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##正文###序自古以来，人们就对太空满怀憧憬，幻想着能够飞上太空去感受不一样的世界。神话故事里描述的天空总是美仑美奂，各国的神话故事人物也都是能够自由自在飞来飞去的。直到20世纪，遨游宇宙还只是梦想，从20世纪50年代开始，以美国和苏联为首的国家开始为进入太空的计划铺平道路。迄今为止，随着科学技术的发展，各种各样与太空相关联的事物被发明出来，从而揭开了太空的神秘面纱。各式各样的宇宙飞船、航空飞机、太空站相继被发射送入太空，人类可以登上太空，到地球大气层以外的世界进行探索、生存。因此，各国的飞天宏图计划也相继产生：各国的探测器发射计划，寻求太空能源，太空能否适宜人类生存，等等。可以想到，当地球资源日渐枯竭，地球文明已经发展到极致的时候，人类势必将目光投向遥远的太空。本书将带你进入各国的飞天宏图之旅，让你开阔视野，了解各国的太空实力。我们希望你在阅读本书的同时，可以对航天知识和太空宏图有一个初步的了解。###美妙的览月宏图“阿波罗计划”又叫阿波罗工程，是年美国从事的一系列载人登月飞行任务。这个工程从1961年5月开始，到1972年12月第六次登月成功结束，大约经历了11年的时间，耗资255亿美元。“阿波罗计划”是在艾森豪威尔执政时提出来的。预想中的阿波罗航天器不仅能搭载三名航天员，也许还可以登月。美国国家航空航天局经理阿伯，西尔弗斯坦当时选择以希腊神话中的太阳神命名这个计划。虽然航空航天局已经开始计划，但艾森豪威尔对航天计划似乎并不热衷，阿波罗计划的经费始终没得到落实。1960年11月，约翰，肯尼迪当选总统。他在当选总统后并没有立刻开始登月计划，肯尼迪对航天事业并不十分了解，太空探索需要的大量资金，使他不敢轻易做出决定。日，苏联航天员尤里，加加林成为第一个进入太空的人，这刚好加深了美国对在太空竞赛中落后的恐惧。第二天，在和白宫科学委员会的会谈中，许多议员希望马上开始一项太空计划，但是肯尼迪对这为登月飞行进行准备的4项辅助计划为登月飞行进行准备的4项辅助计划是：1）“徘徊者号”探测器计划共发射9个探测器，通过在不同的月球轨道上拍摄月球表面状况的照片1.8万张，来了解飞船在月面着陆的可能性。但探测器曾多次发射失败。2）“勘测者号”探测器计划共发射5个自动探测器在月球表面软着陆，通过电视发回8.6万张月面照片，并探测了月球土壤的理化特性数据。3〕月球轨道环行器计划共发射3个绕月飞行的探测器，对40多个预选着陆区拍摄高分辨率照片，获得1000多张小比例尺高清晰度的月面照片，据此选出约10个预计的登月点。4）“双子星座号”飞船计划先后发射10艘各载2名航天员的飞船，进行医学一生物学研究和操纵飞船机动飞行、对接和进行舱外活动的训练。件事非常谨慎。4月20日，肯尼迪询问副总统林登，约翰逊对美国太空计划的意见和美国追赶苏联的可能性。约翰逊认为：“我们既没有尽最大努力，也没有达到让美国保持领先的程度。”约翰逊表示未来登月的计划不仅可行，而且可以使美国在太空竞赛中获得领先地位。日，“土星5号”火箭发射场点火升空，这是人类第一次登月的太空征程。美国航天员尼尔，阿姆斯特朗、巴兹，奥尔德林、迈克尔，柯林斯驾驶着“阿波罗11号”宇宙飞船跨过38万千米的征程踏上了月球表面，第一次实现了人登上月球的理想。“这确实是一个人的小小一步，但是整个人类迈出的伟大一步”。他们见证了踏上月球梦想的实现，这一步用了5000年的时间。之后，美国又连续6次发射“阿波罗”号飞船，其中5次成功。一共有12名航天员登上月球。年飞船进行了6次不载人飞行试验，在近地轨道上鉴定飞船的指挥舱、服务舱和登月舱，考验登月舱的动力装置。年，发射了“阿波罗7号”“阿波罗8号”“阿波罗9号”飞船，进行载人飞行试验。主要作环绕地球、月球飞行和登月舱脱离环月轨道的降落模拟试验、轨道机动飞行和模拟会合、模拟登月舱与指挥舱的分离和对接。按登月所需时间进行了持续11天的飞行，检验飞船的可靠性。日发射的“阿波罗”10号飞船进行了登月全过程的演练飞行，绕月飞行31圈，两名航天员乘登月舱下降到距月面15.2千米的高度。日，美国国家航空航天局出台了新的载人登月计划“星座计划”，揭开了美国新世纪重返月球计划的神秘面纱；日，美国宇航局正式宣布，选定洛克希德一马丁公司为其设计、制造奥利安作为美国新一代航天器，送航天员重返月球乃至登陆火星。此举也标志着美国新一阶段载人航天计划正式启动。确定在2018年实现4名航天员在月球停留7天之后安全返回地球是“奥利安计划”的目标。假如第一次登月就成功的话，以后每年至少执行2次登月任务，最后建造月球基地，实现航天员在月球上深人开展探索活动。美国国家航空航天局开始了“星座计划”各大系统的研制工作，包括将航天员送往空间站或者环月轨道的新一代载人飞船一一乘员探测飞行器，航天员用于在月球表面降落和起飞的登月器以及发射乘员探测飞行器的“战神1号”运载火箭以及发射登月器的“战神5号”运载火箭。乘员探测飞行器是“星座计划”成败的关键因素之一。和“阿波罗号”飞船一样，美国人用希腊神话中的人物奥利安来命名这种新型的飞船。“奥利安号”飞船可以把航天员送往国际空间站或者环绕月球飞行的轨道。它是由指令舱和服务舱两部分组成，外形和“阿波罗号”飞船的指令服务舱十分相似，但是内部空间增大了1倍，而且装了太阳能电池帆板。12吨重的指令舱是航天员奔月旅途中生活和工作的座舱，同时是飞船的控制中心。返回地球时，它会带着航天员穿越地球大气层，受高温和烈焰的考验，接着用降落伞安全返回地面上。服务舱会为飞船提供飞行动力和能源，它在返回大气层之前被拋掉，并且溅落在大西洋海域。发射台上的“战神1号”运载火箭‘奥利安号”航天器真正起死回生美国国家航空航天局与欧洲航天局合作研制新型载人飞船“奥利安号”航天器，用于将航天员送上地球轨道以外的天体月球、火星甚至造访小行星。“奥利安号”的原效力项目是“星座计划”，即“新重返月球计划”，“奥利安号”作为载人舱一度被计划负责搭载人类往返于地球和月球之间。如今这一计划已经黯然退场，而“奥利安号”航天器经改造后仍然被认为是美国载人航天事业青黄不接的拯救者借助该航天器，人们或将可以首次探索月球的偏远地区、登陆小行星、也可以降落在火星的某个卫星的表面上，再去操作机器人等太空探测装备。新设计的“奥利安号”融入了计算机、电子、生命支持、推进系统以及热防护系统等领域的诸多最新技术。它的外形为圆锥状，这种形状被认为是航天器重返地球大气层时最为安全可靠的外形设计。同航天飞机比，“奥利安号”的使用成本更加低廉，安全系数也提高了10倍。除了采取新技术，“奥“奥利安号”内部结构图利安号”还与目前国际上正在使用的几种航天器颇为相似，其中包括中国的“神舟号”飞船。第一个相似点是都采用了可回收技术，“奥利安号”使用了降落伞和气囊相结合的降落设计，使载人舱在落地后还可重复使用，另外也节省了在海上降落的昂贵搜救成本。目前，俄罗斯“联盟号”飞船和中国“神舟号”飞船都采用了这种设计。第二点是隔热层脱落技术。美国以前使用的“水星号”飞船、俄罗斯的“联盟号”和中国的“神舟”飞船都使用这种技术，覆盖在飞船表面的隔热层在飞船冲出大气层后脱落，以减轻着陆质量。正因为如此，“奥利安号”可重复使用10次。尽管美国即将拥有新的载人航天器，但不少航天界人士认为，“奥利安号”深受早期“阿波罗号”飞船设计思路的影响，甚至有人说，它就是2.0版的“阿波罗号”飞船。因为“奥利安号”的先进之处在于运载量更大，电子操作系统更先进，生存和生活环境更优良。“奥利安号”有5米宽，质量达到25吨，最多可容纳6名航天员。“阿波罗号”飞船远比它小，一次只能搭乘3名航天员。根据美国国家航空航天局的时间表，新型飞船的研制会分成三个阶段：第一阶段：2011年，飞船将首次发射升空，而且在这之后代替航天飞机承担航天员往返国际空间站的运输任务；第二阶段：2018年，首次执行载人登月任务；第三阶段：为最终飞往火星铺平道路。美国国家航空航天局最初计划于2017年利用自行研发的大推力火箭试射“奥利安号”飞船，但由于希望提前确定“奥利安号”如何重返地球以及如何回收，因此决定提前利用商业火箭进行试射。日，美国国家航空航天局发表声明，宣布理该局计划于2014年年初在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地对“奥利安号”飞船进行飞行测试，飞行测试将为美国启动的深空探索任务提供难以估量的数据支持。进行了更多的改进，是俄罗斯航天部门现在拥有的唯种可载人航天器，也是可向国际空间站输送航天员仅有的两种工具之一。其他衍生物包括“进步号”货运飞船，这是一种设计得十分成功的无人货物运输飞船，在维持“和平号”空间站和国际空间站的正常运转中发挥了巨大的作用。“联盟号”飞船在年共发射40艘。“联盟1号”到“联盟10号”，载1?3人，射入地球轨道。其余30次飞行大部分是“联盟号”太空舱与在轨道上的“沙礼特号”太空站相连；交换1名“联盟号”乘员进入太空实验室，进行较长时间的科学实验。“联盟号”飞船首次发射是在1967年，这个阶段约4年的时间。自1965年3月“上升2号”飞船飞行之后，足有两年多。之所以苏联没有进行任何载人宇宙航行，是因为苏联正在研制一个推力更大的运载工具“联盟号”飞船。“奥利安号”飞船只能把登月航天员送往环绕月球飞行的轨道上，航天员还要用登月器实现登陆月球并且返回月球轨道。新型登月器是由下降级和上升级两部分构成，这和“阿波罗号”飞船登月舱有相似的地方。下降级装了反推火箭发动机和四脚登陆架。在月面着陆时，反推火箭发动机提供的动力可降低登月器的下降速度，实现安全软着陆。上升级装有上升火箭发动机，可携带4名航天员飞离月球，将航天员带回月球轨道，并与在轨道上等待的“奥利安号”飞船会合。把航天员送上月球，要依靠强大的航天运输能力。为了实现重返月球，美国国家航空航天局开始建造运载能力强大的两种新型运载火箭，并用希腊神话中的战神阿瑞斯为新型火箭命名。其中，“战神1号”火箭也叫作乘员运载器，主要用于发射乘员探测飞行器；“战神5号”也叫作货物运载器，是人类迄今建造的运载能力最强大的运载火箭。“战神5号”的主要任务是先将登月器送人近地轨道，然后使用它的地球飞离级为完成对接的乘员探测飞行器提供足够大的奔月速度。