人类飞天梦：“星空浩瀚无比，探索永无止境”

地球孕育了世间万物，也催生了人类文明。然而，人类从未停止过对浩瀚太空的向往：从嫦娥奔月的古老神话，到凡尔纳从地球到月球的科学幻想，从古希腊神话中伊卡洛斯用羽毛和蜡制成双翼飞向太阳的故事，到敦煌壁画中婀娜多姿的飞天，生活在地球上的人类一直渴望挣脱地心引力，探索广阔无垠的宇宙空间。20世纪初，随着基础科学和工程学的迅猛发展，人类飞天的幻想逐步变为现实。从创立航天理论到制造登天工具，经过几代人的探索和努力，实现了一次又一次壮举。在通往太空漫长的道路上，记录下了人类为梦想而奋斗的足迹。

前太空时代的先驱

早在700多年前的明朝洪武年间，一位名叫陶成道的中国人就进行了人类历史上第一次太空飞行的尝试。陶成道是浙江人，喜好研究炼丹技巧。在一次炼丹过程中，丹炉发生了爆炸事故，但陶成道并没有因为炼丹失败而沮丧，反而对炸药配方和火器的研制产生了兴趣。后来，他成为明朝开国功臣，朱元璋封他万户侯。晚年的他“老夫聊发少年狂”，希望借助火药制成的烟花和随风飞上蓝天的风筝来让自己离开地球表面。他制作了一台飞车，飞车底部捆绑着47支烟花制成的“火箭”，飞车上面拴着两只大风筝。以今天我们所掌握的物理学和工程学知识来衡量，这架飞车的推重比太低，根本无力离开地面很多。陶成道命令仆人点燃飞车上捆绑的烟花后，飞车离开地面不远便在半空中爆炸，陶成道也因此成为人类征服太空的历史上牺牲的第一人。虽然“万户飞天”的尝试没有成功，但陶成道的开拓探索精神却被国际航天界所尊重。20世纪70年代，国际天文联合会将月球背面一座环形山命名为“万户”，以纪念这位太空飞行的先驱者。

真正开启太空时代的，是20世纪初的三维太空理论奠基者——“俄罗斯航天之父”康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857—1935）、美国“现代火箭技术之父”罗伯特·戈达德（1882—1945）和德国的“欧洲火箭之父”赫尔曼·奥伯特（1894—1970）。他们虽然没有亲手将火箭、卫星和飞船送入太空，但他们的理论工作为今后一个多世纪的航天飞行指明了道路：康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基最先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能性，指出发展宇航和制造火箭的合理途径，找寻到火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案。他还提出火箭汽车、火箭飞机、人造卫星、载人飞船、空间工厂、空间基地、太阳能的充分利用、外太空旅行、行星基地，以及恒星星际飞行等设想，其中在飞船中利用植物生产食物和氧气、依靠旋转产生重力、更好地利用太阳能等设想至今仍是航天领域的研究方向。罗伯特·戈达德提出了液体火箭的设计方案，并成功发射了世界上第一枚液体火箭。尽管这枚火箭从美国马萨诸塞州的奥本发射升空后仅仅飞到了12.5米的高度，但无论是后来帮助阿波罗飞船登月的“土星五号”火箭，还是我国最新一代“长征五号”重载火箭，其基本原理和构造都与戈达德发射的这枚火箭是一样的。 赫尔曼·奥伯特第一个创立空间火箭点火理论公式，并用数学方法阐明火箭脱离地球引力的途径和速度，给出了火箭飞行时间以及飞行距离与燃料等方面因素的关系，奠定了现代火箭设计的基本理论。

有趣的是，三位先贤的太空之梦，都是由科幻小说开启的。齐奥尔科夫斯基和奥伯特都是在阅读了法国著名科幻小说家凡尔纳的著作后，才激发了对太空的向往；而戈达德的太空启蒙则来自英国作家乔治·威尔斯的科幻小说《星际大战：火星人入侵地球》。据戈达德后来回忆：“当我仰望东方的天空时，我突然想要是我们能够做个飞行器飞向火星，那该有多好！我幻想着有这么个小玩意儿可以从地上腾空而起，飞向蓝天。从那时起，我像变了个人，定下了人生的奋斗目标。” 过后，他认为这种幻想正是发源于那本科幻小说。

