當我們看到馬斯克帶著他的SpaceX 創造一個又一個的新紀錄時,你知道聚光燈外的中國火箭專家正在做什麼嗎?
設計太空巴士、攻克火箭回收技術、深度融合人工智慧與航天系統……這些前沿領域埋首鑽研的科學家們,今天特意撥冗前來,為造就的觀眾展現中國火箭技術的最新成果,以及他們對太空探索的獨到見解。
馬斯克將火星作為移民地,他們說不,火星是一個死亡的星球。SpaceX 用的火箭回收技術很厲害,他們說每一種方式都有其優缺點。熱辣的觀點與新鮮的知識,不斷刷新著我們對太空探索與中國航天的認識。
太空梯的設想是否可行?「海底兩萬裡」和「三體」裡的場景是否會成為現實?在探索太空時會遇到外星人嗎?如果遇到了,我們會怎麼辦?面對這些刁鑽古怪的問題,請看我們的科學家如何解答。
楊宇光:火星並不是人類移民的目標,月球基地是人類前進的跳板
你知道嗎?中國是火箭技術的故鄉,明朝的萬戶是第一個綁著「火箭」試圖飛向太空的人。儘管他沒有成功,並因此喪命,但仍然被認為是人類用火箭探索太空的先驅。人們為了紀念他,將月球背面的星球命名為「萬戶」。
現代火箭技術是從西方發展起來的。它來源於第二次世界大戰期間,著名科學家馮·布勞恩為納粹德國研製的V2飛彈。目前看到的各種火箭幾乎都沒有脫離它的基本架構。
二戰結束後不久,美國與前蘇聯展開太空競賽,開啟了太空時代的序幕。這一時期是人類航天技術發展最快的時期。整個太空競賽時期的核心目標就是將人安全送上月球,並返回地球。這個過程需要解決很多關鍵技術,也是人類邁向深空的第一步,最終由阿波羅實現了載人登月。
太空競賽的後期,迎來了空間站時代的黎明。空間站時代開始,意味合作時代的來臨。因為對於耗資巨大的太空探索活動,各國發現合作是一個非常好的方式,可以很大程度上減輕單一國家的負擔。
未來,人類關注最多的是月球和火星。人類對於月球及火星的造訪不該是一個單次、短期的考察,而應朝著建設永久性基地的方向發展。
永久性的月球基地只是人類前進的跳板。因為我們現在發現月球上存在水,而利用水可以製造推進劑的燃料。這樣我們就可以在月球上發射推進器,讓人類走向更遠的深空。
我個人的觀點,火星並不是人類移民的目標。因為火星是一個死亡的星球,未來建設火星基地更多是為了考察,而不是移民,但這仍然是人類前進的方向。
陳洪波:我們將乘坐太空巴士穿梭於地球與太空間
每一個進入太空的航天員,都是經過嚴格篩選與科學訓練的。那麼,我們普通人可以像航天員一樣自由往返太空嗎?
答案是肯定的。目前有四種方式可以實現太空飛行的初體驗:
今後,大家就能乘坐著太空巴士穿梭往返於地面與太空之間了。如果太空巴士設計成功,從紙面變成了現實,它將極大地改變我們的生存空間和生活方式。
就像我們有了汽車,可以工作和生活在城市的不同地方;有了高鐵,可以工作和生活在不同的城市;有了飛機,可以工作和生活在不同的國家。那麼,有了太空巴士,就意味著我們可以生活和工作在地面或者軌道空間。
針對太空旅遊,國外很多公司已經開始考慮建立太空旅館來接納普通人。我們有足夠的理由相信,隨著技術的發展,太空巴士在近期一定能夠成為現實,我們普通人也將很有可能在近期就能進入太空,體驗太空飛行的美妙感受。
唐慶博:火箭發射的原理就像扔石頭
我們為什麼要探索宇宙呢?
設想一下,如果沒有通信衛星,大家就收看不到這麼多的電視節目;如果沒有氣象衛星,那我們就沒有辦法對天氣進行準確的預報;如果沒有導航衛星的話,我們就不能夠用手機導航功能從一個地方到另外一個地方。所以說,我們現在的生活基本上已經離不開太空探索的成果了。
太空探索是怎麼做到的呢?
不知道大家小時候有沒有扔過石頭,其實火箭發射的原理跟扔石頭是一樣的,如果你扔的速度越快,石頭就落得越遠。當火箭的飛行速度超過第一宇宙速度,也就是7.9千米/秒的時候,它就可以圍繞地球飛行;如果速度達到第二宇宙速度,就可以擺脫地球的束縛;如果達到第三宇宙速度,就可以飛向更遠的太空。
近幾年,航空界公認的熱點是火箭回收技術。火箭加了回收這項就會變得很難,為什麼?