美国在执行载人登月任务之前，将先发射一系列无人月球探测器，为载人登月任务做准备。‘星座计划”与“阿波罗计划”的区别？“星座计划”确定的登月方式和过程与“阿波罗计划”有很大区别。“星座计划”采用人货分离的方式，也就是使用两枚火箭分别将航天员乘坐的奥利安飞船与登月器发射到地球轨道，然后在地球轨道上对接，组装成大型登月飞船系统，再从地球轨道奔向月球。这种方式与“阿波罗计划”采用一枚火箭发射飞船与登月舱相比，可以发射更大的登月飞船，为更多航天员在月球上开展更长时间的考察活动提供保证。2008年，美国国家航空航天局将发射它进入新世纪后的第一枚月球探测器一一“月球勘探”轨道器。这颗环月探测器的主要任务是探测月球两极地区的资源分布，探测对航天员产生威胁的放射性元素的分布，为今后机器人登月和载人登月任务寻找合适的着陆点。伴随月球勘探轨道器一同奔向月球的，还有一颗名为“月坑观察与探测卫星”的撞击器和运载火箭上面级，它们将在月球上空与月球勘探轨道器分离，然后分别撞向月球南极可能存在水冰的区域，连续两次撞击可能在月球上留下直径约30米、深4.8米的大坑，溅起的月球物质约1000吨。两次撞击也可能撞在不同地点，来获得更多的信息。科学家们希望通过对溅射物质进行分析，来准确判断月球南极是否存在水冰。美国的太空探索新构想对国际的影响美国的太空探索新构想一经公布，就引起了国际上的极大关注。欧洲空间局在布什宣布美国太空探索新构想之后不到一个月，就公布了它的探索太阳系的“曙光计划”，提出在年登陆月球的设想，并希望美国的新太空计划一向国际开放；随后俄罗斯、印度和加拿大分别表示希望与美国进行月球探测领域的合作。美国总统布什也曾公开表示与其他国家开展合作的愿望：“我们将邀请其他国家来分享这一新世纪太空探索的挑战和机遇。我今天宣布的这项计划是一项太空旅行活动，而不是一种竞赛，我呼吁其他各国本着合作与友谊的精神加入这次旅行。”不过，至今美国尚未同意任何国家参与“星座计划”，更没有邀请其他国家参加所谓的“太空旅行”。美国太空探索新构想的出台，标志着美国载人航天和:空探测活动的重大转折，表明了21世纪美国太空探索的重要方向。随着航天技术的发展，人们期望宇宙科学向更高的方向发展，为此各航天大国相继开展了向月球进军以及行星探测活动。空间科学的发展也必将推动天文学、太阳地球系科学和行星科学的发展。针对这一形势，日本开始了卫星发射计划。下面让我们去看看吧。“光学3号”发射日本全球情报处理系统最后成功发射的一颗雷达间谍卫星在发射后与已经运行的两颗光学卫星和另外一颗雷达卫星一起工作，在天气不好的情况下仍能照常观测。这4颗卫星的功能结合，使日本可能每天一次地监视地球上的任何角落。后来，北美防空司令部公开发表了一份数据，详细介绍了日本发射的“雷达2号”卫星和“光学3号”试验卫星的飞行轨道，日本刚刚构建的间谍卫星网将面临被攻击的危险。2010年，日本启动星载遥感超光谱有效载荷计划。这项计划投资了7910万美元。日本研发一种高性能卫星传感器，使在轨运行的卫星能分辨地面树木的种类、田里的水稻质量以及海水的水质和矿物资源的分布等。这种传感器能够将地球表面划分为15米见方的区域，日本卫星发射计划中的“月亮女神计划”，耗资550亿日元。“月亮女神”探测卫星重达3吨，也被称为“兕[[乂[号”探测器。日本科学家称，“月亮女神计划”是继几十年前美国“阿波罗号计划”之后世界上技术最为复杂的月球任务。2007年9月，日本的探月卫星“月亮女神号”发射升空，但这只是第一步，未来还将有更大的动作。其空间科学探测有三大目标：一是进行月面的高精度观测，研究月球的起源和演变；二是获得月球表面的环境信息，其考察数据将用于研究未来月球利用和载人探测的可能性；三是在月球轨道上进行电波学研究，从月球上观测太空和地球。整个月球探测系统有3个组成部分：主卫星、中继子卫星和干涉测量子卫星。主卫星用于观测月球表面的元素和矿物分布、表面和亚表面结构、重力场、剩余磁场以及高能粒子和等离子体环境。中继子卫星用于中继主卫星和地球地面站之间的多普勒测距信号，实现世界上首次对月球背面的重力场直接测量。中继子卫星和干涉测量子卫星上的甚长基线干涉测量仪和射电源用于精确地确定月球的重力场。一观测。对区域内不同种类的树木，传感器拍摄到的图像会用不同的颜色显示。另外，日本还对多波束天线的主反射镜进行抓放振动试验。日本宇宙航空研究开发机构计划也在研发轨道高度仅为180千米的对地观测卫星，预计数年后发射。新卫星将采用日本宇宙航空研究开发机构独立开发的高性能离子发动机，可以使卫星在低轨道上运行3年以上。2007年10月下旬，日本宇宙开发委员会探月工作小组确定，将利用新一代“月亮女神”探测卫星实施登陆月球表面的探月计划。新一代“月亮女神”的最初目标是收集科学数据。但是，宇宙机构目前正朝着优先考虑实用数据的方向修改计划，设想通过国际合作在月球表面设立据点，并考虑在最有可能成为据点的月球南极登陆。代富文说：“日本很可能被势头正猛的中国和印度赶超。为充分利用日本的技术，需要好好想想应该做些什么。”日本的载人太空开发是受制于美国主导的计划，20余年里一直都是美国说了算，有关人士都表示“不想再重复苦涩的经历”。对于在运输人员方面不得不依赖美国的日本来说，具有“主体性”和发挥日本所擅长的机器人技术的“独特性”是非常重要的。另外，当初宇宙机构还设想让更新一代的“月亮女神”带回月球上的沙、石，等等。宇宙机构又添加了两项方案:制造比“月亮女神2号”更大的卫星或登陆器；用建筑用机器人在月面进行实地验证。因为建设月面据点离不开物资运输和施工，日本掌握了这些技术要领，就可以确保在国际合作中的发言权。曰本计划发射6颗侦察卫星实现全球监视日本政府计划从2013年开始，用5?10年的时间，发射6颗军事侦察卫星，为了实现对“世界任何角落”一天两次的监视和摄影。这6颗新系统侦察卫星将包括光学卫星和雷达卫星。日本的侦察卫星由于受到国会1969年通过的“宇宙和平利用决议”的制约，其图像识别能力与美国的军事侦察卫星相比，有很大的差距。日本文部科学省已经在2013年度的预算中，安排了147亿日元，用于开发高分辨率的摄像和图像成像系统。目前，日本在太空中运转的侦察卫星有4颗，识别能力在60厘米左右。如果新的雷达侦察卫星发射成功的话，将可实现对世界任何地方一天一次的摄影和监视。太空基地就是在地球同步轨道上一个固定点设置的太空中转站。太空基地方案设想要进行世界主要航天大国的国际合作，利用现在成熟的运载火箭将大型核动力飞行器的设备、构件、零件运抵太空基地，在太空基地进行装配，装配完成后将航天员运抵飞行器，进行深空探索甚至开发，探索完成返回太空基地，由地面发射飞船运回航天员和标本。设置一个太空基地可以保障航天员的生命必需品以及飞行器消耗品，甚至可以在基地装配较大型水处理设备，长期满足航天员的用水需求，实现用大型核动力飞行器往返于火星或更远的星球之间。美国宇航局目前正在积极筹备在月球世界第一艘商用太空船“山猫号”的背面建立属于地球人的一个基地，而这个空间站将是人类踏足宇宙的哨所，美国航天局称之为“通道太空船”，而本次在月球背面选择的“猎户座”空间站的着陆点将是人类踏足火星的第一站。据美国航天局计划，这I个前哨站将一直放置在距离地球约44.58千米的高空，美国航天局的月球基地计划，对于整个美国，乃至全人类来说起到了重要的一步，帮助人类深入月球做好了最重要的一步。月球背面曾经被人们当成了外星人的世界，而本次人类首次将太空基地建在这里，对于探索月球、探索宇宙都是非常至关重要的一步棋，如果本次计划成功了，或许人类的下一步探索宇宙的计划将是火星基地的建设了！把月球作为太空基地的目的是为了探索更深远的太空。月球离地球最近，是地球的天然卫星，地球资源向月球补给方便；无地质运动，太空环境相对安全，适合安置基地设备；月球自身能源资源也很丰富，富有氦3资源，太阳能资源，和空间资源；月球引力小，在月球上发射火箭需要的能量小，火箭可以更容易起飞，有限的燃料可以飞得更远……目前的国际空间站距离地球约370千米。“猎户号”的升空将更加开阔地球人的视野，不过目前只是在计划中，很多很棘手的问题还有待解决，比如，如何避免航天员接触放射性物质，还有就是怎么为这艘太空船补给日常物资。据美国媒体称，如果要为这个前哨做好补给，可能更多地需要依靠国际空间站的帮助，也许会利\用“太空发射系统”的运载火箭将其送人宇宙。这项月球基地计划在紧张的筹备中，美国国家航空航天局称这个项目每年需要耗费30亿美元的巨资，计划将于2017年完工，2019年实施月球前哨站的搭建工作。美国国家航空航天局在积极地为这次月球建设基地计划做好方案拟定。美国国家航空航天局准备将“猎户号”停放在月球和地球引力平衡的一个位置上，因为月球上的这个点位（地一月秤动点）可以让前哨站持久停放。地球资源越来越贫之，而外太空却是片未开发的处女地；相对于地球来说，太空中的生存空间几乎是无限的；地球环境的破坏使得人类越来越难以在地球上生存，开发太空已经成为必然的一种解决方式；说来说去，其实归纳起来就是为了能活得更好。据《新科学家》报道，捕捉一颗小行星到月球轨道的计划可以为更多的研究提供便利，也为开采太空岩石提供了可能。X八5八有意让航天员将小行星改造为太空采矿的基地。科学家认为，一些富含铁矿的小行星可用于制造新型太空站，其他富含冰水物质的小行星可将水分解成氢和氧，以此来制造太空燃料。2012年初，美国行星资源公司提议在10年内对近地小行星进行采矿。而X八5八最近唯一正式的载人航天飞行任务就是发射名为“猎户座”的多功能宇宙飞船绕月。在第一次推动小行星进入月球轨道之前，X八5八还需要成功地完成“猎户座”多功能宇宙飞船的测试目标，以及让载人宇宙飞船成功地在小行星上登陆。“双星计划”是我国第一次以自己提出的空间探测计划进行国际合作的项目，是国家民用航天“十五”计划中设立的重点科学探测卫星计划，是国家第一次以明确的空间科学问题列入的卫星型号。“双星计划”的全称为“地球空间双星探测计划”，是首个由中国科学家提出并以中方为主的空间探测国际合作计划，也是中国与欧洲合作的第一个科学探测卫星项目。