今天我们将上述三位奉为先驱，但在他们生活的时代，他们的成绩却没有得到广泛认可。齐奥尔科夫斯基的理论当时仅仅在苏联国内产生影响——苏联能够成为第一个发射人造卫星的国家，与它最早接受航天理论不无关系。目前，美国国家航空航天局（NASA）致力于深空探测的戈达德飞行中心，就是以罗伯特·戈达德的名字命名的。而在戈达德有生之年，其处境却相当艰难，他的火箭研究得到的经费资助并不多，《纽约时报》甚至在报道戈达德的工作时讥讽他不懂物理定律，妄图让火箭在真空中飞行。直至1969年，“阿波罗11号”飞船成功将三位宇航员送上月球，在对这一划时代事件大篇幅报道的同时，《纽约时报》在一个不起眼的角落刊登了一则“勘误”，承认当年对戈达德的评论是错误的。

美苏争霸开启太空时代

“二战”末期，德国研制的V-2火箭已经具备了现代液体火箭的雏形，但这種火箭并没有用来进行航天发射和科学探测，而是成为法西斯德国困兽犹斗的最后工具，给英吉利海峡对面的英国造成了不小损失。在美军和苏军分别从西线和东线占领德国后，两国高层也意识到了火箭技术对于未来国家战略利益的重要性，开展了对德国火箭研究技术人员和设备的争夺工作。当时正在美国加州理工大学任教的钱学森先生（后来成为中国航天事业开创者之一），受美国军方委托，也参与到这项争夺中。战后，美苏两国同时开展了运载火箭和卫星技术的研究。

1957年10月4日，苏联将人类历史上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”送入太空，虽然这颗卫星的重量只有83.6千克，功能也不过是在20.005兆赫和40.002兆赫波段向地球发射无线电信号，但这却是人类有史以来第一次放眼太空，将活动疆域扩大到宇宙空间，开启脱离地球引力的 “飞天”梦想。此时正值冷战时期，苏联的成功给自恃在科技领域“天下第一”的美国以当头棒喝，也使得美国奋起直追，于1958年发射了“探险者1号”卫星。

人造卫星竞赛中处于下风的美国，在载人航天的竞赛中再次落败。1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐“东方1号”宇宙飞船从拜克努尔发射场启航，在最大高度为301公里的轨道上绕地球一周后安全返回，历时1小时48分钟，完成了世界上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入太空的夙愿。他驾驶的“东方1号”飞船成为世界上第一个载人进入外层空间的航天器。在身材普遍魁梧的“战斗民族”中，加加林着实是个矮个子，身高仅有1.58米，然而在首次飞行的航天员选拔中，个头矮小反倒成了加加林的优势：受制于当时的技术水平，宇宙飞船的座舱相当窄小，要求宇航员除了具备过硬的身体和心理素质之外，身材还不能太高大，而加加林恰好符合所有这些要求。

在苏联之后，美国也成功发射了自己的人造卫星，将自己的宇航员送入了太空。然而两次竞争的失败让美国心存不甘，于是将目光投向了地球唯一的卫星——月球，决心先于苏联将宇航员送上月球。1961年，年轻而富有朝气的新任美国总统肯尼迪向国会保证美国将在10年内将宇航员送上月球，在国会通过相关预算后，美国的登月计划——阿波罗计划正式启动。1962年，肯尼迪总统在莱斯大学发表关于登月的感人至深的演讲，他说，“这个国家是由那些不断进取的人所征服的，航天事业也是如此”；“但有人问：为什么选择登月作为我们的目标？为什么我们要登上最高的山峰？为什么要在35年前飞越大西洋”；“我们要实现更多梦想，它们并非轻而易举，而是困难重重”。

任何伟大事业的成功都不会一番风顺，任何巨大的变革或创造都往往需要极其艰辛的付出甚至生命的代价。在阿波罗计划进行初期，就遭受了一次重大挫折：正在地面进行测试的“阿波罗1号”飞船忽然起火，座舱的不合理设计使得舱外人员无法有效实施救援，航天员在烈火的吞噬下也无法自救，指令长维吉尔·格里森、高级驾驶员爱德华·怀特及驾驶员罗杰·查菲不幸遇难。事后，NASA对事故进行了深入调查，除发现飞船设计的诸多不合理之处外，还发现了NASA整个质量和可靠性管理体系中的深层次问题。在重新设计并进行必要的技术验证飞行后，“阿波罗11号”飞船于1969年载着三名宇航员完成了首次登月飞行，也成就了“登月第一人”阿姆斯特朗的名言——“这是个人的一小步，但却是人类的一大步。”令人唏嘘的是，登月事业最坚定的支持者肯尼迪总统于6年前遇刺身亡，没能亲眼看到他所播下的种子长成参天大树的那一天。反观苏联，因为没有解决登月的一系列技术问题，最终在这场登月竞赛中败给美国。

