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中國航天日,邀你擁抱星辰大海

發布日期:2020-04-23 15:56
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原標題:邀你擁抱星辰大海

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星“東方紅一號”成功發射,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,平穩前行,繼續探測。

玉兔的平穩,就有鄭永春的努力。

本科,西南農業大學環境保護專業;研究生,中國科學院地球化學研究所地球化學專業;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,畢業了怎么就業?”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??茖W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,中國科協推出的科普平臺“科普中國”剛剛創立,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?!栋档{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。

鄭永春還聯合中科院和高校的數百位青年科技工作者,發起成立了青年科學家社會責任聯盟,為扶貧扶智、提升全民科學素養貢獻智慧和力量。

“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。

本文來源:北京日報編輯:謝麗麗

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