它包括两颗以大椭圆轨道绕地球运行的微小卫星，分别对地球近赤道区和极区两个地球空间环境变化最为重要的区域进行宽能谱粒子、行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程，进而建立磁层空间暴的物理模型、地球空间环境动态模型和预报方法，为空间活动和维护人类生存环境提供科学数据和相应对策。20世纪的前50年，人们对地球外层大气和电离层都所知甚少，更不要说广袤日地空间里的现象。受观测手段的局限，人们主要在地面上对地礞变化进行观察，分布全球的地磁台长期观测分析出地磁场的各种变化，并由此反演和推断引起这种变化的外空原因。早在1931年，恰普曼就预见到地球磁场不会伸延到无穷远。1958年第一颗人造地球卫星的发射成功开辟了人类对地球外层空间和行星际直接探测的新纪元，随着航天技术和空间探测技术的飞速发展，人类探测、研究和利用日地空间的能力也有了极大的提高，发现了大量新的现象（地球辐射带、地球弓激波、磁层顶、磁尾和太阳风等）。空间探测的重点已由早期开拓疆土式的空间发现转入深入了解地球空间环境发生复杂物理过程方面。由于人类居住在地球，因而日地系统是人类活动产生直接影响的天体系统。日地系统包括太阳上层大气、日地行星际空间、地球磁层、地离层和高中层大气，其中地球磁层、电离层和高中层大气又称地球空间。地球空间是被太阳风包围着的、受地球磁场控制的空间区域，也是各种应用卫星、空间站和载人飞船运行的主要空间区域。地球空间并不是静止的，它在太阳活动的影响下经常处于剧烈的扰动状态中，称为地球空间暴。其中磁层空间暴是地球空间暴的最重要部分，也是一些其他地球空间暴的产生源头。在地球两极地共发生的极光就是磁层亚暴的一种表现形式。这些与人类活动密切相关的磁层空间暴的产生机制和发展规律还不为人类所了解。以刘振兴院士为首的中国科学家提出的地球空间双星探测计划的科学目标就瞄准了这一最有挑战性的重大科学问题。按照2001年中国国家航天局和欧洲太空局签署的合作协议，“双星计划”与欧洲空间局最为重要的磁层探测计划01心02密切配合，形成人类历史上第一次对地球空间的六点立体探测，成为国际空间探测计划中的重要组成部分。“双星计划”还将与国家重大科学工程相互配合，形成中国空间环境的立体监测系统，并与01似1#2卫星和国际上其他科学卫星相配合，在23周太阳峰年及其下降期间的有利时机进行多卫星及地面联合观测。双星计划将有力地促进中国空间物理学科的发展，推动中国在国际空间领域与其他国家的进一步合作，标志着中国地球空间探测水平又迈上了一个新台阶。“双星计划”包括两颗小卫星：“探测1号”卫星〔赤道星〉和“探测2号”卫星〔极轨星〉。“探测1号”卫星用于探测近地磁尾区的磁层空间暴过程及向阳面磁层顶区太阳风能量向磁层中的传输过程；“探测2号”卫星用于探测太阳风能量和近地磁尾区能量向极区电离层和高层大气的传输以及电离层粒子向磁层中的传输过程。这两颗小卫星运行于国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要活动区，相互配合，构成具有明显创新特色的星座式独立探测体系，可以对地球空间暴的发生机制和发展规律进行立体探测。双星探测数据的接收将由中科院空间科学与应用研究中心密云科学卫星数据地面接收站、上海天方台佘山观测站以及欧洲空间局西班牙卫星数据接收站共同完成。之“双星计划”的应用系统包括地面应用和科学应用两个分系统，全部由空间中心牵头承担；“双星计划”卫星系统中的有效载荷和有效载荷公用设备两个分系统也由空间中心承担。“双星计划”的首席科学家、空间中心刘振兴院士，作为整个工程项目科学目标的制定者，负责处理立项、研制和运行阶段所有涉及科学目标实现的问题的论证，同时负责组织科学研究工作团队，制定探测数据的分析和研究计划及其实施。###中国探月飞行计划中国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动的必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作。经过10年的酝酿，最终确定中国整个探月工程分为“绕”“落”“回”3个阶段。让我们更深入地了解一下吧。第一步为“绕”，发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现月球探测卫星绕月飞行，通过遥感探测，获取月球表面三维影像，探测月球表面有用元素含量和物质类型，探测月壤的特性，并在月球探测卫星奔月飞行过程中的地月空间环境。第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”已于日发射。我国绕月探测工程要完成的科学目标我国绕月探测工程将完成以下四大科学目标：第一，获取月球表面三维影像。划分月球表面的基本地貌构造单元，初步编制月球地质与构造纲要图，为后续优选软着陆提供参考依据。第二，分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点。对月球表面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图。第三，探测月壤特性。探测并评估月球表面月壤层的厚度、月壤中氦-3的资源量。第四，探测地月空间环境。记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。第二步为“落”，时间定为年。即发射月球软着陆器，突破地外天体的着陆技术，并携带月球巡视勘察器，进行月球软着陆和自动巡视勘测，探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石的化学与矿物成分以及月表的环境，进行月岩的现场探测和采样分析，进行日一地一月空间环境监测与月基天文观测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进彳了局分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。第三步为“回”，时间定在年。即发射月球软着陆器，突破自地外天体返回地球的技术，进行月球样品自动取样并返回地球，在地球上对取样进行分析研究，深化对地月系统的起源和演化的认识。目标是月面巡视勘察与采样返回。2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。“嫦娥工程”分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”3个阶段。2007年，“嫦娥一号”成功发射升空，在圆满完成各项使命后，于2009年按预定计划受控撞月。2010年“嫦娥二号”顺利发射，也已圆满并超额完成各项既定任务。日，月球探测工程首席科学家欧阳自远表示，探月工程正在为2013年“嫦娥三号”探测器“软”着陆月球做准备。“嫦娥四号”是“嫦娥三号”的备份星。“嫦娥五号”的主要科学目标包括对着陆区的现场调查和分析，以及月球样品返回地球以后的分析与研究。“嫦娥工程”是一个完全自主创新的工程，也是我国实施的第一次探月活动。工程自2004年1月立项，目前已经圆满完成了“嫦娥一号”“嫦娥二号”卫星的发射任务，“嫦娥三号”卫星也将于2013年下半年择机发射。月球探测是一项非常复杂并具高风险的工程，迄今为止，人类共发射月球探测器122次，成功59次，成功率为48。设计寿命为1年的“嫦娥一号”卫星，携带立体相机、成像光谱仪、激光高度计、微波辐射计、太阳宇宙射线检测器和低能离子探测器等多种科学仪器，对月球进行探测。它在执行环月飞行任务期间，主要获取月面的三维影像，分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点，探测月球土壤厚度，检测地月空间环境。其中前3项是国外没有进行过的项目，第4项是我国首次获取8万千米以外的空间环境参数。此外，美国曾对月球上的5种资源进行探测，我国将探测14种，其中重要的目标是月球上的氦-3资源。氦-3是一种安全高效而又清洁无污染的重要燃料，据统计，月球上的氦-3可以满足人类1万年以上的供电需求。月球土壤中的氦-3含量可达500万吨。根据载人航天工程第二步任务规划，中国在年间发射“天宫一号”目标飞行器和“天宫二号”“天宫三号”两个空间实验室，已分别发射2艘无人飞船“神舟八号”“神舟九号”进行无人对接试验，发射5艘无人飞船进行载人对接试验和载人驻留试验。日，我国载人空间站工程已正式启动实施，2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室。中国空间站计划是继1992年中国正式提出载人航天三步走计划后提出来的空间发展计划。中国载人航天三步走的计划是：第一步，能上天；第二步，能出舱；第三步，建立小型空间站。伴随“神舟五号”“神舟六号”的相继成功发射，中国又在中国航天空间站想象图天员的“神舟七号”升空，中国已经积极稳妥地完成了历史性的第二步，为第三步的成功打下坚实基础。空间站的建立需要大推力火箭的研制、开发和利用。只有推力更大的火箭才可以发射更大更重的同步卫星到地球同步轨道上去，使几十个转发器同时工作起来，覆盖更多的频道。(一）组成和布局空间实验室采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱。实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，密封舱可保证舱压、温湿度、气体成分等航天员生存条件，可用于航天员驻留期间在轨工作和生活，密封的后锥段安装再生生保等设备。实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。(二）任务进一步掌握飞行器空间交会对接技术；突破航天员中期驻留、飞行器长期在轨自主飞行、再生式生保和货运飞船补加等关键技术；验证天地往返运输飞船的性能和功能，进行一定规模的空间应用中国空间站计划也分“三步走”：第步：2008年9月，“神舟七号”升空，实现航天员太空行走；第二步：2011年11月，“神舟八号”发射飞行器，实现无人对接。从2010年开始到2015年，中国计划发射2?3个空间实验室到太空，将有多艘飞船与之对接；第三步：日，“神舟九号”实现有人手控对接，然后组建有人空间实验室。