带你一起探索宇宙奥秘

研究人员是怎么探索宇宙的？大飞机为什么可以造得那么大？我们国家的一项项超级工程到底是怎么完成的？让我们一起来聆听大科学家讲述超级工程背后的故事，深入感受科学的魅力吧！

作者简介

胡文瑞

中国科学 院院士，液体物理学家， 国家微重力实验室主 任。获国家科技进步特 等奖，是中国科学院表 彰的“载人航天工程突 出贡献者”。

飞机作为一种常见的交通工具，大家应该都不陌生。飞机在跑道上快速地滑行一段距离后就起飞了，可火箭为什么不要滑行，“站着”就能起飞呢？

火箭起飞靠的是向上的升力，当升力大于地心引力时，它就能起飛。航天飞机或者宇宙飞船，发射的目的地是太空。在太空中，它们在失重状态下运动，和飞机在大气层中飞行是完全不一样的。在太空中的航天器里，人会因为失重飘起来，而人在飞机上是飘不起来的。

火箭是怎么升空的？升力是怎样产生的？飞机和宇宙飞船哪里不一样呢？飞机在发动机的推动下前进时，大气施加在机翼下表而的压力比施加于机翼上表面的压力大，飞机就是依靠这个神奇的压力差形成的升力起飞的。火箭起飞，依靠的是发动机内燃烧燃料产生的高温气体从尾部高速喷出所产生的推力。依靠这种推力，火箭可以离开地面顺利升空。火箭这样一个庞然大物，需要许多燃料燃烧产生的推力推动才能离开地球。为什么需要这么大的推力？难道有一只看不见的“手”抓着火箭，不让它飞走吗？

英国科学家牛顿在300多年前发现了万有引力，它表明两个物体会互相吸引。这种吸引力的大小和两个物体的质量成正比，和距离的平方成反比。原来那只抓着火箭不放的“于”，就是地心引力。300多年前，牛顿正式提出了万有引力定律。根据这个定律，人们知道了树上的苹果会掉到地上而不是飞到天上，足因为受到地心引力的作用。因此，火箭想要摆脱强大的地心引力，就需要巨大的推力来帮忙。

航天器终于冲出了大气层，来到了太空，那为什么航天员飘起来了呢？

太空中的航天器也受地球的吸引，按理说也会掉到地球表面，可是，航天器以很高的速度绕着地球转的时候，会产生离心力。当航天器绕地球转的速度达到7.9千米/秒时，离心力刚好和地球的引力互相抵消，所以航天员在航天器里受到的净作用力基本上为零。在地球上进行的实验基本都会受到重力的影响。因为地球太大、太重，普通的人或者实验装置的质量与之相比都显得很小，所以受重力的影响很大，而在太空则相反。比如日常生活中最常见的例子——烧开水。因为没有重力，水不能形成对流，所以在太空中烧水很困难。在地面上拿杯水，倒着就可以喝。但是在太空中，处于失重状态，液体和气体都没有重量，拿起水杯一倒，水不但倒不下来，还会四处飘，所以只能把水密封好，用吸管吸。被密封好的水，没有层状分布，都是液体、气体掺在一块儿的，所以用吸管吸时可能会吸到空气。

在太空我们会面临很多考验，比如因没有氧气而不能呼吸，还要抵御各种各样的辐射，人类可以在这样的环境中生活吗？

地球上有大气，所以人能获得氧气，维持生命。太空是真空，如果飞船里面着火了，航天员没穿航天服就往外边跑，将必死无疑。太空中有辐射，而且辐射量非常高。但是地球不一样，地球有大气层，能够阻挡高能粒子，所以在地球表面我们受不到那么强烈的辐射。当然，也有受辐射影响较大的时候，例如夏天光着膀子晒太阳。小过，和太空中的辐射比，这样的辐射量还是很低的。如果不解决辐射的问题，人根本去不了月球、火星，所以防辐射是很重要的事情。

太空中的环境跟地球相比差了很多，人类要想在太空中生活，就得好好研究这些环节，掌握克服这些问题的方法。不得不说，在太空巾生活真是非常困难的，太空真的是既神奇又危险啊！

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩、塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时，收缩过程立即停止，其被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。

除了上述人们好奇的问题 外，黑洞是否存在也一直是大 家热衷讨论的话题，很多人都认为黑洞是存在的。2016年，美国的LIGO计划第一次验证了爱因斯坦广义相对论中描述的引力波的存在。引力波的产生，就是两个黑洞合并导致的，所以引力波存在的话，基本上可以证明黑洞也存在。

当一颗大恒星的燃料耗尽，并在白身的重力条件下开始坍塌，就会产生一个黑洞。不管什么东西，只要被它吸进去，就别想跑出来，甚至连光也无法逃离，所以被称为“黑洞”。2019年4月10日，人类有史以来获取的第一张黑洞照片公布了，神秘的黑洞终于露出了它的真容！

胡文瑞院士给同学们的寄语：宇宙中还有很多难题，等待着各个国家的科学家去攻克，比如黑洞、引力波。同学们长大之后，也许会和我一样，成为研究宇宙奥秘的一员。虽然这次探索之旅结束了，但对同学们来说，真正的探索才刚刚开始。同学们，加油学习吧！（版权提供：好未来教育集团）

（编辑黑胡子）