拓展人类生存空间-第2部分
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层外载人的是这三种。
飞船基本上它是跟返回式卫星在技术上比较接近。它是用火箭发射到太空，然后在地球轨道上运行一段时间，一般是不超过七天，然后再进入大气层，用降落伞和缓冲着陆装置来降落。所以我们从技术上来讲，它跟返回式卫星相差不大，当然返回式卫星是不载人的，所以飞船还有很多高难度的动作在里头。
飞船它可以往天地之间运送货物和人，它可以有载人舱，还可以有留轨舱，还可以有科学实验舱等等，有不同的舱段。东方一号载人飞船，宇航员所能够待的空间是非常小的，比一个汽车驾驶室还小得多，是很难受的。好在它只上去转了几圈就回来了。
前苏联的第二个飞船上升号，就要前进一步了，宇航员可以通过一个口出来在太空活动，它是通过一个线牵着，这个线既给他供应能源，同时也防止他不至于飘走。
航天飞机，它是以火箭发动机为动力，具有飞机外型的这样一个载人航天器，所以它跟飞船是绝对不一样的。它在上升的时候也是靠火箭的推动，然后进入空间轨道以后，它会像飞船、卫星一样，绕着地球运行。然后它回来的时候，它是像飞机一样穿过大气层，水平降落。所以我们讲，航天飞机实际上是火箭、卫星和飞机三个的综合物，把这三个东西综合在一起，就是一个航天飞机。它上升的时候就是一个火箭，在空间的时候像卫星一样，回来的时候就像飞机一样，而且它是可以重复使用。所以它要比飞船的技术难得多。
空间站跟这两个东西又不一样。空间站跟飞船的区别是什么呢？它是不回来的。它的任务就是在太空建一个岛，就是一个太空岛。它小的时候可以是一个舱把它发射起，大的时候可能会要几十次发射，在太空中组装，来形成一个巨大的系统。然后什么时候寿命到了，就像和平号一样，在人的控制下坠毁，它不再回来了，这就是空间站。
我们看一下俄罗斯和平号空间站的照片，这个是美国航天飞机给它拍的，它在太空中运行了十五年，它的太阳帆板，已经被太空碎片给撞击得破破烂烂，破烂不堪，但是它确实是一个很了不得的成就，设计寿命只有三五年，但是它运行了十五年，做了很多实验，在一些公开的刊物里头我们都能够看见。
我们可以观察一下美国航天飞机跟俄罗斯空间站在太空对接的这样一个情况，这也是一个标志，就是标志美俄两国太空合作的开始。因为什么呢？本来俄罗斯在和平号之后还有一个和平二号空间站计划，由于经费的原因就搁浅了，在这个时候，美国就把它拉到自己的阵营里头，就是由美国来牵头，由十几个国家，包括俄罗斯参加的一个庞大的新的计划，叫做国际空间站计划，在1993年开始启动。1998年就开始发射，这个国际空间站，它的设计寿命为十年，它的大小比一个足球场还大，就是长110米，宽87米，重量也差不多有400吨，要经过50多次发射，在太空组装，这是一个难度非常高的过程。我们想象一下，这样一个东西，它不经过地面实验，因为它没有机会在地面实验，它是由不同的国家，在不同的时间里头，把它在地面制造好，然后分期送到空间，在空间再组装起来，然后还要保证它能够很好地运行，所以这个确实对人类是一个巨大的考验。它不像我们造一个飞机，造一个什么机器，我在地面试验好多次，最后成功就是成功了。它是一锤子买卖，必须成功。
袁建平：我们下面介绍一下空间站的应用和前景。空间站的应用是推动载人航天发展的一个持续的动力，如果它没有什么用处，仅仅是好玩。那么不管哪个国家花这么多钱，都是不合算的，或者说也就是一时的，不可能长久的。另外，它的应用都是科学家坐在地面上想出来的，就是说很多还没有真正地实施，这些应用还远远没有达到它应该有的那个程度，所以我希望我在这儿介绍完以后，我们在座的青年学生和电视机前的观众，能够参与到这个研究工作里头去，你可能会提出更加奇妙的新的想法。就目前来看，科学家提出的研究工作主要集中在两个方面。一个是微重力科学试验，就是说在微重力这个环境下，我们能够做些什么事。还有一个，就是空间观测，它包括在空间对地观测和对天观测，就是观测深空。
科学家认为，在太空这样一个环境里头所提出的这些实验，很有可能在一些科技的前沿产生突破和飞跃。我们在地面认识不清楚的一些事物，在空间可能会迎刃而解。