2014年中国将发射空间站核心舱，2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室。中国空间站为一个空间实验室系统。预计在年间进行。组成过程中将先发射无人空间实验室，然后再用运载火箭将载人飞船送入太空，与停留在轨道上的实验室交会对接，航天员从飞船的附加段进入空间实验室，开展工作。航天员的生活必需品和工作所需的材料、设备都由飞船运送，载人飞船停靠在实验室外边，作为应急救生飞船。如果实验室发生故障，可以随时载航天员返回地面，航天员工作完成后，乘飞船返回。我国载人空间站工程分为空间实验室和空间站两个阶段实施。2016年前，研制并发射空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留等空间站关键技术，开展一定规模的空间应用；2020年前后，研制并发射核心舱和实验舱，在轨组装成载人空间站，突破和掌握近地空间站组合体的建造和运营技术、近地空间长期载人飞行技术并开展较大规模的空间应用。我国载人空间站工程建设将充分继承载人航天工程的前期成果，继续使用已有的“神舟”飞船、“长征二号『”运载火箭、发射场和着陆场。载人空间站建成后，将全面实现我国载人航天“三步走”发展战略，可以进一步推动我国载人航天技术向更高水平发展，将为推动国家科技进步和创新发展、提升综合国力、提高民族威望做出重要贡献。2011年实施的“天宫一号”与“神舟八号”交会对接任务取得圆满成功。“天宫一号”目标飞行器在轨道工作正常，工程各系统都具备执行载人交会对接任务条件。2012年，中国实施的“天宫一号”与“神舟九号”载人交会对接任务，实现了航天员手控交会对接，全面验证交会对接技术。担任此次任务的飞行乘组由3名航天员组成，他们进入了“天宫一号”工作和生活，开展了相关空间科学实验，在完成预定任务后返回地面。目前，“神舟十号”飞船、“长征二号？”运载火箭已完成总装，正在进行出厂前的各项测试；航天员开展任务训练；发射场、着陆场、测控通信等系统各项准备工作进展顺利。卡西尼-惠更斯”计划“卡西尼一惠更斯”计划是美国宇航局、欧洲空间局和意大利空间局的合作项目。卡西尼轨道环绕器上包括两个照相机，是由加州技术研究院下属的喷气动力实验室负责设计。成像小组则主要来自空间科学研究院。“卡西尼-惠更斯”计划是一个由美国国家航天局、欧洲航天局和意大利航天局三方合作的，对土星进行空间探测的科研项目。“卡西尼号”土星探测器由美国国家航天局负责建造，以意大利出生的法国天文学家“卡西尼”的名字命名；“惠更斯号”探测器以荷兰物理学家、天文学家、数学家惠更斯的名字命名，由法国阿尔卡特1空间公司负责制造，属于欧洲航天局所有。日，搭载着“惠更斯”的“卡西尼号”探测器离开地球，开始了漫长的土星探测之旅。日，在太空旅行了7年后，“卡西尼号”探测器进入土星轨道，正式开始对土星的探测使命，对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行考察。“卡西尼一惠更斯号”土星探测器日，欧洲“惠更斯号”探测器脱离位于环土星轨道的美国“卡西尼号”探测器，飞向土星最大的一颗卫星土卫六。日，“惠更斯”抵达土卫六上空1270千米的目标位置，同时开启自身的降落程序，穿越土卫六的大气层，成功登陆土卫六。2007年4月，为了掌握更多有关土星及其卫星的资料，相关部门决定将“卡西尼-惠更斯”土星探测计划的任务期延长2年。日起，“卡西尼号”土星探测器经过7年的漫漫太空跋涉，顺利进人土星轨道，成为首个绕土星飞行的人造飞船。“卡西尼-惠更斯”土星探测计划堪称人类首次真正意义上的土星之旅。从整个太空开发历史来看，虽然“卡西尼号”只走了“一小步”，但是人类探索宇宙奥秘、生命本质的历程却朝前踏进了一大步。因为在“卡西尼”之前，“先驱者11号”“旅行者2号”虽“造访”过土星，但仅仅是路过，只是走马观花地“惠更斯号”土星探测器“看，，了一下。只有“卡西尼一惠更斯，，土星探测计划，是人类专门为探测土星及其31颗已知卫星“家族”而设计的探测计划，它将在土星轨道停留4年，进行人类历史上对土星及其31颗已知卫星最详细、最深入的探测。登陆土卫六的阵容比登陆火星更加庞大，美国国家宇航局提供了“卡西尼号”太空船的建造和控制，欧洲宇航局提供了“惠更斯”的建造，而意大利太空总署提供的是“卡西尼号”的通信天线设备，世界范围内的17个国家都向此计划提供了相应的技术支持。全世界有超过250名的科学家将对搜集回来的数据进行分析和研究。“卡西尼”曾被定为美国发射的最后1个大探测器，此后美国只研制和发射小型空间探测器，但最近美国又计划研制“木星冰卫环行”核动力探测器，它将是美国宇航局有史以来所建造的最大的空间探测器，估计造价在30亿?40亿美元。欧洲航天局“惠更斯号”探测器项目首席科学家勒布雷顿日透露，为了掌握更多有关土星及其卫星的资料，有关方面已决定将欧美合作的“卡西尼-惠更斯”土星探测计划的任务期延长两年，整个计划至2010年结束。“卡西尼-惠更斯”土星探测计划是欧洲航天局和美国宇航局的一个合作项目，主要任务是对土星及其卫星进行空间探索。其中，“卡西尼号”探测器是由美国方面设计制造的轨道探测器，主要承担对土星及其卫星的空间探索；“惠更斯号”是由欧洲航天局设计制造的着陆器，主要承担对土星最大卫星土卫六表面的探测。任务期延长两年的原因主要是充分发挥“卡西尼号”探测器的能力。在延长期期间，“卡西尼号”将继续环绕土星轨道飞行45圈，并将26次飞越土星最大的卫星土卫六，另外还将6次飞越土卫二。由于土卫二不断发出巨大的热量，科学界对此极为关注，希望了解其中的奥秘。“卡西尼号”在1997年携带着“惠更斯号”发射升空，经过约35亿千米飞行，于2004年飞抵土星附近。“卡西尼一惠更斯”土星探测计划总耗资33亿美元。美国《洛杉矶时报》日称，荷兰太空公司“火星1号”已制定出2023年前在火星建立殖民点的计划，并开始启动挑选火星殖民者程序。与挑选航天员时注重飞行经验和决断力等素质不同，公司认为火星殖民者的团队精神和协作精神更为可贵。此外，对这些殖民者还有一个特殊要求：在地球上没有什么牵挂的事。因为规划中的火星旅行是“单程票”，一旦离开地球就再也不会回来。报道说这个公司网站介绍的殖民者申请资格是：18岁以上，能说英语，要求个性坚强有韧性、适应力强、有好奇心、能信任他人、创造力强、足智多谋。“火星1号”公司透露，一旦通过挑选程序，火星殖民者们将接受长达8年的全职培训。他们将在这段时间内学习如何驾驶飞船，如何应对异星生存一系列难以预见的复杂困难问题。同时，“火星1号”计划最早于2016年向火星发射探测器，为登陆建立殖民点做准备。随后无人货运飞船将在年完成建造设备的运输任务。首批4名殖民者准备于2022年出发，此后每成功登陆火星唤起人们对探索火星的兴趣。荷兰一家名为“火星1号”的公司计划在2023年把4名航天员送上火星。这将比美国国家航空航天局的载人探索火星行动早7年。这将是一次有去无回的单程之旅，航天员能否在火星上顺利地生存下去？这次火星登陆计划是“火星1号”公司负责人、机械工程师巴斯.朗斯多普的创意。他计划2023年让首批4名航天员登陆火星并在那里建立一个聚居地，度过余生。此后每4年，“火星1号”公司都会再送去4名新人。这些人主要承担科学实验以及像“好奇号”那样寻找火星上生命迹象的任务。隔两年将会有一批新的殖民者源源不断地抵达火星。尽管要求火星殖民者彻底放弃地球上的生活，但仍有大批人报名。如此浩大的工程必然需要巨额资金的支持。“火星1号”计划通过电视真人秀的方式来筹款。这个公司准备将火星殖民任务的每一步都进行电视转播，让全世界都关注这项计划，而电视收人将用来支持计划的执行。曾获得诺贝尔物理学奖的科学家胡夫特表示，“火星1号”将成为媒体关注的焦点。不过，火星殖民计划必然面临很多复杂问题。英国《泰晤士报》在莫斯科进行的为期17个月的火星飞行模拟试验中，航天员的睡眠习惯就受到巨大影响。“火星1号”公司介绍，针对潜在的科技问题，全球一批知名科学家都是该计划的顾问。把目光投向火星的私人企业家也不只是荷兰人，太空探索技术公司创始人艾伦，马斯克也表示，今后数十年内将在火星建立殖民据点。“火星1号”没有将航天员候选人局限为科学家和前战斗机飞行员，任何年满18周岁的人都可以申请。官方透露，最重要的标准是聪明机智、精神状态佳、身体状况良好，并拥有为之奉献的精神。“火星1号”联络主任苏珊娜说：“我们已经收到了1000多份申请邮件。我们将尽快启动筛选程序，为每个渴望在有生之年做点大事的人打开大门。”“火星1号”计划在日将首批4名航天员发射升空，他们将在2023年4月抵达火星，正式开始火星殖民生活。此后每两年，公司都将再派遣2?4名航天员殖民火星，力求在2033年建立一个至少拥有20名地球人的“火星基地”。火星和我们地球一样，它拥有多样的地形，比如，高山、平原和峡谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布。火星的南北半球地形有着强烈的对比，北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地。我们知道，地球上一年的时间长度是365.25天，火星上的一年最为漫长，有687个地球日。为什么会这样呢？因为火星上每个季节的时间比地球上长1倍，再加上火星比地球离太阳远，所以火星上的每个季节都比地球上相同的季节要寒冷。除此之外，火星绕太阳公转的椭圆轨道比地球椭圆轨道要扁，导致火星南北半球的四季差异比地球上更为显著。基于同样的原因，火星上四季长度的差异也比地球上四季长度的差异更大。美国国家航空航天局的一份火星探测计划表出炉，根据预期安排，乂八5八将在2030年左右派遣航天员登陆火星，以寻找火星上是否存在生命迹象。美国国家航空航天局早在创建之初就开始了地外生命探索计划。1960年，一个生物科学咨询委员会就提出，美国国家航空航天局应该开展地外生命探索工程。同年，美国喷气推进实验室就已经获准研究如果要进行火星生命探索计划，美国国家航空航天局会需要何种航天飞机。