中國航天日,邀你擁抱星辰大海
編輯: 張旭 | 時間: 2020-04-23 09:59:37 | 來源: 北京日報 |
阿波羅8號飛船拍攝到的地球從月球的地平線上緩緩升起。
旅行者1號拍攝的太陽系中的暗淡藍點兒——地球。
冥王星上的“愛心平原”和冰火山。
鄭永春
明天,是中國航天日。五十年前的這一天,我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”成功發(fā)射,拉開了中國人探索太空的序幕。
今年,中國人探索太空的步伐,將邁向火星,我國將首次執(zhí)行火星探測任務。這令被孩子們稱為“火星叔叔”的鄭永春滿懷期待。這位首位獲得卡爾·薩根獎的中國科學家,除了科學研究,做得最多的就是太空科普。
1968年,人類首次繞月飛行,阿波羅8號飛船上,航天員威廉·安德斯拍下了一張照片——黑色錦緞般的太空中,蔚藍的地球正從月球的地平線上,冉冉升起。
1990年,從地球出發(fā)的旅行者1號探測器,已在深空中飛行了13年。在行星科學家卡爾·薩根的建議下,旅行者1號調轉鏡頭,回望太陽系,拍下了太陽系有史以來的第一張全家福。照片中,地球只是一個暗淡的藍點兒,渺小得像一粒微塵。
這兩張照片,經常出現在鄭永春的科普報告中。“地球,既是宇宙中‘微不足道’的存在,又是承載全人類所有悲歡離合的唯一家園。”鄭永春說,雖知渺小,卻仍能邁出探索遠方的腳步,這正是人類的勇敢之處。
胸懷宇宙,這是鄭永春的世界觀,也是他希望能在孩子們心中種下的夢想。
模擬月壤,為登月鋪路
月球背面,日照更新。
4月16日、17日,“玉兔二號”月球車和嫦娥四號著陸器在“安睡”一個月夜后,分別受光照自主喚醒,進入第十七月晝工作期。
月壤之上, “玉兔二號”,向著西北方向,平穩(wěn)前行,繼續(xù)探測。
玉兔的平穩(wěn),就有鄭永春的努力。
本科,西南農業(yè)大學環(huán)境保護專業(yè);研究生,中國科學院地球化學研究所地球化學專業(yè);后來,開始研究月球、火星,在國家天文臺研究天文15年;還在香港高校的數學系里待了三年……鄭永春笑稱自己“學得很雜”。
雜亂之中,也有邏輯相系。這邏輯的起點,是一顆探尋未知世界的夢想之心。
鄭永春,出生在浙江紹興的一個小山村。小時候,他的學校門口有一張中國地圖,一張世界地圖,他經常瞅著地圖發(fā)呆,原來外面的世界那么大。這兩張地圖,勾起鄭永春對遠方的向往,這也是他夢想的起點。
2000年,鄭永春考上中國科學院地球化學研究所的研究生,師從王世杰、李春來和歐陽自遠。當時,歐陽自遠還不是探月工程首席科學家,探月工程,也只停留在一份科研報告上。
一天,歐陽自遠請學生們吃飯,說起了月球。“你們誰愿意研究月球?”鄭永春舉起了手。“當時月球很冷門,大家都有顧慮,因為研究月球,好像沒有一個單位是對口的,畢業(yè)了怎么就業(yè)?”鄭永春邊回憶邊笑,當時,他沒想那么多,只是有一個直覺——月球這么近,中國人未來一定會登月。就是這個直覺,將鄭永春的目光從地面,延伸到太空。
鄭永春的直覺沒有錯。2004年,探月工程立項。
可研究月球,從何入手?“我本科的專業(yè)與土壤有關,我就從研究月球的土壤入手。” 鄭永春說。
根據月球探測的成果,可以獲得月球土壤的成分,然后再在地球上尋找類似物質進行加工和配比,從而模仿月壤。鄭永春請教地質專家,遍尋中國東北、西南、西北各地的火山噴發(fā)物質,用以跟月球上的土壤和巖石進行對比,最終選擇了最為接近的吉林長白山地區(qū)某火山的火山灰作為加工模擬月壤的基本成分。
地球上的土壤一般是巖石經過風、水和微生物的作用后風化形成,而月球上既沒有風侵水蝕,也沒有微生物,月壤是巖石經小行星和微隕石撞擊、熔融,再黏結形成的。月壤顆粒跟地球土壤顆粒很不相同,細小而且棱角尖銳,“就像玻璃碴一樣。”鄭永春說,為了使模擬月壤盡可能接近真實月壤,鄭永春在火山灰中添加鈦鐵礦、燒結玻璃等物質,經過除雜、球磨等后期加工,終于成功模擬月壤。
模擬月壤有什么用?鄭永春笑笑,沒有立即回答,而是從書架上拿起一個一手可握的小球。“這是3D打印的月球。” 鄭永春邊說,邊轉動小球,“月球的背面坑坑洼洼,密密麻麻都是撞擊坑,說明它非常古老。月球的正面相對光滑,是月海,是巖漿平原。”鄭永春說著,又拿起一個玻璃瓶,里面是模擬的月球土壤,“有了這個土壤,我們就可以模擬出月球的地面,撞擊坑,來試驗著陸器、月球車。”
2013年中國首個月球車“玉兔”奔月之前就曾在用模擬月壤鋪設出的模擬月球試驗場中,反復測試。
“嫦娥”“玉兔”已登臨月背,鄭永春也在為中國人登月做著準備。他新的研究方向是“月球上的‘PM2.5’”。“月球上的‘PM2.5’,就是月塵。”鄭永春笑著解釋,月塵,可以帶電飄浮又有棱角,磨損性非常強,不僅會遮擋鏡頭,對月球車、宇航服等造成損傷,而且一旦附著在宇航服上被帶入登月艙,還會對宇航員的健康造成損害。模擬“月塵”之后,鄭永春與醫(yī)學專家合作實驗,證明吸入“月塵”的小鼠會有一系列病理反應,產生類似塵肺病的一些特征。“這些研究,都是日后載人登月過程中需要規(guī)避的風險。”鄭永春說。
星球研究,尋找新世界
今月曾經照古人。
鄭永春說:“月球上有地球的‘昨天’。”
近五年來,鄭永春負責一項國家自然科學基金項目,研究月球早期重大撞擊事件。30多億年前,有許多小天體撞擊月球,形成了大型的盆地,在月球上留下永恒的印記。但地球上,當年的印記早已蕩然無存。風霜雨雪、海陸變遷,地球的“臉”早就被歲月偷偷改變。“看著月球上的撞擊坑,就會想當時地球上是什么樣子?當時有沒有生命?此后的漫長歲月里,地球上又發(fā)生了什么?”鄭永春說。
如果說,月球上,有地球的過去;那么火星上,就有地球的未來。
電影《流浪地球》里,太陽逐漸老化,急速膨脹,整個地球都將被太陽吞沒。科學家提出了“流浪地球”的大膽計劃,尋找另一個棲息之地。
“在無垠的宇宙中,地球只是一個暗淡的藍點兒。在漫長的宇宙歷史中,人類只是一個短暫出現的物種。電影中的想象,不是不可能發(fā)生。”鄭永春說,宇宙中,到底有沒有另一顆適合人類居住的星球,科學家們一直在尋找答案。
“從生存條件來講,火星是太陽系中最有可能實現大規(guī)模移居的行星。”鄭永春說著,拿起書架上另一個玻璃瓶,里面裝著比月壤顏色淺些的暗紅色土壤,“這是模擬的火星土壤。”
今年,曾在模擬火星土壤上演練過的探測裝備,將啟程奔赴火星,開始中國人的火星探測之旅。
2015年上映的《火星救援》,是鄭永春很喜歡的一部電影。當時看完電影,他說,那不是科幻片,而是20年后的現實,“2035年時,我58歲,那時候,人類將登陸火星。”
鄭永春的視野里,不僅僅只有月球和火星。
2006年,冥王星,不再是太陽系的“第九大行星”,由于不符合新的行星定義,經國際天文聯(lián)合會投票,冥王星被“降級”為矮行星。就在這一年,NASA(美國國家航空航天局)發(fā)射新視野號,飛向遙遠的冥王星。
2015年7月14日,經過了9年半的飛行,新視野號探測器飛越冥王星,傳回冥王星的首張照片,人類第一次清楚地看到了這顆太陽系外圍矮行星的模樣。
人類為什么要堅持探索冥王星?
“因為,我們要探索新世界。”鄭永春說。比如冥王星,人類以前以為那是一顆冰球,但實際上,冥王星上有藍天,有霧霾,有冰原,有峽谷,有高山……那也是一顆活躍的星球。
飛越冥王星后,新視野號的腳步并未停止。2019年元旦,新視野號從更遙遠的柯伊伯帶小天體2014 MU69發(fā)回新年祝福,這形似“小黃鴨”的天體,也是人類航天器迄今“拜訪”過的最遠天體。
鄭永春相信,人類還可以飛得更遠。
火星叔叔,善待每一份好奇
冥王星的第一張照片中,暗淡的星球表面,竟有一個巨大的“心”形平原。
這顆“冥王之心”,似乎打動了全世界。此前,因未知而顯得“高冷”的冥王星,瞬間變成了人們津津樂道的“萌王星”。
是什么人在堅持探索冥王星?科學家在冥王星上有哪些新發(fā)現?
……
當天微博開設的“新視野號飛掠冥王星”話題,獲得了近億閱讀量。
興趣比能力更重要,問題比答案更重要。鄭永春覺得機會來了,“公眾的興趣就是科普的最佳時機!”