1972年，当“阿波罗17号”飞船完成最后一次登月飞行后，阿波罗计划画上了一个圆满的句号。今天，当年发射阿波罗飞船的发射架已经不再使用，唯有一块纪念牌向后来者诉说着那段历史。在纪念牌上，镌刻着在“阿波罗1号”事故中牺牲的三位宇航员的名字，一句拉丁文诗歌概括了阿波罗计划的精神遗产：“ad astra per aspera”（“坎坷之路，终抵群星”）。

“东方红一号”奋起直追

20世纪50年代末，苏、美两个超级大国在太空探索上的成功触动了中国科学家的心。中科院力学所所长钱学森先生、中科院地球物理所所长赵九章先生等科学家积极提出建议，希望尽快开始中国自己的人造卫星研制工作。研制人造卫星是一项综合性很强的工作，需要多部门、多领域的科学家和工程师合作才能完成。比如，卫星的飞行轨道，需要力学家、数学家预先进行计算；卫星内部的电子仪器，需要电子工程方面的科学家和工程师设计、制造；发射卫星的火箭在飞行路线中的风速、风向等，则需要大气物理学家来预测。因此，研究卫星的工作自然而然地落到了科学家云集的中国科学院。按照中央指示，中国科学院成立了“581组”，来进行卫星的研制工作。

在卫星研制进行了一年多后，我们国家遇到了暂时的经济困难，不得不把有限的资源集中到国家更急需的原子弹、导弹上。1964年，我国第一颗原子弹成功爆炸，第一枚弹道导弹也发射成功，这都为人造卫星的研制奠定了基础。同年12月，赵九章先生建议重新启动人造卫星的研制工作，他认为发射卫星和发射洲际导弹在技术上是相辅相成的，人造卫星不仅可以直接服务于国防事业，保卫祖国安全，而且它的研制也能带动科学技术的发展。中央对此十分重视，卫星研发从此走上了正轨。

1965年，我国第一颗人造卫星被正式命名为“东方红一号”。 在卫星设计的过程中，科学家们提出了“上得去、抓得住、听得到、看得见”四个要求：“上得去”就是确保火箭能够把卫星送到预定轨道，成功发射；“抓得住”要求地面上的设备能够对在太空飞行的卫星进行实时监测；“听得到”就是卫星要播放音乐，能够被地面的听众收听到；“看得见”是说地面上的人能够直接用眼睛看到在夜空中飞行的卫星。1970年4月24日凌晨，提出研制卫星号召的毛泽东主席亲自批准了 “东方红一号”的发射。当日21点35分，在位于我国西部茫茫戈壁滩中的酒泉发射基地，“长征一号”运载火箭喷射出熊熊火焰，稳稳托举着“东方红一号”奔向茫茫太空。随着一个又一个“工作正常”的信息从全国各地的测控站传来，“东方红一号”朝着它的预定轨道稳步前进。21时48分，测控中心根据接收到的信号，判断卫星与火箭正常分离。21点50分，国家广播事业局报告收到了卫星播放的《东方红》乐曲，声音清晰洪亮。22时，科技人员正式向周恩来总理报告：“东方红一号”发射成功！

和今天使用太阳能供电的卫星不同，“东方红一号”的电能来源于卫星上搭载的电池，电池一旦耗尽，卫星就会停止工作。1970年5月14日，地面站最后一次接收到“東方红一号”发射的信号后，卫星便归于沉寂。虽然只在太空工作了28天，但比起20天的设计寿命已经算是“超期服役”了。时至今日，已经停止工作的“东方红一号”依然在太空中围绕着地球运行，有时我们依然能看到它划破夜空的身影。

在“东方红一号”发射之后短短46年间，中国的卫星事业从无到有，从弱到强。在太空中，“东方红一号”已经儿孙满堂，中国正在使用的卫星已近150颗。它们之中包括有进行电视信号转播的通信卫星，为天气预报提供观测资料的气象卫星，探索科学奥秘、验证航天技术的科学试验卫星，提供导航服务的北斗导航卫星，以及在太空中观测地面的对地观测卫星，等等。未来，随着新型卫星的不断研发，中国卫星大家庭还会更加庞大。

我要飞到那遥远的地方看一看

1991年，美国邮政发行了一套10枚的邮票，邮票上印制着太阳系的九大行星（冥王星是在2006年的国际天文学联合会大会上降级为矮行星的，此前它被定义成一颗大行星）和我们的近邻月球。这套邮票发行时，除冥王星外，其他行星都已经被人类发射的探测器探测过了。其中，水星由“水手10号”探测，金星由“水手2号”探测，火星由“维京号”探测，火星轨道以外的木星、土星、天王星、海王星则由“先驱者11号”和“旅行者2号”进行探测。这些探测器大都是美国在20世纪70年代发射的。此后对于太阳系内唯一的恒星太阳和其他大行星的探测一直没有中断过。新技术不断催生出新的探测仪器，使我们可以更精细、更全面地认识我们的星系。在行星探测中，成就最显著的当属火星探测。由于这颗行星在性质上与地球有许多相似之处，科学家们对它的研究兴趣也就更加浓厚。进入21世纪后，美国相继发射的“机遇”、“勇气”和“好奇”号火星车，都成功地在火星表面着陆。这些火星车能够给这颗红色行星表面的岩石和大气做精细分析，帮助科学家们获得新发现。

2015年7月，标注着“尚未探索”的冥王星邮票被美国发射的“新地平线号”探测器带到了冥王星附近，也结束了冥王星未被人类探测的历史。当“新地平线号”的构想刚刚提出时，冥王星的发现者克莱德·汤博还在世，“新地平线号”的首席科学家打电话给汤博，有几分俏皮地问汤博是否允许“新地平线号”造访属于他的星球。汤博淡然地回答说，当然可以，只是这段路寒冷而遥远。当“新地平线号”终于走完这段旅程，从数十亿公里外传回冥王星的图像和科学数据时，这位挚爱宇宙的农家子弟，也终于和他的那颗星球走到了一起，因为他的一部分骨灰就安放在“新地平线号”里。

人类飞得最远的探测器，当属“双胞胎”——“旅行者1号”和“旅行者2号”。这两艘20世纪70年代的探测器，从不同的方向朝太阳系之外飞行，至今还在它们携带的小型核能装置的驱动下，传回其所到之处的数据。由于年代久远，探测器上的部分仪器已经损坏，科学家们根据可用仪器测量的数据间接推断，“旅行者1号”已于2013年真正飞出太阳系，进入了更深邃的太空中。“旅行者1号”上搭载了介绍人类文明的金色唱盘，以备被地外文明捕获时能够让他们了解我们。“旅行者号”发射前，设计者们脑洞大开，想到如果以后人类研发出了更好的太空飞行装置，说不定就会追上“旅行者号”，把它们抓回去作“航天考古”之用。为了防止这种事情发生，他们还曾建议在金色唱片上刻下一行铭文：“Please leave me alone；let me go on to the stars.”（“不用管我，请让我继续飞向群星。”）

中国人的飞天梦

中国在20世纪六七十年代进行过“曙光号”载人飞船的设计工作，但是以当时的综合国力和航天技术水平，难以支撑起载人航天工程的开展，“曙光号”工程最终也不得不下马。20世纪90年代，人类在太空中已经有了永久住所——空间站，可重复利用的航天飞机也让去往太空的旅行变得更加简便快捷，与15世纪地理大发现的“大航海时代”颇为相似的“大航天时代”已经初露端倪。1992年9月21日，中国政府正式决定实施载人航天工程，“921”也成了之后载人航天的代号。

在中国载人航天的“三步走”战略中，第一步是发射无人和载人飞船，将航天员安全送入近地轨道，进行对地观测和科学实验，并使航天员安全返回地面。1999年11月，在21世纪即将到来之时，“神舟一号”无人飞船成功发射，飞船在太空遨游一天后安全返回地面。此后又陸续发射了“神舟”二、三、四号无人飞船，对整个载人航天工程中的各个组成部分做了系统的技术验证。2003年10月15日，中国人终于圆了自己的飞天梦。“神舟五号”载人航天飞船将中国首位航天员杨利伟送入太空，并在第二天安全返回地面。在太空中，杨利伟体验了失重的奇妙感觉，据他在自传《天地九重》中回忆，起飞阶段，火箭的共振让他的身体产生了十分痛苦的感觉，“五脏六腑似乎都要碎了”。在地面上，由于信号传输问题，工作人员发现杨利伟的眼睛不眨，以为发生了什么事故，直到整流罩打开、光线射入飞船后，杨利伟眨眼的场景才被再次捕捉到，工作人员悬着的心也终于放下了。