19世纪70年代，美国国家航空航天局“海盗号”实施的一系列火星探测任务就开始着手进行大量实验，当时的科学家认为，这些实验会揭开火星上是否存在生命这一谜底，但是科学家最终发现，这些实验结果并不能真正说明问题。此外，美国国家航空航天局的研究人员也曾在南极洲火星陨石坠落处发现了类似细菌的“纳米生物化石”，但这一发现是否就能证明火星上存在生命，如今科学界对此仍存在争议。10多年前，发现“纳米生物化石”的研究人员之一的大卫，麦凯伊指出，只能等航天飞机从火星上采集回样本，并且经过科学家的详细研究之后，2018年，美国和欧洲将会联合发射一个名为八乂-。的火星样本采集探测器，并且这个探测器会有可能同欧洲的丑奶瓜3X5探测器共同执行任务。届时，?八乂-。会在火星表面行驶，采集岩石和土壤样本，并且放入其储藏舱内。2022年左右，另一个探测器会被发送至火星，同八乂-。同执行任务。这个探测器还带有火箭推进式返回舱，最终这些探测器采集的样本会被放入返回舱以便回收。才能确定火星上是否存在生命。麦凯伊表示：“我认为，最终的研究结果会是肯定的。”实际上，美国国家航空航天局最初的地外生命探索计划曾预期要对火星展开100多次探测，但最终落实的探测任务数量却不多。基于费用及其他因素的考虑，美国国家航空航天局打算从火星上带回样本的计划也一再受阻。尽管这些计划听起来似乎很遥远，但是美国国家航空航天局的行星保护官员卡西，康利表示，火星样本探测器可能会在10年内发射，这样探测器才能采集到足够的样本。如果是这样的话，美国国家航空航天局的科学家就必须在近几年安排好此次火星探测计划的一些关键步骤。另一个问题是当样本从火星采集回来之后，应该如何保证其安全性。美国东卡罗莱纳州大学的沿海科学和策略协会主管约翰，拉梅尔说道：“当火星样本被带回地球之后，我们必须确保有专门的工作人员对其进行检测和保护，以避免人类遭受火星微生物的侵袭和感染。在这一点上，我们不能完全信任天体生物学家。”美国国家航空航天局计划将来自火星的样本定为最高等级生物危害，相当于生物研究实验安全性4级。如果火星样本最终能够证实火星上确实存在生命迹象，人类对宇宙的理解和认识将发生根本转变。当然，火星样本也可能会最终证实火星上不存在生命。另外还有一种情况就是，科学家们根据所掌握的信息，很难确定火星上是否存在生命。自20世纪60年代美国国家航空航天局外太空生物学家提出地球之外是否存在生命这一命题之后，人类迄今为止仍在围绕这个问题进行激烈的争论，答案可能还需多年以后才能得知。美国国家航空航天局于2011年又发射了一个火星探测器，虽然它不能为火星上是否存在生命提供答案，但是该探测器加快了人类对火星勘测的进程。在美国国家航空航天局描绘的登月图中，要在月球建造一个拥有居住、发电、通信等多重功能的太空基地。航天员首先要在月球上找到合适的能源和水源补给，然后再根据具体情况建造基地，最终通过这块跳板让美国人的脚步踏上火星。这份计划当前最大的问题仍然是经费过高。如果这项计划一直继续下去，到2025年它将耗去美国2170亿美元的巨额费用。科学家们正考虑“基地”的选址，很可能是月球的南极地带。研究人员认为，月球南极区附近的含氢量相对较大，这为能源需求提供了条件，而且该地区还可能存有一些固态水。其他可能的定居地还包括月球的北极地区，以及1969年“阿波罗11号”登月时的地点宁静海。除了能将航天员送往月球的助推器，美国国家航空航天局还在研究新型的月球漫步车，可以方便航天员在月球上寻找地点、自由活动。如果一切顺利，美国国家航空航天局还将从2018年开始开展“常规”登月计划，每年至少到月球上“做客”两次。这个登月计划被设计为美国航天员探索火星的一个“太空跳板”。布什早在2004年就提出“建立月球基地”的畅想，希望该计划成为未来人类登陆火星以及探测整个太阳系任务的前进大本营。科学家们也提出了相同计划，通过距离火星5600万千米的月球，向火星派出一支由6位航天员组成的探测队，整个登陆火星计划大约为500天。尤金塞尔南上校在阿波罗太空项目中扮演了重要角色，在1972年12月的“阿波罗17号”任务中，他成为最后一名在月球上行走过的地球人。他在一次采访中说“阿波罗13号”返航的时候，在失去了动力、船舱内无法显示正确时间的情况下，航天员们就是依靠所佩戴的超霸表来决定开关引擎时间，最终渡过了难关。最难忘的莫过于在月球上走的最后几步，登上飞行器舷梯的时候，回过头来看着自己的脚印，想到的是自己身在何处，在做什么，因为知道自己不会再重返月球，那时真的想让时间停止。1972年，最后一位踏上月球的美国航天员尤金，塞南在离开月球时，深情地说：“我们的离开正如我们的到来，如果条件允许，我们将带着全人类的和平与希望重返月球。”32年后，美国前总统布什于2004年在美国国家航空航天局总部向全世界宣告，美国要在2020年前重新把航天员送上月球，并且将月球作为中转站，向更遥远的太空进发。这次演讲的主要内容，被人们称为“美国太空探索新构想”。布什总统雄心勃勃的太空探索新构想，是一项需要30年时间来完成的长期太空计划，主要目的是进行月球、火星与空间的资源探测，研究太阳系的演化，寻找水和宇宙生命等。这项计划的内容包括：为载人空间探索研制新型载人飞行器一一乘员探测飞行器；年间，发射一系列月球轨道探测器和无人月球软着陆探测器；2008年，实现航天员重返月球，并着手建设月球基地，为载人登陆火星做准备。与此同时，2010年前，发射火星勘测轨道器、“凤凰号”火星着陆器、火星移动实验室；2020年前，发射多个火星巡视车、火星取样返回探测器、火星野外实验室等火星探测器；2030年前，执行多项无人火星探测任务；2030年后，实现航天员登陆火星。“我们将会取得一系列技术突破。尽管我们还不知道将会有哪些技术突破，但我们可以肯定它们必将实现，而且我们的努力也会获得很多倍的回报……宇宙的诱惑力将激励年青一代学习数学、自然科学和工程学，造就新一代发明家和开拓者。”一些分析家认为，在布什总统的言辞背后，美国新太空计划除了有探索太阳系和生命起源的奥秘、开发月球资源等科学目的之外，还隐含着保持航天技术领先和世界航天霸主地位，甚至控制太空的深层目的。还有分析家认为，“阿波罗计划”成功之后的30多年来，美国实施的重大航天工程屡屡受挫，6架航天飞机损失2架，重复使用运载器计划因技术问题一再延迟甚至取消，耗资巨大的国际空间站计划经费严重超支、进度一拖再拖，尤其是2003年“哥伦比亚号”航天飞机失事，给美国国民的心理带来巨大的阴影。美国在经受了一系列挫折之后，需要对航天飞机、国际空间站计划之后的载人航天目标重新定位。正是在这种背景下，美国国家航空航天局提出重返月球计划，以便为美国的载人航天事业注入新的活力，为下一步进入更远的空间奠定基础。在布什宣布太空探索新构想的第二天，美国国家航空航天局为实施这项计划调整了机构，成立了新的“探测系统办公室”，并对它的经费进行了调整。“萤火一号”原计划于2009年10月和俄罗斯的“火卫一土壤”卫星一起搭载“天顶”运载火箭从拜科努尔航天中心发射升空。经历10?11个半月的飞行后，进入火星轨道。“萤火一号”主要研究火星的电离层及周围空间环境、火星磁场等。“萤火一号”是中国火星探测计划中的第一颗火星探测器。火星在古代被称为“荧惑”，中国第一颗火星探测器取它的谐音，命名为“萤火一号”。“萤火一号”卫星原计划由俄罗斯运载火箭发射，并送入火星椭圆轨道。北京航天飞行控制中心已经对火星的轨道、火星的引力场等各方面都进行了深入研究，在测控方面已具备坚实的基础。中俄联合探测火星的工程目标和科学目标均为4个方面，工程目标包括：突破火星探测器的研制技术；星地配合实现火星探测器3.5亿千米精密测定轨和数传技术；首次初步掌握探测火星的轨道设计、发射、行星际巡航、进入火星轨道及深空运控技术；初步形成与俄联合发射双星探测的合作工作机制。科学目标分别是：探测火星的空间磁场、电离层和粒子分布及其变化规律；探测火星大气离子的逃逸率；探测火星地形、地貌和沙尘暴；探测火星赤道区重力场。“萤火一号”计划与俄罗斯“火卫一探测器”合作开展双星对火星电离层的掩星探测，这意味着两颗探测器虽然分处在远离地球的火星两端，相隔千里万里，有可能有星体相阻隔，但是依然能通过掩星探测接收机等实现彼此之间数据的共享，从而可以实现对处在正午和子夜时的火星电离层的探测，这将填补国际上火星电离层掩星探测的空白。“萤火一号”卫星通过围绕火星飞行完成探测，但是并不会登陆火星的表面，而是在火星轨道上收集各种科学数据，然后通过远距离传输技术，不断把数据传回给中国的地面科研人员。期间，俄罗斯“福布斯”火星探测器则将在“火卫一”表面着陆，提取“火卫一”土壤等样品，并返回地球。最后，“胸躬尽库”的“蛮火一号”将不会再返回它的故乡，而是永远地留在浩瀚的太空。日，“萤火一号”与俄罗斯的采样返回探测器一起发射升空，开始对火星的探测研究。11月9日，俄罗斯宣布“福布斯-土壤号”火星探测器变轨失败。受此影响，中国两年内不会再有“福布斯-土壤”探测器新的火星探测计划。‘福布斯-土壤”火星探测器是俄罗斯联邦航天署研制的新一代火星探测器。莫斯科时间日零点16分，俄罗斯“福布斯-土壤”火星探测器从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场成功升空。几个小时后，俄联邦航天署就发布消息，称探测器出现意外，因主动推进装置未能点火而变轨失败。###登陆小行星的“移民石计划”“移民石计划”是美国国家航空航天局牵头制定的“移民石人类搭乘‘猎户座’飞船前往小行星初期计划”的简称，是美国一项名为“移民石”的太空研究计划，内容主要是地球人类拟登陆近地小行星的移民计划。包括美国国家航空航天局和众多航天工业公司在内的多家科研机构或组织参与了项目研究。该项计划不仅仅加强人类遨游外太空所需的硬件系统的研究，还能够进一步提升人类长期在月球和火星上逗留的能力和信心。同时，研究计划还将能够帮助人类避免未来太空小行星撞击地球的危险。与行星一样，小行星在太阳系中环绕着太阳运动，只是体积和质量要小得多。在太阳系已发现了近100万颗这样的天体中，有6610颗小行星离太阳的最近距离小于1.3倍日地距离，被称作近地小行星。如果想避免小行星撞击地球灾难的发生，人类就要去了解小行星。它们正是“移民石”计划的目标。载人航天器抵达小行星，这将作为载人航天器登陆火星计划的技术准备。