整装待发的胖五

长征五号的历史最早可以追溯到863计划中关于“大型运载火箭和天地往返运输系统”的规划。但当时因为国力有限,科研实力也有限,该规划一度长期停留在纸面上。到上世纪九十年代,因为资金及领域发展优先度的限制,中国火箭仅在小范围完善,期间还暴露过一系列问题。


为了在大国航天竞赛中取得领先,同时也为了保持研发技术不断进取,与之前旧式运载火箭不同的新型大火箭研制工作在当时一度变得十分紧迫。新火箭的研发任务从2001年开始预研,2006年进入研制阶段,在2016年迎来首飞,直到去年底才实现圆满成功。中国大火箭经历了快20年的科研进展。

长征一至三型中型卫星火箭

不过,正如其名,发射工具的巨大进展还只是航天事业中的“万里长征第一步”。要完成不同的航天任务,只有火箭这个运载工具是不够的,还需要为它配上适应不同任务的装置。这一方面,近几年中国也取得了诸多具有突破性的进展。


以“胖五”的各种“尊贵客人”为例,除了昨天的探月工程“嫦娥五号”外,今年下半年中国首次火星探测任务“天问一号”探测器也在其中。未来,已建成全球卫星导航系统的北斗系列更新、中国空间站、深空探测等领域还依然要借助“胖五”。

刚刚离开地面,即将升空的胖五

除了这些家喻户晓的应用领域外,实现突破的航天领域还有很多。


包括曾经火爆一时的载人航天在内,今年九月我国在酒泉卫星发射中心还成功发射的可重复使用航天器,后续可为和平利用太空提供更加便捷、廉价的往返方式。借助一系列更新的技术,未来的载人登月、正式空间站将是载人航天的未来。

酒泉卫星发射中心是中国规模最大的卫星发射中心

成立以来成功将145颗卫星、11艘飞船、11名航天员送入了太空

此外,我国卫星技术近几年也有巨大进展。在远距离通信等领域持续发挥着作用。如几年前发射的墨子号量子科学实验卫星,即是我国空间科学研究迈出的重要一步。借助卫星平台进行星地高速量子密钥分发实验,并在此基础上进行广域量子密钥网络实验——简要来说就是地面与太空量子通信“天地网”交织,海量信息将在其中来去如影,并且“无条件”安全。


正是这些航空航天技术进展,共同构成了自九十年代末大火箭技术之后,中国在空天领域的技术画卷。而这项奔往“星辰大海”的浩瀚工程,近年来也开始越来越多的深入我们每个人的生活。

星辰大海,并不遥远

航空航天作为一个耗费甚巨的领域,其昂贵有目共睹,且又因其“高大上”的目的,看似与普通人毫无关系。所以在网络中,经常会出现“航空航天无用论”、“浪费纳税人钱”、“还不如给贫困山区”等等认知及说法。

虽然这一小步很大程度是举国之力下的形象工程

但背后的一整套投入也为各行各业带来了技术变革

但在信息技术突飞猛进的当下,在移动互联网覆盖全球,人工智能等技术逐渐普及的当下,航空航天距离普通人真的还遥远吗?


事实上,许多我们今日习以为常的事物,最早都是出现在航空航天领域。


最知名的例子莫过于尿不湿。

1961年,一位美国宇航员在离舱作业时感到了尿急,但由于暴露在太空环境中,在没有尿片的情况下,他只能在宇航服中“就地解决”。尴尬不说,甚至还有可能会使宇航服中一些高端设备失灵。

正是下图右二的这位老兄——艾伦·谢泼德

他是美国国家航空航天局最早的水星计划七名航天员之一

也是第一位进入太空的美国航天员

这个问题直到1980年才得到解决。当时,美国太空总署华人工程师唐鑫源从一种高吸水性树脂得出灵感,他发现这种由淀粉和丙烯酸盐组成的材料吸水和蓄水量惊人,因此在航空服中加入这种高分子吸收体,并发明了吸水1400毫升的纸尿片,从根源上缓解了宇航员的尿急问题。


如今的宇航服还有很多需要顾及的技术点

却不用为尿液会影响功能而担忧了

(俄罗斯制造的Orlan-MKS 2 宇航服)

由于不是什么核心尖端技术,这种材料很快从航天领域来到了民间,经过商业推广,成为了宝妈们的好帮手。


很多我们今天能在医院看到的健康设备也和航空航天有关。比如各种血检、尿检、心检,以及核磁共振、脑部CT等等技术,都曾是航天员培训体检的项目。如果没有航空航天的需求,这些民用技术可能就很难被发明出来。

宇航员训练中心

甚至你现在正在使用的手机,也和航空航天有着千丝万缕的联系。1960~1970年代的“阿波罗”和航天飞机计划期间,美国人在航天领域应用了世界上近四分之一的集成电路、芯片、早期计算机,导致了相关行业的技术巨大进步。今天美国能在计算机、集成电路、微电子行业保持长期巨大优势地位,也和这段历史息息相关。


至于手机导航,就更彻底是一个航空航天技术的产物。它高度依赖于卫星系统与地面间产生的多普勒效应,唯有通过航天技术发射到地球轨道上的卫星,才能为全球用户提供可靠的位置信息,实现手机定位。

