浩瀚星空“旅行者”

我們的地球，是一顆普通而又不尋常的星球。這個星球，氣候適宜，有巍峨的高山、遼闊的草原、浩瀚的大海以及欣欣向榮的植物和豐富的礦產資源……但是從空間尺度上來看，地球就好像浩瀚宇宙中的一粒微小“塵埃”。圖1是旅行者號在1990年2月14日往太陽系邊緣飛行的過程中，回頭給地球拍的一張照片。藍色的圓圈所標出來的地方能看到一個亮點——這就是地球。這是美國天體物理學家及科普作家卡爾·薩根非常有名的作品——“暗淡藍點”。

我們生活的地球正在發生劇烈的變化，人類生活水平日益提高，但地球環境問題也日益嚴重，如全球變暖、環境污染……工業時代帶來了不斷提高的科學技術，人與自然關系發生了逆轉，人成了“強者”。未來的地球能承載得了人類如此的“折騰”嗎？2021的諾貝爾物理學獎頒給了兩位地球科學家，他們通過科學模擬預測了全球氣候將持續升溫。未來的地球到底還宜居嗎？

我們從哪里來？又將到哪里去？我們是否孤獨？這是人類的重大科學命題。2019年的諾貝爾物理學獎，頒給了環繞類太陽恒星的系外行星的發現者。這是1995年發現的成果，24年后的2019年獲得諾貝爾物理學獎。這個發現科學上首次證實了類太陽恒星周圍有行星，而之前都是停留在人類的想象中，所以這個工作從科學上表明了人類很可能并不孤獨，是一個非常重大的科學進展。

我們要去深空，去探測我們的太陽系，去更遠星球尋找答案。這是人類未來發展的重大戰略方向。縱觀人類發展的歷史，從陸地到天空到空間，再到深空和行星，深空必將是人類的第五疆域。人類在自己的地球上建基地，開采資源，但是地球的資源是有限的，不可能源源不盡。終將有一天人類也會到地外去拓展基地、采集資源······

偉大的“深空探測器”

探索者1號——發現地球輻射帶的探測器。1958年，美國發射了第一顆人造地球衛星探索者1號（圖2），當時的首席科學家是詹姆斯·范艾倫，所以現在的輻射帶以他的名字命名，叫范艾倫帶。該衛星設計時呈長條形，但發射后卻未如預期般沿著長軸旋轉，而是“躺平”繞著短軸旋轉。這個旋轉結果和工程師之前的設計想法完全不同！這是剛體動力學在近200年之后第一次在實踐上證明了衛星的自轉軸——短軸！在這個啟發下，現在的衛星多采用都是扁平或扁圓形！

旅行者號——人類的“信使”。1977年發射，到現在還在工作中，是探測器中最“年長”、最“敬業”的成員。旅行者號（圖3）是美國研制的外層星系空間探測器，共有兩顆：旅行者1號和旅行者2號。這兩個姊妹探測器沿著兩條不同的軌道飛行。現在，旅行者號已經飛出了太陽系，這是人類第一個進入星際空間的人造物體。它的核燃料能工作到2025年，之后會在宇宙中自由飄游，若干年后可能會飄到另外一個恒星系，如果被“外星人”撿到，他就能收到人類的“信”啦！旅行者號攜有一張特殊材料做的、可以保存10億年的唱片，記錄了太陽系的位置、地球的位置和地球上近千種的語言和歌曲。如果地球和人類由于某種原因毀滅了，這個唱片就是證明人類曾經存在并如此輝煌的“證據”！

帕克太陽探針——第一顆以在世的科學家（帕克教授）命名的探測器。帕克太陽探針（圖4）2018年發射，耗資將近百億美元，它要來到太陽附近——離太陽8.5個太陽半徑（一個太陽半徑約700000千米）的地方。那里非常熱，溫度高達100萬攝氏度。帕克太陽探針外側有一個碳-碳合金做的厚厚的擋板，能耐得住百萬攝氏度以上的高溫。這個擋板設計得非常巧妙，保護著探測器里面的很多儀器，非常厲害！帕克探針是目前人類最近距離探測太陽的探測器。

卡西尼土星探測器——孑然一身的“探險家”。1997年發射，卡西尼土星探測器（圖5）讓我們了解了土星及其冰質衛星的奇觀，比如，土衛六上發現了無數個充滿液體的湖泊，土衛六表面乙烷和甲烷的流動形成了這些河流和湖泊;土衛二液態水的海洋向太空噴射水冰和氣體等物質，而這片海洋中可能蘊藏著生命。卡西尼在太空中度過了20年，在燃料即將耗盡之時，為了保護可能擁有適合生命存在條件的土星衛星，科學家們為這位來自地球的長壽旅行者設計了一場壯烈的結局——“偉大的終章”：它將穿越土星及其光環之間的空隙22次。當它一次次勇敢穿過這片未被探索過的領地時，卡西尼號對土星環的起源以及土星內部的本質有了全新的考察，而它自身也是前所未有地接近土星。在最后一段軌道上，卡西尼號將沖入土星，把最后的信號傳回地球。2017年，在土星上空，卡西尼號這趟旅行就此結束，與土星融為一體。