美国国家航空航天局科学家计划派遣载人太空任务抵达小行星，预计2025年实现。同时，科学家相信未来登陆小行星后，航天员能够采集100千克以上的太空岩石返回地面进行分析。小行星在环绕太阳的椭圆形轨道上运行，有极少数的近地小行星离地球最近时，比月球还要近。这意味着如果选择好发射时机，会使飞行时间和发射成本大大降低。当然，如果人类踏足小行星，并不是这6000多颗星体都是合适的备选体。需要考虑小行星具体的物理性质，包括构成小行星登陆小行星的利与弊有利就有弊，人类在小行星表面行走，就如同在国际空间站迈太空步：步子稍微快些，就可能飘向宇宙其他地方。不过也许到时候航天员可以坐在太空船内，通过遥控工具探测小行星，或者通过向小行星发射吊钩，将太空船锚定在小行星表面，将自己拉近目的地。“移民石计划”的研究人员也表示，并不打算让航天员真正登陆小行星，而是将宇宙飞船停泊在小行星附近，由探测器降落在小行星表面收集样本。如果“移民石计划”取回的样本确定小行星含有矿产资源，它很有可能成为星际旅行的中转站。宇宙飞船可以首先飞临地球和目的地之间的某颗小行星，开采小行星中的矿产作为下一步飞行的燃料和能源。相较于从地球带上所有燃料直接飞向目的地，这种方式可以降低宇宙飞船离开地球时的质量，从而使发射费用大大降低。的主要物质成分、自转情况，等等。飞往小行星与飞往月球的重要区别在于天体对飞船的引力：假设小行星密度与月球类似，大小相差1万倍，它|们的引力就相差1万亿倍。实际上，有的小行星的密度比月球还要低，月球的引力是地球的1/6，而小行星的引力几乎可以忽略不计。在如此小的引力作4下，挣脱小行星的引力束缚可谓轻而易举。日地距离日地距离的最大值为15210万千米（地球处于远日点）；最小值为14710万千米（地球处于近日点〕；平均值为14960万千米；这就是一个天文单位，1976年国际天文学联合会把它确定为千米，并从1984年起用。按此距离计算，太阳光到达地球表面只需8分18秒。暴算一算大空搬家费用不知道你是否考虑未来把房屋搬迁到外太空去，某一网站制作了一个太空搬家计划，可以计算你的房屋如果发射到太空去需要多少钱，这样在不久的未来当你登上外空前，至少心里有底了。如果人类很快就可以进入太空的话，不能一直生活在那狭小的飞船空间里，那么对房屋的需求只会有增无减，所以关心如何把自己的房子搬到太空去。接着要提一个更重要的问题：如果要搬迁去太空，如何把房屋传送到太空去？如何计算房屋的质量？要花费多少钱呢？为了把一栋房子送进太空，运载火箭是太空搬家计划最重要的一部分。太空探索技术公司作为全球顶尖的私人太空运输公司之一，设计建造了一枚新的“重型猎鹰”运载火箭，火箭可以搭载重达53吨的物质进人近地轨道。根据太空探索技术公司的项目介绍，“猎鹰重型”火箭的商业太空运输将根据载重被分为两部分：若载重未超过6.4吨，一次太空运输费用为8300万美元；若载重超过6.4吨，一次太空运输费用为1.28亿美元。既然运输费用知道了，那接下来就要计算房屋到底有多重了。有关房屋如何称重的问题，科学界也没有统一的说法。但是《西雅图时报》给出了一个基太空舱卫星大搬家2002年，欧洲航天局发射了一颗环境观测卫星，携带有10台先进的观测仪器，专门收集地球大气、陆地、海洋和冰川的数据。该卫星按计划在升空5年后退役，欧航局考虑到它的运行情况一切良好，延长服役期到2013年。由于要继续运行下去，就要解决卫星可能面临燃料不足的窘境。2011年10月，欧航局空间研究与技术中心想出了降低轨汄道、节省燃料、延长寿命的主意，并很快付诸实施。22日，重达8吨的卫星通过工作人员的指令两次乂制动，总共下降10千米，26日又再降7千米，从原来距地800千米的轨道最7终抵达距地783千米处，完成了'次太空“搬家”。本参考。这家报社认为：对单层住宅来说，每平方米重约90千克；对双层住宅来说，每平方米重约125千克；对三层住宅来说，每平方米重约130千克。这样就可以知道到底需要运几次才能把房子送到近地轨道上去。“重型猎鹰”运载火箭能将货物、人员送上月球、小行星甚至火星的新型运载火箭。其运载能力是美国现役航天飞机的2倍。重型猎鹰”高69.2米，相当于20层楼，载重逾180吨，低地球轨道载重量达53吨，推力达190万千克，等于15架波音747同时起飞。第一具“重型猎鹰”预订2013年在美国加州发射，随后的发射任务将转往佛罗里达州卡纳维尔角进行。该火箭原先设计是运载货物，如能符合美国航天总署的安全规定，也将用来送航天员升空。“重型猎鹰”的潜在客户包括航天总署、军方、其他国家政府和人造卫星制造商。“重型猎鹰”远比政府或其他民营公司制造的火箭便宜，每次发射只需大约1亿美元。3丨大空电梯计划1978年，阿瑟丨克拉克创作出了包揽星云、雨果两大科幻文学奖项的作品，而其中最闪亮的主角就是太空梯。“如果空间的物体能够保持与地面的相对静止，那么为什么不能从这个物体上方下一条缆索，用它把宇宙联结起来。”最早提出太空天梯设想的人是俄罗斯著名学者齐奥尔科夫斯基。他提议在地球静止轨道上建设一个太空城堡，和地面用一根缆绳连接起来，成为向太空运输人和物的新捷径。1970年，美国科学家罗姆，皮尔森进一步完善了太空天梯的设想。克拉克设想从位于地球静止轨道上的一颗卫星上向下伸展出一个梯子，直达地球赤道表面，人们即可像乘坐电梯一样到太空中去游览观光并运送货物。当时有人问克拉克需要多长时间才能实现这一梦想，他回答道：“在受大家嘲笑的50年后。”21年后的1999年，美国国家航空航天局马歇尔中心的先进办公室即发表了《天梯：太空的先进基础设施》一文，标志着天梯将从幻想走向现实。日，在华盛顿召开的第三届国际天梯会议上，专家们对天梯这一宏伟构想进行了探讨。时隔9个月，日，美国国家航空航天局正式宣布太空天梯已成为世纪挑战的首选项目。太空天梯一旦建成，就可以昼夜不停地开展运输工作，把旅游者和货物送人太空，并大大降低运送费用。目前火箭发射或航天飞美国某集团有史以来第一次提出在地球的天然卫星月球上建立“太空电梯”，他们称这一设想可能在8年内实现。“大约在六个月前，我们的研发工作取得了根本性突破，我们认为这一突破将改变人类文明”，前美国国家航空航天局工程师、现任美国电梯港集团总裁迈克尔丨莱恩表示，这个突破性的进展可以让他们借助现有技术，让搭载人造卫星的火箭进行月球单程之旅，以及成功建造能够在月球使用的太空电梯，而这一想法可能在8年内实现。据报道称，该公司开发的“太空电梯”系统，计划首先利用缆绳测试该系统，然后才推出月球系统。该公司研究人员最终希望使用一个“太空电梯”把月球和空间站连接起来。为了实施这个庞大的计划，他们最近在网上发起了一项集资活动，希望为月球“太空电梯”筹得第一笔资金。资金主要用于创建一座与地面相连的悬浮球载平台，这样机器人可以借助它向空中上升约2千米。2001年到2003年期间，莱恩先是与美国国家航空航天局先进理念研究所的团队合作，共同开发“太空电梯”。2003年，他加入电梯港集团，通过实验实现了让机器人在悬浮球载平台的帮助下向空中上升约1.6千米的试验。由于经济危机的影响，该公司在2007年到2012年期间曾被迫关闭，很多人已经离开并参与到其他项目的研发中。莱恩说，他们正在培训一个新的合作团队。据了解，该公司进行一年的可行性研究至少需要300万美元。该公司希望，如果这项技术成功的话，也可以应用在地球上的其他领域。比如，它们还可以在地球上充当廉价的通讯塔，以帮助提供无线网络、监控农作物生长、预防森林火灾，若在上面安装摄像机，人们还可以借助它来观测一些自然灾害的后续情况。机运送每千克有效载荷约需2万美元，而太空天梯运送每千克物品仅需10美元，从而能够推动空间技术实现跨越式发展。2012年，日本的大林建设公司也公布了建造“太空电梯”计划，希望到2050年，人们不需要搭乘太空船，只要搭电梯就能够圆太空梦。乘电梯，可以直接上太空，这是不是天方夜谭？日本大林建设公司雄心万丈。其实，太空电梯的概念早已出现在科幻小说里。20世纪90年代，人类发现纳米碳管之后，大林公司判断，太空电梯不再是遥不可及的梦想，其他组织如美国国家航空航天局也开始进行类似研究。根据科学家的介绍，“太空电梯”的基座基本上应该在赤道上，因为这里与地球同步轨道的距离最短。此外，基座还有“固定式”和“漂浮式”两种。其中“固定式”的容易建造与之配套的各种硬件设施，比如地面上的基站、指挥部等。而“漂浮式”的也有着自己的优点，有躲避不良气候以及减少重力的作用，因此也有不少支持者。目前的设计都倾向于使用一条扁长的带子作为缆绳。据计算，由于地球重力的作用，地球同步轨道处的缆绳会最粗，然后向两边变细来降低质量。关于缆绳的材质，目前人类已知的材料中，最有希望的是碳纳米管。电梯“太空电梯”毕竟不是传统电梯，让电梯爬上去的最简单的方法就是在电梯上装上马达，从而取得向上的动力，电源可以从缆带上取得。但是目前比较科幻的想法是在“太空电梯”上装上反光板，然后利用激光将电梯舱“射”上去。未来“太空电梯”可供30人乘坐，以200千米时速上下，7天半时间抵达高度达3.6万千米的太空站。###月球资源的利用人类要在月面上进行科学探测与研究活动，开发利用月球资源，建立永久性月球基地是十分必要的。至于月球基地建设和月面活动方案，已有很多建议，由于目的不同及建议者不同，因而各种提案有着很大的差别。我们通过对这些提案进行剖析，发现都离不开下列几个发展阶段：第一，基地建设准备阶段，这是地形及资源的调查；第二，建设前哨基地，这是在月面临时居住，向下一阶段过渡的准备作业；第三，建立月球生产基地，要在月面上长住，就要开始生产活动第四，发展中的月球基地，这是生产活动进入正常化阶段第五，成熟的月球基地（即永久性月球基地〉，在这个阶段建立各种产业，经济独立化。月球前哨基地的建设意味着人类已跨入月球基地建设的第二阶段。应该说，这时的人类开发月球活动，还仅仅是一个开端。年轻的科学家们将奔赴月球前哨基地，到第一线去参加实际考察，希望能够掌握更多的第一手资料，为开发月球、建设月球献出美好的青春。年富力强的实业家们，被月球上丰富的资源所吸引，他们将开辟新的战场，到月球上去开矿、建厂、创业，加快月球资源利用的步伐，在月球上大展宏图。这里必须强调的是，当大批人马进入月球基地，转入月球生产基地建设阶段时，需要解决的问题比前哨基地建设复杂得多、困难得多。