手机导航,现在已经是出门必备了

此外,有关民间航空航天业务近年来在全球也有广泛发展。2017年时全球就有近120家风投为商业航天公司提供了39亿美元的投资,创下了历史记录。这些投资者中,包括了软银集团孙正义、SpaceX创始人马斯克、亚马逊创始人贝佐斯等大佬。


而在中国,也有越来越多的民间机构和组织加入了航空航天的领域,近年来,包括翎客航天,零壹空间,驭龙航天,蓝箭科技,天仪空间科技等公司,都做过航天器材研发,卫星制作等等工作。


随着这层神秘感被逐渐撕开,构建航空航天的设施本身,也能发挥很大的民用价值,比如成为旅游业的一部分。酒泉基地、西昌基地、文昌发射场都允许游客在合理的时段进行参观。甚至发射计划也并非全部保密,部分发射现场允许游客到附近的观景台观看,对地方旅游业有一定的带动作用。

西昌基地一景

比如在海南文昌,在附近找一处海滩即可近距离观察,每到发射之时,许多慕名而来的摄影师都拿着“长枪短炮”瞄准火箭升空现场。如果你只是一个想围观盛况的小白,当地旅行社也会推出相关傻瓜产品,直接带你去最佳的观景点,安排得明明白白,享受一场科学与技术的旅游盛宴。

如临现场,快人一手

如果能去现场观看火箭发射,当然是一场不俗的体验。但如果没有机会前往也并不意味着就无法近距离观看了。昨天,快手就来到了 “嫦娥五号”的发射现场,为全国观众直播解说了这场盛事,整个活动在线观看人数近 800万。


据本次探月工程三期副总指挥师裴照宇介绍, 本次“嫦娥五号”发射将创造多个“中国首次”:一是地外天体的采样与封装,二是地外天体的起飞,三是月球轨道交会对接,四是携带约2公斤样品高速地球再入等。

阿波罗15号带回的月球岩石

当这一切完成,中国将有望成为人类历史上第三个获取月球样本的国家。而上一次月球采样,还要追溯至44年前的前苏联。


壮哉是壮哉,但估计也有很多人会有疑惑:裴总指挥说的每一个字我都认识,但连起来有些内容就看不懂了。比如“月球轨道交会对接”,对天体知识不甚了解的读者肯定会看得一头雾水。


其实,就算是看懂了这些专业术语,一般人也很难真的搞清楚整个流程是怎么运转的,更不知道它的实际意义。比如“地外天体的采样与封装”,其实就是采取月球地表样本再进行封装。但具体如何操作、科学和政治上的意义、背后的故事,许多人就不得而知了。


这是过去很多时候媒体等机构直播国防军工大事件时的一个壁垒,但此次快手的加入,以更轻松,更接地气的视角给更多普通人提供了另一个新鲜视角。昨天“快手航空航天”首次以现场直播+加解说的形式介绍此次现场发射任务。而且在场景的设置上,还同时采取室内和室外双演播形式。

在现场,快手邀请了10位平台达人前往海南文昌对整个发射进行现场锁链直播,多视角观看火箭发射,观众可以跟不同的达人看火箭升空情况;在北京快手总部,也邀请了资深评论员杜文龙大校和央视军事频道主持人俞洁一起现场解说本次嫦娥5号发射。并且,快手首次尝试了北京、文昌两地连线,达人和专家都有自己的账号,同时跟网友进行交流互动

网络达人@阳光教官陈晓 与@杨诗华

军事专家杜文龙是广大军迷朋友们的老朋友了,他也是诸多防务栏目的老面孔。其风趣的谈吐、丰富博学的知识以及个性鲜明的风格,给众多观众深刻印象。杜老师在航天相关领域同样有着深厚的学识。这样一位专家在北京快手总部坐镇,为大家讲解相关航天问题,在当天直播活动中引发了热烈反响。

资深评论员杜文龙大校

这次快手在航空航天领域的首次开拓,是快手布局该领域的一个开始。据悉,这次”嫦娥5号“发射还只是个见面礼,这是一种竖屏时代新的视角,以后快手还将打打造更加多元,更加具有知识性、趣味性的航天内容产品,包括已经发射的火星探测器“天问”、新一代载人飞船、空间站等都将是快手未来重点关注的航天项目。


未来,只要这些大国重器有了新动向,快手就会持续跟进,第一时间进行直播,并邀请大家喜闻乐见的主持人和专业解说员,让直播节目变得有趣又有料,带着观众们过足航天瘾。直播中,网友对我国的航空航天事业展示出了强烈的兴趣,互动不断,也显示出了网友强大的爱国热情。

话题冲上榜首

拥抱每一种生活,是快手的价值观。现在,它正把这种积极的参与感,推向更阔的领域。未来在快手的世界里,每一个人都将有机会记录中国航天工程的每一个大目标和小进步,并带动更多人关注航天事业,了解航天事业。


也只有当更多的人认识了中国航天、亲近中国航天,才会有更多的人用自己的方式为这场宏伟的旅程添上一些努力,助推这个民族走向更远的星辰大海。



排版:张永红

责任编辑:王佳雯

审编:鲁嘉颐

终审: 顾伟男   田巍   梁龙武

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