帶你一起探索宇宙奧秘

研究人員是怎么探索宇宙的？大飛機為什么可以造得那么大？我們國家的一項項超級工程到底是怎么完成的？讓我們一起來聆聽大科學家講述超級工程背后的故事，深入感受科學的魅力吧！

作者簡介

胡文瑞

中國科學 院院士，液體物理學家， 國家微重力實驗室主 任。獲國家科技進步特 等獎，是中國科學院表 彰的“載人航天工程突 出貢獻者”。

飛機作為一種常見的交通工具，大家應該都不陌生。飛機在跑道上快速地滑行一段距離后就起飛了，可火箭為什么不要滑行，“站著”就能起飛呢？

火箭起飛靠的是向上的升力，當升力大于地心引力時，它就能起飛。航天飛機或者宇宙飛船，發射的目的地是太空。在太空中，它們在失重狀態下運動，和飛機在大氣層中飛行是完全不一樣的。在太空中的航天器里，人會因為失重飄起來，而人在飛機上是飄不起來的。

火箭是怎么升空的？升力是怎樣產生的？飛機和宇宙飛船哪里不一樣呢？飛機在發動機的推動下前進時，大氣施加在機翼下表而的壓力比施加于機翼上表面的壓力大，飛機就是依靠這個神奇的壓力差形成的升力起飛的。火箭起飛，依靠的是發動機內燃燒燃料產生的高溫氣體從尾部高速噴出所產生的推力。依靠這種推力，火箭可以離開地面順利升空。火箭這樣一個龐然大物，需要許多燃料燃燒產生的推力推動才能離開地球。為什么需要這么大的推力？難道有一只看不見的“手”抓著火箭，不讓它飛走嗎？

英國科學家牛頓在300多年前發現了萬有引力，它表明兩個物體會互相吸引。這種吸引力的大小和兩個物體的質量成正比，和距離的平方成反比。原來那只抓著火箭不放的“于”，就是地心引力。300多年前，牛頓正式提出了萬有引力定律。根據這個定律，人們知道了樹上的蘋果會掉到地上而不是飛到天上，足因為受到地心引力的作用。因此，火箭想要擺脫強大的地心引力，就需要巨大的推力來幫忙。

航天器終于沖出了大氣層，來到了太空，那為什么航天員飄起來了呢？

太空中的航天器也受地球的吸引，按理說也會掉到地球表面，可是，航天器以很高的速度繞著地球轉的時候，會產生離心力。當航天器繞地球轉的速度達到7.9千米/秒時，離心力剛好和地球的引力互相抵消，所以航天員在航天器里受到的凈作用力基本上為零。在地球上進行的實驗基本都會受到重力的影響。因為地球太大、太重，普通的人或者實驗裝置的質量與之相比都顯得很小，所以受重力的影響很大，而在太空則相反。比如日常生活中最常見的例子——燒開水。因為沒有重力，水不能形成對流，所以在太空中燒水很困難。在地面上拿杯水，倒著就可以喝。但是在太空中，處于失重狀態，液體和氣體都沒有重量，拿起水杯一倒，水不但倒不下來，還會四處飄，所以只能把水密封好，用吸管吸。被密封好的水，沒有層狀分布，都是液體、氣體摻在一塊兒的，所以用吸管吸時可能會吸到空氣。

在太空我們會面臨很多考驗，比如因沒有氧氣而不能呼吸，還要抵御各種各樣的輻射，人類可以在這樣的環境中生活嗎？

地球上有大氣，所以人能獲得氧氣，維持生命。太空是真空，如果飛船里面著火了，航天員沒穿航天服就往外邊跑，將必死無疑。太空中有輻射，而且輻射量非常高。但是地球不一樣，地球有大氣層，能夠阻擋高能粒子，所以在地球表面我們受不到那么強烈的輻射。當然，也有受輻射影響較大的時候，例如夏天光著膀子曬太陽。小過，和太空中的輻射比，這樣的輻射量還是很低的。如果不解決輻射的問題，人根本去不了月球、火星，所以防輻射是很重要的事情。

太空中的環境跟地球相比差了很多，人類要想在太空中生活，就得好好研究這些環節，掌握克服這些問題的方法。不得不說，在太空巾生活真是非常困難的，太空真的是既神奇又危險啊！

黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程：某一個恒星在準備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮、塌陷，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時，收縮過程立即停止，其被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內部的空間和時間。

除了上述人們好奇的問題 外，黑洞是否存在也一直是大 家熱衷討論的話題，很多人都認為黑洞是存在的。2016年，美國的LIGO計劃第一次驗證了愛因斯坦廣義相對論中描述的引力波的存在。引力波的產生，就是兩個黑洞合并導致的，所以引力波存在的話，基本上可以證明黑洞也存在。

當一顆大恒星的燃料耗盡，并在白身的重力條件下開始坍塌，就會產生一個黑洞。不管什么東西，只要被它吸進去，就別想跑出來，甚至連光也無法逃離，所以被稱為“黑洞”。2019年4月10日，人類有史以來獲取的第一張黑洞照片公布了，神秘的黑洞終于露出了它的真容！

胡文瑞院士給同學們的寄語：宇宙中還有很多難題，等待著各個國家的科學家去攻克，比如黑洞、引力波。同學們長大之后，也許會和我一樣，成為研究宇宙奧秘的一員。雖然這次探索之旅結束了，但對同學們來說，真正的探索才剛剛開始。同學們，加油學習吧！（版權提供：好未來教育集團）

（編輯黑胡子）