这是因为人员增多，需要就地建设住宅，着陆器上航天员住宅远远不能满足要求。而月面是真空的，表面温度从-1701至+1301之间发生变化，温差极大。此外，还需经受宇宙射线和微小陨石骚扰等危险环境的考验。为了使航天员能长期生活在这样严峻的自然环境中，基地的各种建筑物的结构必须具有高度的未来的月球基地气密性、绝热性、抗:辐射性等。科学家们为此已勾画出月球生产基地的基本轮廓，提出了月球上工农业生产、科研的布局，供给设计师们作为建筑设计的依据。根据月岩样品及大量有关资料的研究与分析，确定了月球优先生产的产品原则，主要是充分利用月球资源，为扩建月球基地而生产必需的原材料，重点放在制氧、金属冶炼、建筑材料的制备等。为了实现这一目的，人们已对月球上的加工厂的生产工艺流程及制备方法进行了多方面的详细研究。由于月球和地球有着类似的地质特征，都蕴藏着丰富的核资源和建设核电站所需的原材料，因此，很适合在月球上建造核电站。在地球进行核发电时要使用涡轮和水，而在月球上，通过采用热离子和温差发电机等高效复合能量转换系统，便可直接将核能转变为电能。设想中的月球核能源基地，将包括核燃料供应厂、核发电设施和输电设施。月球上的电力，通过高传输效率的短波长激光束，也就是紫外线区的激光，输送到静止轨道上的能量中继卫星，在中继卫星上，电能被转换成在空气中具有高传输效率波长的激光，然后再传送到位于地球上的接收站，由接收站再将能量分配到各个区去供用户使用。月球核觀麵，齡建造在月球的两极地区，因为极地是向地球进行能源传输的最佳场地。月球核能源基地一旦建成，转人稳定运行后，将全部由机器人操作控制、维护与修理，绝对不会对人类造成污染威月球资源开发科学家很早就开展月球表土提取氧的方法研究，他们利用阿波罗飞船取回的月球沙土进行实验，在1000的高温下，将月沙中的钦铁矿和氢接触生成水，再将水通过电解提取氧。研究表明，提取1吨氧，约需70吨的月球表土。考虑到在月球上生产的特殊情况，建议在月球基地建设的同时，应考虑配备一套小型的化学处理设备，利用太阳能作动力，每天大约可制备出100千克的液氧。具体工艺流程是，利用月球岩石在高温下与甲烷发生反应，生成一氧化碳和氢。在温度较低的第二个反应器中，一氧化碳再与更多的氢发生反应，还原成甲烷和水。然后使水冷凝，再电解成氢和氧，把氧储存起来供使用，而氢则送入系统中再循环使用。据预测，月球制氧设备，最初是为给月面上航天员提供氧气之用，但他们需要的氧气并不多，一个12人规模的基地，每月也只需要350千克氧气。而一套制氧设备连续工作后，可生产出相当数量的氧气，因此，在月球基地建设时，应同时建造一个永久性的液氧库，以便供给航天器作为低温推进剂燃料使用。十分有意义的是，在制氧过程中经过化学处理后得到的“矿渣”，却成了上等的副产品。这是因为它含有丰富的游离态硅和可供冶炼的金属氧化物，只要采用适当的工业方法便可继续冶炼，炼制出工业上极有使用价值的金属钦。科学家们提出的制钦工艺流程是，将“矿渣”通过机械粉碎、磁选，提取出铁钦氧化物，在1273高温下加氢处理，生成氧化钦，再用硫酸置换出其中的铁，接着和碳混合，在700七的温度下通入氯气，经过化学反应后生成四氯化钦，然后在2000高温下加热，投入镁以便脱出氯，最终得到熔融态的钦。为了建立月球核能源基地，有许多工程技术问题，有待人们尽快研究解决，例如超高效能量转换系统、空间用核反应堆、空间机器人、大功率输出的高效激光生成设备、接收设备、激光传输的安全技术等。总之，月球基地将成为人类生存延伸到地球以外星球的开端，是人类空间的第一移民移民月球区，并且也是人类向太阳系其他行星进军的中转站。月球基地的建设是一场新的技术革命，必将对世界的文化、经济、社会、科技等各个领域产生重大和深远的影响。铝的精制方法更为新颖，月面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成，倘若用常规精炼方法制铝，在月面上很难获得成功。科学家们经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新工艺。具体做法是，将月岩粉碎，在1700下加热熔化，然后在水中冷却至100制成多质的球，再经粉碎，在其中加入100的硫酸，即可浸出铝。用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在900的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混合物。随后洗去硫酸納并进行干燥，再与碳混合加热的同时，加入氯气与之反应，生成了氯化铝，经电解，获得最终产品纯铝。提到空间城，可追溯到数千年前。我们的祖先早就梦想着开发浩瀚的宇宙，他们曾设想月宫的琼楼玉宇。清朝戏剧理论家李渔在其名著《闲情偶寄》中写道：“实者，就事敷陈，不假造作，有根有据之谓也；虚者，空中楼阁，随意构成，无影无形之谓也。”1869年，埃，哈尔在大西洋月刊上发表了题为《砖砌月球》的文章，第一次提出了空间城设计概念。哈尔的空间城，是一座球形的城市，用砖砌成，直径60米，可供37名乘员居住。该城建筑在离地球6440千米的极轨道上，采用莫尔斯电码通信，可用于辅助船舶导航。设想用一个飞轮快速地自旋，从而使空间城逆向转入空间。1903年，俄国齐奥尔科夫斯基提出了空间城的构思，先分批把部件折叠起来送入空间，然后在空间展开并组装。1923年又进一步明确提出，该城停留在离地球千米的高度上，作为地球的卫星。它好像是一个从地球上一点一点地运来补充物资、机器和构件的集散地。1926年，齐奥尔科夫斯基设计了一个可以生长树木和植物的自旋式空间城，外形像哑铃，一端是植物生长区，安装着玻璃罩，能使阳光透过，在宇宙温室的内壁种植释放氧气的植物。另一端是密闭区，可与运输飞船对接，储运物资。在通向乘员的居住区内配有通信装置。1923年，法国赫尔曼，奥伯特设想的空间城，可以作为宇宙飞船飞往外层空间齐奥尔科夫斯基的通丨旨枢纽和加油站，并且可用它来观测地球。它与地球之间的联系，是通过较小的火箭来实现的。在奥伯特空间城内，可建造大型火箭，以便满足使用者的需求。还设想在100千米高的轨道上，建造聚集太阳光的太阳反射镜。这种反射镜，可照亮被选定地点的地球表面，如果射束功率足够，还可用于虫灾地区的赫尔曼，奥伯特与他的设计灭虫，为水量过剩的沼泽地排水，并且可融1974年，美国普林斯顿大学教授奥尔尼设计了三座大型空间城，掀起了全球范围内研究空间城的新高潮。奥尔尼1号空间城，是一个轮状的圆筒结构，质量为350万吨左右，直径约2千米，可容纳1万人左右。它的外形很像一个叠加起来的自行车内胎。空间城每分钟旋转1周，整个居民区的外表面用月球熔渣屏蔽起来，为的是防止宇宙射线对人体的伤害。城内建有住宅、学校及剧场，并建有停靠的“码头”以及通信设备等。“奥尔尼2号”空间城，是一个直径约1千米的球体，每分钟旋转2周，城内亦建有住宅、疗养院。并栽了大面积的树木，形成森林。奥尔尼3号空间城，为圆筒形结构，直径为6.4千米，长32千米，每2分钟旋转1周。它是最大的空间城，采用密闭型，因而生活环境和地球上的大同小异，城内设有生活区、工厂、电站及农场等。它可容纳100万人至数百万人。1928年勃可利设想在不同的轨道高度上，建造3个为1组的空间城。第一个建立在500千米高的轨道上，用来观测地球；第二个建在3000千米高的轨道上，作为星际宇宙飞行器的发射场；第三个建在椭圆轨道上，作为沟通第一、第二空间城的桥梁。1928年，雷丁设想了一个空间城。它是由一个乘员居住舱、一个电源舱太空城和一个观测台组成。空间城的形状宛如汽车轮胎，可以围绕中心轮毂旋转，以便在它的周围产生人造重力。它是利用由聚光反射镜、锅炉管道和冷凝器构成的系统，通过太阳光加热而获得动力。该空间城设置在静止轨道上，是一个对地定向观测台，在它上面装有功率大小不等的探测器与计量仪。它的用途有绘制地图、预报天气、导航舰船、观测军事冲突等。1949年，英国罗斯设计了一个旋转的大型空间城。它是一个可居住24名乘员的大型设施，乘员中除工程师、科学家及各类专家外，还配备了2名厨师和4名勤杂工。这个城可从事气象学和天文学研究、零重力和高真空条件的研究、宇宙中太阳辐射研究，并可进行通信。1952年，冯，布劳恩在《跨越最后的世界》的论文中指出：“如果我们建造一座空间城，我们不但能维护和平，而且还能朝着联合人类的方向前进一大步。”空间城建立在距地球900千米高的极轨道上，该空间城为轮形，宽250米，共有三层舱，既是一个极好的观测台站，又是到月球上旅行的一个阶梯，还是探测太阳系的优良跳板。地球上每天总有一二艘飞船满载供应物品停泊到空间城附近。然后再用“空间汽车”或“渡船”把人员和物资从飞船转运至空间城。每个星岛都是六面环体，而环体本身是空心的，人居住在里面生活和工作。环体的直径为100米，六面体绕着中心轴缓慢地旋转，每分钟转1周，使其产生离心力，人生活在里面会有重力感觉。星岛城本体结构用透明且抗辐照的材料制成，一方面阳光可直接照射进去，另一方面又能防止宇宙射线对人体的伤害，确保人能长期生活在这样的环境里。星岛城市之间的往来，是靠每个岛城下面的一组发动机来移动，待两岛对接后，大批人就可相互交往。平时可利用空间渡船作为岛城与岛城之间的交通工具。空间城市是一个庞大的岛城系统，由中心岛向四周辐射，有农业城、工业城、动力城，等等。进入21世纪后，人们将在空间发展生产，大量生产高性能、高质量、高效益的急需产品，因而将在空间建立空间工业城。它是由若干个绕地球轨道运行的空间工厂组成：有空间材料加工厂、生物制品厂、制药厂……设想的空间工厂是在一个长78米、宽48米的桁架上，配置了供生产用的工厂舱、居住舱、能源供给舱、生保系统舱等，可居住30人在其上从事生产。了获得均质的微重力环境，将整个平面布置成前后左右对称的形式。1908年，发生于通古斯的陨石坠落事件毁灭了大片的森林，如果该事件发生在伦敦或者纽约，将会有数百万人死亡。2013年初，一颗小行星与地球“擦肩而过”，在俄罗斯境内坠落了多块陨石，并造成多人受伤。如何避免小行星带来灾害的问题又成焦点，通过小行星采矿工程积累移动小行星，迫使其离开威胁轨道的空间技术，以及如何开发小行星资源也已被一些人认真考虑并开始动手实施了。