此時,中國科協(xié)推出的科普平臺“科普中國”剛剛創(chuàng)立,鄭永春應邀寫了許多科普文章,后來,這些文章結集成冊——《飛越冥王星——破解太陽系形成之初的秘密》。
這一年,鄭永春還開通了微博,“新視野號已經在黑暗寒冷的太空中孤獨飛行了3462天”“這是人類有史以來飛行速度最快的航天器”……時至今日,鄭永春已經更新了3300多條微博,那其中除了月球、火星、冥王星,還有更廣闊的宇宙。“@火星叔叔鄭永春”,已坐擁近30萬粉絲。
“火星叔叔”因何得名,是因為微博中很多內容與火星有關?鄭永春沒有點頭,也沒有搖頭,他想了想,講起了自己到大山深處做科普的故事。
鄭永春曾多次到新疆克拉瑪依、湖北黃石、安徽六安、廣西馬山、陜西銅川、青海德令哈的大山深處,給那里的孩子們講太空里的故事,也許是因為講火星講得多,孩子們都喜歡叫他“火星叔叔”。“那里有些孩子從來沒上過科學課,他們也沒有聽說過,太空里的種種故事。”鄭永春說著,聲音變得低沉起來,他忘不了,那些孩子聽到太空時,眼里閃爍的光芒,“大山深處,同樣需要科學之光照耀。”鄭永春說,他愿意永遠做這些孩子的“火星叔叔”。
“傳播科學是科學家的責任和義務。”鄭永春說。《暗淡藍點》的作者、太空探索領域科學家卡爾·薩根,《星際穿越》的作者、天體物理領域科學家基普·索恩等,還有《時間簡史》的作者、著名物理學家霍金……這些熱心科普的科學家,都被鄭永春視為榜樣。
4年光陰,鄭永春一直在努力。他先后在各地的大中小學和科技場館做了200多場科普報告,撰寫科普文章200多篇,出版了《火星零距離》《太空地圖——火星叔叔帶你游太空》,譯著《尋找宜居行星》等10多部科普作品。
鄭永春還聯(lián)合中科院和高校的數百位青年科技工作者,發(fā)起成立了青年科學家社會責任聯(lián)盟,為扶貧扶智、提升全民科學素養(yǎng)貢獻智慧和力量。
“科學教育,只靠教育工作者不行,只靠科技工作者也不行。”鄭永春認為,行之有效的科學教育,應該在校內教育。2017年,鄭永春的想法,開始變成了現實。
這一年2月,教育部印發(fā)并實施《義務教育小學科學課程標準》,小學科學課被列為與語文、數學同等重要的“基礎性課程”,課程的起始年級延伸到小學一年級。這一年秋季,全國小學一年級新生的課表上,出現了一門全新的必修課程——《科學》。
鄭永春和中科院十幾位青年科技工作者,參加了這門課程教材的編寫工作。
“我國著名氣象學家竺可楨堅持觀察與記錄,他認真記錄每天觀測到的氣象數據,并仔細觀察和記錄各種植物發(fā)芽、開花和結果的日期,河流、湖泊結冰和解凍的狀況,各種候鳥南飛與北歸的時間……”鄭永春翻開《科學》教材,展示了一個“科學家這樣做”的單元。這是科學家團隊建議、編寫的教學內容,目的是讓孩子們覺得科學研究并非神秘莫測,而是始于一點一滴的積累,從而學習像科學家那樣分析問題、解決問題。“讓孩子們學會像科學家一樣思考,這就是我們的目標。”鄭永春說。
目前,鄭永春正忙著義務教育科學課程標準的修訂工作。“修訂將在今年完成,它一定程度上決定著下一個10年孩子們將接受怎樣的科學教育。”每念及此,鄭永春就感到責任重大,“讓孩子們認識中國的江河湖海、山川草木,他們自然會發(fā)自內心地熱愛自己的祖國。讓孩子們認識到地球是人類唯一的家園,他們也自然會保護環(huán)境,珍惜這個美麗的星球。”
鄭永春覺得,中小學生的教室里除了懸掛中國地圖和世界地圖以外,還應該掛上一幅太空地圖。在他看來,太空是釋放人類好奇心的最大的領域,“太空無邊無際,無始無終,不管有多大的好奇心,都可以無限的釋放,而且,不管你做了多少的努力,對太空的了解,始終還是無知的。”鄭永春說,心懷宇宙的人,一定會常懷謙卑之心,也一定會向著更大的世界、更遠的未來努力探索。他愿意迎接和善待每一份有關宇宙的好奇心,他愿意陪著心懷好奇的孩子們,走上星辰大海的征途。(記者 孫樂琪)
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卡爾·薩根獎
該獎項為紀念著名行星科學家和天文學家卡爾·薩根而設立,1998年開始由美國天文學會行星科學分會頒授,主要授予那些在公眾傳播方面有杰出貢獻者。
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