陈建生院士带你了解中国空间站和中国的"哈勃"望远镜

国际空间站和哈勃望远镜想必大家早有耳闻，遗憾的是因为国际关系的原因，中国没能参加国际空间站项目。

然而，我们的国家凭借着强大的科技与经济实力，已经开始计划建设中国自己的空间站与中国“哈勃”望远镜。

北京科学中心有幸邀请到了中国科学院院士，中国空间站光学舱科学委员会主席，国家天文台研究员，北京大学天文学系主任陈建生老师，来为大家讲解空间站和空间望远镜的知识。

以下是讲座的文字版内容：

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空间站的历史

人类历史上最早的空间站是苏联的礼炮1号，于上世纪70年代建成。1986年，美国提出国际空间站计划。

国际空间站

1986年苏联开始着手搭建和平号空间站，并于1996年建成了由6个核心舱组成的和平号空间站。2001年，和平号空间站退役。

1998年11月国际空间站第一个模块，曙光号功能货舱被发射升空，并在轨运行。随后，人们陆续发射了多个模块，将国际空间站进一步扩充。

空间站发展历程

从最早的礼炮空间站到现在，空间站技术总共经历了四代革新，如今还在运行的国际空间站属于第四代空间站。

国际空间站项目现由美国、俄罗斯牵头，包括加拿大、日本、巴西、欧洲航天局等共16个国家参与其中。

四代空间站

当时，中国也申请参加国际空间站项目，却被美国拒绝了。为了获得宝贵的太空资源，取得开发太空的话语权，在美国反对中国参加国际空间站后，中国政府决定自己建中国空间站！

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中国空间站项目

中国空间站项目又叫921工程，项目进行过程中，中国的科学家与工程师需要克服许多技术难题。其中，大推力火箭的建造就是难题一。

目前中国推力最大的火箭是长征五号乙火箭，可以把20吨重的物体送上太空。

长征五号乙运载火箭

此外，空间站与地球之间的人员和物资运输、长期驻留空间站的宇航员的生活问题、能源的持续供应、实验室的建设与维护等都是需要中国科研人员解决的问题。

1999年，我们国家发射了神舟一号飞船，之后陆陆续续发射了一系列神舟飞船与空间实验室，这一系列工作都是在为之后中国空间站的发射与运行做准备。

我们国家计划在2020年左右开始把中国空间站各部分陆续发射至太空。

中国空间站是一个由多部分组装起来的空间实验室，中央是核心舱，这里是宇航员生活的地方，也放有部分仪器；两翼分别是两个实验舱；货运飞船与载人飞船分别对接在两头。

中国空间站总重量90吨上下，飞行高度约400至450公里，设计使用寿命为十年。

到那时，国际空间站已经退役，中国空间站将成为太空中唯一在运转的空间站。

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空间站有什么用？

有小伙伴可能会问，为什么要建设空间站呢？

这是因为在空间站上我们可以做许多地面上无法做到的实验。

比如发泡的物质在空间站上看就像一块宝石一样。

空间站内悬浮的发泡物质

空间站上的水会聚集成水球，甚至可以把它当作乒乓球来打。

另外，空间站上火苗的形状也与地面不同，地面上的火苗为柱状，而空间站里却为球状。

空间站及周边环境有以下特点，首先它的里面几乎没有重力，又称作微重力环境。此外，空间站处于真空中，环境温度极低，还会不停地被高能量的宇宙射线照射。

其中，微重力环境能为一些实验提供很好的条件。

在地面上，油因为密度比水小，总会漂在水的上面，即便充分搅拌均匀后，过一段时间也会再次分层。

地面上油水分层

然而，如果把空间站里的油和水充分混合，你会发现，它们很好地融合在了一起，过很长时间也不会分层。

微重力环境的这种性质有利于许多实验的进行。比如微重力环境下合金的制备、晶体的生长、球体的制造都比在地面上更容易。

太空中的高能辐射可以使种子变异，因此空间站可以用来培育新型农作物。

另外，太空中温度极低，这种低温的环境非常适宜原子钟运转。原子钟是人类能制造的最精准的计时工具，运行三千年都不会差一秒。

我们知道太空中是真空的，没有了大气的吸收与散射，光线可以很好地在太空中传播，因此太空中非常适宜天文观测。美国的哈勃望远镜便是在太空中进行天文观测的仪器。

哈勃望远镜

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中国的“哈勃”望远镜

2013年，我国决定在中国空间站上面要放一台空间望远镜，让它成为中国的“哈勃”望远镜。

中国“哈勃”望远镜

与哈勃望远镜不同的是，中国的空间望远镜有空间站作为支持，不像美国的哈勃望远镜那样“孤身一人”。如果哈勃望远镜出现故障，需要派专门的飞船与宇航员去修理。

而中国的空间望远镜是与空间站共轨飞行的，这样的好处是，一旦望远镜发生故障或需要升级改造时，只需要将它驱动到空间站附近，与空间站连接在一起，再派遣空间站内宇航员前往维修、改造即可。

中国“哈勃”望远镜结构

除了方便维修和改造外，中国空间望远镜的性能也远超哈勃望远镜。中国空间望远镜的视场是哈勃望远镜的300倍左右，可以实现17500平方度大天区巡天观测。

另外，中国空间望远镜具有无缝光谱，可以获得17500平方度内所有天体的光谱。

中国“哈勃”望远镜外部结构

性能如此卓越的望远镜观测后产生的数据量也是极大的，需要地面上上千人共同配合才能有效地对这些数据进行处理。

我国计划在中国空间望远镜升空之后，在地面成立一个与之相配合的研究所，来完成对海量数据的处理，达成计划内的各项科研目标。

那么，如此精密的望远镜能用来研究什么呢？

中国“哈勃”望远镜其中的一个科研目标就是研究我们的宇宙是由什么组成的。

根据已有的研究，我们的宇宙中仅有4%是我们熟悉的普通物质，我们平日里吃的、穿的、用的、接触到的都是这类物质。另外的96%则是人们还不了解的其他物质，有待进一步研究。

在这96%的其他物质中，有23%是暗物质，与引力相互作用有关，另外73%是暗能量与斥力相互作用有关。

宇宙的组成

这些还没被人们完全理解的新奇物质正是我们未来要去研究的，这些宇宙中的未解的谜题也是中国“哈勃”望远镜未来要探索的。

也许正在看文章的你，未来就是探索太空的研究人员之一。

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