總體參數優化設計複雜
垂直返回過程控制要求高
發動機需要具備大範圍變推力調節能力
推進器管理難度大
著陸時需要有緩衝設置
接下來,太空探索領域還有什麼激動人心的時刻值得我們去等待?我希望跟大家一起繼續享受這些技術的創新和宇宙探索帶給我們的快樂。
代京:璀璨的星空等待我們去徵服
到目前為止,人類已經經歷了三次工業革命。第一次工業革命,蒸汽機的發明讓人類首次感受到了機械的魅力,同時也開啟了用機器代替手工勞作的時代。第二次工業革命,電力的出現讓人類社會發生了翻天覆地的變化,也讓我們的世界更加光明多彩。第三次工業革命,計算機、信息技術的發展讓全世界真正實現了互聯互通。
而現在,以人工智慧為代表的第四次工業革命正拉開序幕,它將引領人類走向一個全新的時代。
人工智慧正在改變著航天產業。
舉個例子,我們的航天員在軌穿著厚重的航天服的時候,很多執行和控制的通道都受到航天服的限制。如何突破這個限制?
如果我們的航天員出艙的時候,我們就可以通過腦機接口、視頻追蹤,建立新的通道。而這個新的通道有智能集群,可以實現航天員和機器之間的互動,讓機器人更好地執行航天員的命令。另外,未來無人裝備將會越來越多,這些裝備可以按照人類的預想自主完成任務,那不是一件非常好的事情嗎?
精彩問答
Q1: SpaceX可回收火箭是否真的經濟,中國是否也在做這方面的研究,未來上太空會不會變得非常的便宜?
唐慶博:肯定是這樣的,咱們國家也在跟蹤研究這方面的內容。實際上來說,各種的技術回收方式有不同的優缺點,所以你要說成本這方面的事,我覺得首先它是一個系統工程。
我在網上看了一個視頻,Space X公司把子集回收到一個很多輪子的車上,那個車巨大,真是一個怪獸一樣的東西,特別大。你說這個車的成本怎麼算?
還有就是太空梭的助推級,它回收以後傘降直接降到大海裡。它先要一個潛水員潛到海裡去,把它固定起來,再用一個拖船拖到岸邊再運過去,這個成本也不低。第二個是檢測,你怎麼知道它這個火箭就一定還能再用,你是把它切下來看還是用什麼外面的來看,這也都是挺難的,所以整個過程也是非常複雜的。但是不管怎麼樣,人類一直在追求低成本進出空間的夢想。我想在我們的有生之年肯定能看到這一天。
Q2:太空電梯的設想是否可行?
陳洪波:從進入空間的形式來說確實有很多種。目前傳統的方式有通過運載火箭進入太空。另外一個就是太空電梯。國外包括日本也開展了類似的研究工作。我了解到天梯或者太空電梯的初步設想是這樣的。把類似於碳纖維的一個錨拋到3萬6千公裡的高度,後期通過一個攀爬器,從地面爬到3萬6千公裡高。
Q3:作為在場為數不多的文科生,我想問一個現實的問題,就是在航天這個領域,航天與文科生的學習和發展有什麼關聯,或者說各位老師對文科生的建議又是什麼?
楊宇光:我個人覺得,我們國家的富強,未來人類的文明的進步,文科理科同樣重要。我本人也喜歡文科。我覺得科學的精神無論是理科還是文科都是需要的。
我認為文科對於理科生非常重要,尤其像我們這些從事航天行業的人。我經常舉這樣的例子,我們這些搞航天的工程人員好比是搭建這個舞臺的工程師或者建築師,而科學家才是這個舞臺的演員。我們航天人的工作是綜合性的,一個人是幹不成任何事情,一定是大協作,我們搞一個衛星,搞一個火箭飛船都是幾千上萬人的大協作。所以理科要有文科的溝通素養,能夠把自己的想法和別人有效的交流,所以我認為必須是全才。
唐慶博:我覺得這個問題問的非常好。我是從事預研工作的,現在有一個問題,就是思維不夠開放。在國外,很多的火箭的研究團隊是由很多的學科組成的,裡頭就有很多文科生。以後我們的團隊也需要這樣的人。
Q4:我們經常在各種影視作品,科幻小說裡聽到外星生命。在我們研究航天的過程中,是否真有可能遇到外星生命?如果遇到了,我們怎麼去處理這個問題?
楊宇光:現在雖然沒有完全的定論,但基本上有一個大家公認的說法,太陽系除了地球上的人類以外,不會有高等級的智慧生命。
我個人認為,基於人類目前對物質世界的認知,如果它沒有發生一個質的飛躍,人類是不可能實現星際航行的。如果有這種智慧生命可以跨越星系,那麼它的科技水平與人類相比,簡直就是神和普通動物之間的差異,類似大家討論的三體。如果出現這種情況,那麼人類的命運不會比被文明世界發現的美洲印第安人的命運更好。
從我自己角度來說,並不主張人類主動的向外太空發射信號,讓外太空知道我們的位置,這並不是什麼好的事情。