首先是生命科学。生命科学目前包括了两类，一个是人体生命科学，一个是重力生物学。
人体生命科学包括人的大脑、神经、骨骼、肌肉，在微重力条件下的一些表现。通过航天飞机的实验已经发现，就是人在太空如果待一个月，它的骨质损失1％，也就是说你这个骨头长期，不承载重量，这个骨头就变软了，肌肉也会萎缩，还有就是说在微重力情况下，这个血液就会往上冒，往头上冒，就会产生什么高血压、平衡失调等等这些病。通过在太空中对这些病的研究，可能会给我们地面上患这些病的病人带来福音。包括骨质疏松症、高血压，等等这些病人。所以我们认为是非常有意义的一个事情。
重力对生物的影响，主要是它的生长和发育过程，和平号空间站已经完成了小麦从育种到成熟的整个发育过程。因为我刚才提到，在太空里头，一天可以看到十六七次日出和日落，这就是说你的生命是不是要加快，植物和动物的繁殖、生长是不是一定要加快？特别一些细菌，等等。所以在微重力环境下，这些植物是什么样的表现，这是科学家急于想了解的。
微重力科学里头，第二个就是生物技术。我们知道现在生物技术已经是一个非常热门的技术，生物技术里我们主要考虑的一个是蛋白质晶体的生长，一个是组织、细胞的培养。因为当前的生物技术，已经使制药工业进入到分子级的水平。也就是科学家将是面对分子这样一些东西进行研究。那么就需要培养出结构质量好的大块的晶体来。我们知道，在地面培养一个晶体是比较困难的，就是说要求它纯度很高的时候就比较困难，但是在太空里头，因为它克服了（重力），就是说没有重力，不存在对流、沉淀等现象，晶体的生长就纯度高、个儿大，我们可以通过一个照片来比较，在一个比例尺相同的情况下，太空培养的晶体就是跟地面是不一样的。
那么航天医学也是它研究的一个课题。当然它除了对宇航员在太空里头健康状况进行监测以外，现在德国宇航员把它发展成了一个遥医学，就是远距离诊断系统。因为宇航员在天上，不可能有医生老跟着他，他研究出一个背心，这个背心里头就埋入了各种传感器，来测量你的，比如心脏跳动、血压、呼吸，甚至于皮肤等等。它把这个东西拿到地面上，给那些老人、小孩，病比较重的，随时需要监测的给他穿上，一有情况变化就会发信号。同时还可以用在边远地区，就医不方便的地方，也可以使用这种东西。
还有一个研究方向是流体物理，我们知道流体是有体积没有形状的，原因就是重力的影响。在太空微重力的环境下，它既有体积也有形状。一个水珠，让它是圆的，就是圆的，你让它是扁的就是扁的，它流动的很多特性就可以让科学家把它认识清楚。比如说液体的毛细作用这个现象，在地面是一个微不足道的现象，但是在太空，它实际上是流体移动的一个主要的方式。所以这个原理就被用在航天器的液体燃料的管理上，美国的大力神火箭就用了这样一个原理。
下面我要谈的是燃烧科学，也是在微重力情况下的燃烧科学。因为燃烧是对人类非常有价值的一个研究领域，全球大约有85％的能源来自于燃烧，不管是燃烧煤还是石油，但是燃烧也是世界上引起污染的一个主要的来源。而且它还破坏生态平衡。燃烧科学的任务就是了解燃烧的机理，控制燃烧过程，寻求最佳的燃烧方式。
从钻木取火到现在有多少年说不太清楚，但是对于燃烧科学这个研究工作，也就是一百多年。一百多年来，科学家在燃烧里头投入了很大的精力，但是到现在为止还没有一个非常精确的完整的，能够描述燃烧过程这样一个数学模型。原因是什么呢？就是你观察不到非常稳定的燃烧过程。我们知道有一个火焰的时候，由于重力的影响，热空气朝上走，冷空气从底下补充上来，这个火焰就要跳动，忽忽忽地跳动，这就掩盖了很多实质的现象，在地球上是观测不到的。那么在太空里头，我们有一张在航天飞机上拍摄的照片来比较一下，在微重力情况下，这个燃烧是一个蓝色圆球状的火焰，这个就对于科学家的研究作用非常大。
美国人曾经计算了一下，美国每年用于燃烧的开支大概有四千个亿，如果燃烧的效率能提高2％，那么就有80亿的回报，另外还有6万多人死于环境污染，他认为这主要是燃烧造成的。所以对燃烧的研究将是人类获益最大的，也许将来我们的汽车不再需要排气了，能烧的都烧掉，不能烧的作为渣子都放到盒盒里去，我们锅炉也可能不再需要烟囱了，等等。我想这都是对燃烧进行全面的了解之后所能够做到的。