载人航天的第二步，主要突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。“神舟六号”进行了第一次多人多天的载人航天任务。航天员费俊龙、聂海胜首次进入了飞船轨道舱，在那里，他们不但能进行科学实验，完成预定的工作，还能吃饭、睡觉、盥洗，享受舒适的太空生活。在“神舟七号”的飞行中，航天员翟志刚和刘伯明先后出舱活动，完成了我国历史上首次太空行走。在舱外活动的过程中，航天员拿出了由各大系统科技人员通过十字绣一针一线绣织而成的五星红旗，鲜艳的五星红旗在太空中飞舞飘扬。

2011年9月29日，“天宫一号”目标飞行器发射成功。它是中国未来空间站的雏形，主要用于验证交会对接、在轨长时间驻留等载人航天技术。接下来由无人驾驶的 “神舟八号”飞船与其进行了交会对接试验，而后“神舟九号”“神舟十号”分别搭载三名航天员造访“天宫一号”。“神舟十号”上的女航天员王亚平在距地面300多公里的轨道上，讲了一堂别开生面的太空课。“天宫一号”中种种奇幻的实验现象，不知在多少孩子的心灵中播下了星辰大海的种子。在40分钟的讲课时间里，“神舟十号”和“天宫一号”的组合体已经跨越半个地球，而视频信号却可以清晰、连续地从飞船传到地面，中国不露声色地向世界展示了自身强大的天地通信能力。

在刚刚过去的2016年，“天宫二号”空间实验室和“神舟十一号”飞船成功发射并对接。和“天宫一号”相比，“天宫二号”的功能得到了系统升级：由验证技术的目标飞行器升级为能供宇航员长期在太空中工作、进行空间科学实验的空间实验室。景海鹏和陈东搭乘“神舟十一号”到达“天宫二号”后，就马不停蹄地开始了太空实验工作。除了超高精度空间冷原子钟、液桥热毛细对流等高大上的实验项目，还有很多兼具科学意义和趣味性的实验，比如香港中学生设计的太空养蚕实验就由两位航天员实际操作，观察蚕宝宝在太空中还能否像地球上一样结出规则的蚕茧。

我们的征途是星辰大海

随着“长征五号”重载火箭的首飞成功和“长征九号”超级重载火箭的顺利研制，中国已经具备了发射重量较大的载荷和向近地轨道以外的深空发射探测器的能力。利用这些火箭的发射能力和海南文昌发射场的地理优势，中国将在太空中建设自己的多舱段空间站。这个空间站比“天宫”一号、二号更宽敞，设施也更为完善，能够让中国人在太空中拥有一个可以长期生活的家。为了给空间站定期运送补给，我们还将研发“天舟一号”无人货运飞船，成为空间站宇航员的太空快递员，从而实现载人航天“三步走”计划中的第三步，即建成中国的空间工程系统，使航天员和科学家可以来往于地球与空间站之间。按照月球探测“绕、落、回”三步走的规划，未来将发射“嫦娥五号”探测器，在月球表面登陆后，采集月球表面土壤和岩石样品并返回地球，为今后载人登月打下基础。由“嫦娥三号”的备份新改装的“嫦娥五号”探测器，将实现人类在“月之暗面”（月球长期背向地球的那一面）的首次登陆。我们未来将进行火星探测，在火星表面着陆，探索这颗与地球性质最为接近的行星。

在更远的将来，“神舟”系列载人航天飞船将完成使命，新一代多用途载人航天飞船将继续中国人前往星辰大海的征途。它不但能搭载宇航员进行近地飞行、前往空间站，还能在地球附近与登陆月球和火星的功能体组合，将宇航员送到这两个星球。我们还会发射许多科学探测卫星，探测太空、行星、天体和宇宙的奥秘，更深入地认识我们所生活的地球。最终，我们设计制造的探测器将会飞向太阳系以外，飞向浩瀚而广阔的太空之中。

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