美国航空航天局的科学家表示，随着技术进步和自然资源减少，太空采矿在21世纪晚些时候可能变得有利可图。日，谷歌公司联合创始人佩奇、执行董事会主席施密特联合好莱坞导演卡梅隆以及其他投资者，共同成立了行星资源公司，进行太空探索和自然资源开发。该公司已宣布：所要开发的小行星距离近、资源多，将利用太空机器人到小行星上开采贵重金属。行星资源公司计划在第一阶段，即未来的18?24个月发射2?5个近地轨道望远镜，以确定具有潜在开采价值的小行星。在未来的5?7年内，行星资源公司希望能够发射一组空间探测器，进行更加详尽的勘探，绘制出一个有开采价值的小行星的详图，确认其资源所在的矿脉。他们估计，完成一次这样的任务成本约为2500万?3000万美元。如果顺利，太空机器人最快可在10年内空间碎片登陆小行星开采矿藏资源，甚至进行矿石精炼，除了派遣宇宙飞船将机器人直接登陆小行星勘察外，科学家们还设计了一种全新的采矿技术，根据美国国家航空航天局喷气推进实验室、约翰逊空间中心以及加州理工学院的研究表明，可以在小行星表面布置“动能弹弓”，根据动量守恒的原理将小行星移动至绕月轨道上，当然这样的小行星直径仅为数米，其目的是进行进一步的研究。在太空中实施建筑业，除了建筑工人会产生一些不寻常的感觉外，还有许多特殊问题。工人在操作时必须十分谨慎小心，因为稍有大意将扳手或螺栓掉落下去，虽然用不着担心会砸到自己的脚上，但要把它取回来就不那么容易了，它总是在你够不着的地方游荡。为此，太空建筑工人本身以及所使用的工具、部件等，都必须用绳系住。失重对操作工来说也有有利的一面，如太空建筑工人只要用极小的力气就可以安装好地面上十分笨重的构件，这是长期生活在地面上的人们无法想象的。建筑工人在失重状态下工作时，要将自己的身体固定下来，以免从工作地点漂走。为了使建筑工人定位，还需要设计一种带有磁铁或凸轮的专用鞋，这样鞋底的凸轮可以卡在工件的凹槽内，还要采用特殊形状的定位专用工具。在大规模太空建筑开始之后，需要在太空建立长期性的低轨道载人建筑基地。这种基地应能容纳若干个小型作业组在里面工作、生活。此外，为了把工人和物资及材料等从低轨道转移到高轨道上去，还需要配备载人变轨飞行器，亦称轨道转移飞行器。在不久的将来，我们会看到令人神往的太空建筑，创造出更加光辉灿烂的人类文明。随着“好奇号”火星漫游者探测器成功着陆火星，美国国家航空航天局也提出了前往小行星上采矿的计划。而美国深空工业公司宣布，从2015年开始发射一系列名为“萤火虫”的小型探测器，对一颗尚未确定的小行星进行勘测。“萤火虫”探测器的质量约25千克，大小与一台笔记本电脑相差无几，航行时间为2?6个月，用来在距离地面小于4.83亿千米的小行星附近寻找资源，任务结束后不再返回地球。这些小行星探测航天器将使用低成本立方体卫星，通过搭乘较大通信卫星发射任务的方式以低价进入太空。深空工业公司还将从2016年开始发射个头更大的“蜻蜓”探测器，从选定的小行星上运回采集样本到地球，供科学家进行详细分析，确认小行星上矿物是否具有足够价值并确定下一步探测目标。“蜻蜓”质量为31.75千克，将航行2?4年，采集样本约27.21?68.04千克。开采小行星矿产具有相当大的难度，因此此项目也受到诸多方面的质疑。根据一项研究显示，如果要在2025年将一个500吨的小行星拖到月球轨道，然后再开采，光拖运的成本就需要260亿美元，矿石开采和运输可能还需要数亿美元的投入。比如我们需要精确计算目标小行星的几乎全部轨道参数，如果要推动小行星将其移动到绕月轨道上，这就意味着这颗小行星不再是处于绕日轨道上，改变小行星的轨道需要精确计算所需的推力，将小行星移动到绕月轨道上还可能会出现差错，轻则导致地球卫星轨道混乱，比如全球定位系统，重则可能撞击地球问题。物以稀为贵，突然有数百吨销金涌入地球经济体系，会让它的价格大幅下跌。历史上就曾经出现过这样的情况，西班牙征服新大陆之后，发现了大量金银矿藏，给世界经济带来了可怕的通货膨胀，并且可能还导致了西班牙帝国的衰退。对待这些质疑之声，美国行星资源公司表示，该公司把降低销金价格视为一个潜在目标，最终可使它的价格下跌20~50。也有人认为，获取小行星上的资源，可以降低微电子等领域的成本，并帮助科学家实现更多应用领域的创新。小行星可作为载人登陆火星或其他行星的中转站，成为深入探索太空的基石。此外，人类开展小行星采矿工程时，也会研究出对付小行星撞击地球事件的技术。天文学家已发现了约9500颗近地小行星，并且每年还新发现约1000颗。初步观测表明，近地小行星几乎全都含有水，蕴藏着丰富的矿产资源。最近的研究表明，有7500个小行星蕴藏镍、铂、金等珍贵矿产。例如，一颗小行星上仅500米直径的地方所蕴含的铂金资源，就相当于铂族金属迄今为止人类开采量的总和。铂族金属在地球上很少见，开采也不容易。这是因为有不少稀有金属都不是地球自然产生的，而是来自小行星撞击。现在每28克铂金的价格是1500美元。在小行星地壳中，1吨的岩石中至少含有28克铂金。直径30米的小行星就可能有价值250亿?300亿美元的铂金矿。随着空间技术与航天事业的发展，科学家们已着手建立太空制药厂。由于空间轨道不存在地心引力，因此，太空制药厂可以生产某些地球上难以生产的药物。1971年和1972年，“阿波罗14号”“阿波罗16号”两艘载人宇宙飞船相继上天，一系列的空间电泳试验，终于获得成功。此后，在美国和苏联联合发射的一颗卫星上，又进行了进一步的科学实验，分离出一种尿激酶，这就是人类在太空中生产出的第一种药物。尿激酶是由人尿或人类肾脏组织培养制得，是一种新的特效活血栓药物，可消除由静脉炎和心脏病变等引起的血栓，并用于治疗血栓梗塞性疾病以及因纤维蛋白沉淀引起的各种疾病，如脑血栓症、急性心肌梗塞症、周身血管和视网膜血管闭塞症等。目前又进一步应用于人工脏器、脏器移植和显微外科手术等新领域。此外，它能增强免疫力，可激活、杀死肿瘤细胞的溶酶体，从而成为一种有效的辅助抗癌剂。1985年，美国专家和制药厂商共同设计了第一家太空制药厂。日，经过11天的月球探险飞行，“阿波#罗16号”降落在太平洋上。它此行从月球上带回重200多磅的岩[。航天员约翰1.扬和查尔斯1.小杜克在月球上度过了71小时，创造了世界纪录。与此同时这个机组的第三名成员托马斯又.马丁正乘坐指挥船绕轨道航行。扬谈到这次飞行任务时说：“你的钱花在这儿值得。”装在飞船舱内，质量为2270千克，包括24个小车间。美国科学家认为这种生产方法，不仅产品具有无可比拟的高纯度，而且产品价格便宜。目前，宇宙制药厂已试制成功30多种基质。第一个从事太空制药研究的美国专家吉姆，罗斯断言，在21世纪末将从太空中获得上百种药物，特别是以下几种产品：抗血友病基质一一其作用与尿激酶恰)好相反。用常规方法得到的该基质纯度很低，往往引起患者的变态反应，而太空药厂生产的这种基质则可克服以上缺陷。干扰素这是一种糖蛋白，可抗病毒感染，也有一定的抗癌作用。太空制药厂所提供的这种产品的纯度远比地面上生产的高。抗胰蛋白酶以蛋白一一这种药物对肺气肿和肺泡肿胀有效。细胞一一这是胰腺分泌的一种细胞，是治疗糖尿病的良药。愈合药一一目前对严重的跌伤和烧伤治疗，都使用从动物胎儿中提出的血清。但如果用控制真皮生长的蛋白质会更有效，它是由人体颌腺分泌的。这种药物的纯度要求异常高，必须在太空制造。促进红血球蛋白增生的蛋白质一一这是一种治疗贫血的珍贵良药，并能减少输血量。这种药同样要求极高的纯度。###溶酶体酶的特点溶酶体的酶有三个特点：第一，溶酶体膜蛋白多为糖蛋白，溶酶体膜内表面带负电荷。所以有助于溶酶体中的酶保持游离状态。这对行使正常功能和防止细胞自身被消化有着重要意义；第二，所有水解酶在只为5左右时活性最佳；第三，只有当被水解的物质进入溶酶体内时，溶酶体内的酶类才行使其分解作用。一旦溶酶体膜破损，水解酶逸出，将导致细胞自溶。8到宇宙空间去发电长期以来，人们就梦想着到太空去收集太阳能，并使之转变成电能传输到地球上，以解决人类面临的能源危机。太阳能发电有着无可比拟的优越性。地球所接受的太阳能，虽只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，但这些能量相当于全球所需总能量的3万?4万倍，可谓“取之不尽，用之不竭”。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐太阳能发电厂射能量十分稳定，因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无质量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应”和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能发电受到许多国家的重视，竞相开发各种新技术、新设备。发射太阳能卫星，到宇宙空间去发电就是其中最有诱惑力也是最为壮观的一种。太阳能发电卫星系统，主要由收集太阳能的光电板、微波发射器和接收器、太阳能卫星及其发射装置等构成。其中最关键的是，要把一级同步卫星发射到距地面36000千米的地球同步轨道上。这些卫星上的光电板收集足够的太阳能，使电子从汞原子或氩原子中脱落出来，从而获得带电粒子或离子，变成高速微波发射到地面接收站。地面接收站通过特殊的金属板，把接收到的微波转变成电流，再经整流器把交流电变成直流电，就可以利用了。将来，如果能从月球上采掘制作光电板和架子所需的硅和铝，那将意味着从地球上送人轨道的质量可大大减轻，从而增加空间太阳能发电的可能性，并使成本进一步降低，有利于它的实现和推广。一是如何把庞大的卫星系统发射到太空去。由于太阳光的能量密度非常低，所以收集太阳能的装置必须十分庞大。如果要用太阳能电池获得50亿瓦的电力，必须并排装上两块长5千米、宽6千米的巨大电池翼片，加上卫星自重，总重量高达454万千克。现在发射的卫星，最大重量为千克，即使利用美国的航天飞机，也只能把20多万千克载荷送入地球低轨道。454万千克的卫星，无论如何是无法一次送上太空的，只能分开发射，然后在太空组装。另一个难题是如何保证安全。有人担心这么强大的微波传送到地面，万一失控，会使微波束所到之处化为一片焦土。对此，科学家们希望通