对地观测。因为像国际空间站这样的载人航天器，它能够覆盖75％的地球上的表面积，涉及到95％的人口，所以它对地面的观测是全面的、及时的，而且每一个细节都可以观测的很清楚。当然也有它的军事应用，我们可以观察几幅图，在国际空间站上所拍到的西藏高原的照片，就像我们站到那个地方拍的一样。在国际空间站上看到9。11事件，我们看到那两个楼在冒着黑烟。还有一个照片是拍到的一个龙卷风，一个云团。还有一个最新的照片是9月20日，在国际空间站所观测到的lsabel飓风的风眼，就是飓风的中心，当时的风速是257km/h。
袁建平：我们知道对地观测卫星也可以拍照片，但是它跟空间站有决然的不同，因为空间站上有人，他可以对随时发生的情况进行拍摄，而卫星它的轨道是固定的，它的相机平台也是固定的，你需要的时候它拍，你不需要的时候它还在拍，有时候你要改变一下方向，它没有办法。这就是载人的好处。
另外，我们知道，航天器也经常会出故障，像哈勃望远镜，它在正式投入使用之前，曾经派航天飞机上去修过两次，这都是载人对地观测的好处。还有它上边的一些软件、硬件进行及时地升级和更换等等，这都是载人航天所提供对地观测的好处。
最后一个应用我想谈一下太空旅游。大家知道已经有两位富翁参加了太空旅游。现在一张票两千万美元，一般人买不起。但是如果太空旅游作为一项产业来开发的话，以后我想一般人也是能买得起的。在太空里头会感觉到非常的奇妙，我们看一下美国的宇航员所写的日记就可以发现，他是把其它的烦恼和生死都置之度外，完全沉浸在一种享受的过程之中。另外希尔顿饭店集团曾经声言，要在太空建旅馆，包含一百多间房间。同时，他说要把一些娱乐设施搬到太空去，针对这个问题我曾经给我们的研究生讲课的时候，我就请他们设计太空娱乐设施，因为很多地面的东西搬上去是没法用的，至少球类一打不知哪去了，我发现我们的学生们很有创造力，提出各种各样的设想，其中有一个提到，他认为在太空里头玩“老鹰抓小鸡”比地面更有意思。因为在地面上玩的话，你只能在地上跑来跑去，在太空中那是真正的大家都可以飞起来的。所以我也希望我们的听众们，如果有兴趣，参与到我们的太空娱乐活动中来，做一些奇妙的设计，这是我今天介绍的一些主要内容。
我最后想说的是，载人航天应该说是人类社会发展的一个必然过程，不是哪一个聪明的科学家偶尔想起来的一件事。
你比如说人造卫星1957年才上天，过了没有几年人就上去了。这肯定大家都会想到，既然卫星上去了，人能不能坐着也上去，这个想法就会出来。
从另一个角度来讲，人能够驾飞机在大气层里头飞行，肯定有人会想到，再飞高一点儿，再飞高一点儿，飞出大气层行不行，一旦这个问题提出来，就有人会去朝这个方向去努力，一旦他实现或者将要实现的时候，就有人去琢磨，它有什么用处？会干些什么事情。所以我也希望我们在座的能够更多地去讨论、关心载人航天的发展。它是一个新技术的实验床，它可以做很多地面想象不到的事情。所以我们说载人航天的应用是推动它的主要动力，而不是哪一个领导人，或者一个强行的一个规定，它是社会发展的必然过程。
谢谢大家！
许戈辉：好，谢谢袁教授！听了您刚才的报告，我想我们如果要是再看咱们载人飞船升空，我们就会对整个飞船的原理有更进一步的认识，对载人航天的意义也会有一个更深的认识。
那好，接下来让我们来看一看，我们收集到的网友提问。
这儿有一个“渴望梦幻之旅”的网友，他说，袁教授您好！我们知道从神州一号到神州四号，中国已经进行了四次宇航飞船的实验飞行，那么我们也知道，在载人航天器的选择上，美国用的是航天飞机，俄罗斯用的是宇宙飞船，那么请问，中国选择的为什么不是航天飞机而是宇宙飞船？另外，我们的第一代宇航员是科学家还是职业的飞行员？
袁建平：为什么选飞船呢？我在介绍的过程中曾经提到，因为飞船它的技术上跟返回式卫星比较接近，我们国家已经成功地发射了返回式卫星，所以从技术难度上应该小一些，这是第一。第二，它的花费，所需要的经费也少一些。第三，美国人当初在搞航天飞机的时候，他是按照多次重复使用来设计。但事实上，每一次在重复使用的时候有很多东西都要重新地给它换零件，比如像外表层的防热瓦，助推器这更不用说了，这�
