2020年12月17日凌晨,嫦娥五号顺利从月球返程,圆满完成了中国迄今复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程。国人的航天梦想,也从嫦娥奔月、飞升九天的畅想一一变成了触手可及的现实。这既是科技大国的担当,也是人类探索宇宙世界的缩影,更是人类艰苦探索精神的真实写照。
火星1号基地
千百年来,人类对宇宙充满了无限的向往和渴望。宋代蒋捷在《贺新郎·吴江》中写道:“星月一天云万壑,览茫茫、宇宙之何处?”柏拉图的“我是谁、从哪里来、要到哪里去”哲学终极三问,无不体现了人类自我的探索和未知的渴望。立足于生长于斯的地球,人类的视线和行动始终没有离开深邃玄妙的宇宙,从卫星发射到载人航天,从发射行星探测器到登陆外星球,从探寻未知生命到寻找宜居星球,人类的探索的脚步从未停止。那么到底是什么力量,让人类能够保持长久的动力,攻克一个个“难”关,取得一个又一个刷新眼界的成果呢?中国科普作协会员汪诘在新书《太阳系简史》中,讲述了人类面对宇宙百折不回、坚韧不拔的故事,阐述了人类迎难而上、知难而进、攻坚克难的三大精神。
《太阳系简史》汪诘/著
迎难而上的奋斗精神。自古以来,人类秉承着迎难而上的精神,走出非洲大陆,在血与火的磨练中寻求突破点,在绝境中激发内心的潜力,一步步走向生物链的顶端。人类探索宇宙的过程同样如此。面对亿万千米之外的天体,人类克服种种困难、创造有利条件、积极探索。
苏联、美国、欧洲一共有过12次登陆火星的行动,其中6次完全成功,3次部分成功,3次彻底失败。彻底失败的概率是25%。虽然行星探测如此艰难,但人类仍然迎难而上,经过十多年的筹备、设计、论证、制造,卡西尼-惠更斯号探测器于1997年10月15日,由大力神4号B型运载火箭运送至太空。
卡西尼-惠更斯号目的地虽然是土星,却不是直接飞向土星,而是走了一条经过精心计算、眼花缭乱的路线。首先飞向金星,利用金星的引力弹弓效应做第一次加速;绕太阳一圈后再次遇到金星,用金星给自己做第二次加速;紧接着又刚好遇上地球,再次利用地球的引力弹弓效应把探测器甩向木星,然后再利用木星的巨大引力,奔向最终目的地土星。
卡西尼号抵达土星
这个过程说起来短暂,但事实上卡西尼-惠更斯号飞行了6年8个月零17天,才于2004年7月1日成功泊入土星轨道,后来于2005年1月14日成功降落在泰坦星的表面。这是人类航天史上的一个壮举,许多科学家从设计开始一干就是20年,从精神小伙干成了秃顶大叔,这才终于等到卡西尼-惠更斯号入轨。后来,NASA发布了经过优化处理的惠更斯号登陆泰坦星的全程录像,把2个多小时的降落过程压缩成了2分多钟,让我们领略15亿千米外的外星球的真实地表。
这一段录像虽然只有短短的2分钟,却凝聚了人类在数学、物理、化学、信息技术、工程技术等科学领域的所有精华,汇聚了几千名科学家、工程师用了20多年的青春年华。一分耕耘方有一分收获,一份坚持才有一份成果。如果缺少了迎难而上的攻坚精神,是不可能想象出如此复杂路线,更不会投入如此大的精力。回望我国的航天事业,也正是秉承着迎难而上、迎头赶上的拼搏精神,实现了“嫦娥”奔月、“天宫”开建、“北斗”环绕,推动航天事业从无到有、由弱变强。
卡西尼号谢幕
“努力,不一定成功;放弃,却一定失败。”知难而进的执着精神正是人类得以永续发展的根源所在。日本的隼鸟号探测器完美地诠释了人类这一伟大的精神。隼鸟号于2003年5月发射升空,计划在距离地球3亿公里的小行星丝川上着陆。但就在隼鸟号着陆的那一刻起,意外便接二连三地发生了。
隼鸟号
最初,由于化学引擎的燃料泄漏导致探测器的姿势出现偏差,使得隼鸟号与地球失去了联系。失踪7周后,地面控制中心偶然收到了隼鸟号发来的微弱信号,而且每次发出的时间只有20秒。正是利用这宝贵的20秒,工作人员一次次发出指令让隼鸟号得以起死回生。为了解决燃料泄漏导致的12台化学引擎全部停机问题,工作人员又巧妙地运用现有设备使其恢复了正确状态。除此之外,飞行途中还有许多零件因为老化而频发故障,隼鸟号危机重重。特别是2009年11月,隼鸟号上的4台离子引擎中第3台出现故障,令人几乎绝望。但工作人员们从未放弃,创造性地提出了将两台损坏部位不同的引擎连接为一台使用的建议,最终取得了预料之外的成功。
历时七年,隼鸟号飞行了60亿千米,经历了九死一生之后踉踉跄跄地回到了地球,成为人类首次在月球之外的天体上着陆并成功返回地球的探测器。如果人类有一丝放弃的念头,也就不会有隼鸟号回家的一天,更不会有人类对小行星更深层次的了解。
隼鸟号探测器的密封舱正在下降
清代彭端淑在《为学一首示子侄》里写道:“天下事有难易乎?为之,则难者亦易矣;不为,则易者亦难矣。”纵观人类探索宇宙的历史,总是不乏“世上无难事,只要肯登攀”的斗争精神,展示出攻坚克难的强大力量。探索太阳的过程,也正是攻坚克难精神的真实写照。太阳作为太阳系的核心,表面相当于一个每秒钟爆炸千亿颗氢弹的所在,始终是人类不敢奢望探索对象,而近距离访问太阳也成为科研人员清单里多年没有实现的愿望。面对高温、太阳风等不可能克服的困难,人类从未放弃过探索的努力,拿出愚公移山的精神,一点一点、一步一步地向前推进。
以太阳为背景的帕克号太阳探测器数字模型
针对太阳附近温度极高的难题,约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室发明了一种叫做“热防护系统”的盾牌,装有一层反射光的氧化铝涂层,里面是两块碳板夹着一层碳/碳复合材料泡沫。有了这个大概只有一本百科全书厚的防热盾防护,背后的科学仪器就可以在周围1400℃高温的环境里始终处于30℃左右的室温里。攻克了这个难关,又出现另一个问题。这个防护层在高温氧化性环境中极易发生氧化反应,极大地限制了它作为高温结构材料的应用。对此,科学家们又发明了抗氧化涂层,并不断升级,从一开始的玻璃、金属、陶瓷等单一材质更新换代到碳化硅、氮化硅、氧化铝等复合结构,可以在1650℃以下较长时间地发挥防护作用。
航天飞船外部的热防护层
为了防热,科学家们还发明了超级智能的自动姿态控制系统,可以随时调整“盾牌”方向,保护精密仪器不受损害。有了科学家们“佛来斩佛,魔来斩魔”的攻坚精神,帕克号探测器不但具备了近距离观测太阳的硬件,更利用复杂精妙的轨道设计方案,使得自身的速度最高可达200千米/秒,着实惊人。在科学家们的不懈努力下,帕克探测器已经在2018年11月5日第一次飞跃近日点,距离太阳35.7个太阳半径。在任务的最后几圈,最接近太阳时,距离太阳表面将只有612万千米,差不多就已经达到太阳的日冕层了。
太阳、金星和水星
迎难而上、知难而进、攻坚克难,这是人类特有的优秀品质,也是人类一次次应对危机的有效法宝。“畏难不知难,临难而退,难者更难;知难不避难,迎难而上,难也不难。”回望2020,面对防控难度极大的新冠肺炎疫情,中国交出了世所罕见的满意答卷;面对来自美国的封锁打压,中国硬是攻克技术难关,取得了一批关键技术和丰硕的科研成果……一次次的成功,不是凭空变出来的,而是靠着永不言败的斗争精神,一次次攻坚克难所取得的成果。只有站在更高的层次,才会见到不一样的风景,才会在艰难困苦中破冰前行。回顾太阳系的探索历程,就是站在高处的俯瞰,更有利于我们重新认识自己,开创更加美好的未来。因此,《太阳系简史》这本书与其说是太阳系的简史,不如说是人类探索太阳系的历史,人类破难逐梦的历史。(来源:中国国家天文)
——读文津图书奖得主汪诘新书《太阳系简史》
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