空間科學(xué)
——探索與發(fā)現(xiàn)之源

從女?huà)z補(bǔ)天、夸父追日的神話(huà)傳說(shuō)到李白“舉杯邀明月”的文學(xué)想象，懷揣飛天夢(mèng)想的中國(guó)人，走過(guò)了一條堅(jiān)定而漫長(zhǎng)的探索之路。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，全球開(kāi)展了800余次空間科學(xué)與探索任務(wù)。人類(lèi)“足跡”已遍布太陽(yáng)系八大行星、多個(gè)小天體、恒星際空間等，人類(lèi)“眼界”已接近138億光年，對(duì)宇宙的探測(cè)進(jìn)入電磁波、引力波、中微子等多信使天文學(xué)時(shí)代。

空間是與時(shí)間相對(duì)的一種物質(zhì)客觀(guān)存在形式，由長(zhǎng)度、寬度、高度、大小表現(xiàn)出來(lái)?？臻g科學(xué)以航天技術(shù)為基礎(chǔ)，包括空間飛行、空間探測(cè)和空間開(kāi)發(fā)等幾個(gè)方面。

探索空間的歷史

人類(lèi)觀(guān)測(cè)太空的歷史幾乎和人類(lèi)有記載的歷史一樣悠久。遠(yuǎn)古時(shí)代，人類(lèi)觀(guān)測(cè)太空既有占卜的需求，也有生產(chǎn)方面的需求。然而，這些樸素的探究和思辨在尼古拉·哥白尼出現(xiàn)之前都是在黑暗中摸索。1609 年，伽利略首次將望遠(yuǎn)鏡指向太空，延伸了肉眼可觀(guān)測(cè)的距離，開(kāi)啟了人類(lèi)觀(guān)測(cè)空間的新起點(diǎn)。之后，肉眼能夠觀(guān)測(cè)的頻譜范圍也得到了擴(kuò)展，觀(guān)測(cè)的頻段從可見(jiàn)光逐漸發(fā)展到全電磁波的譜段。

20 世紀(jì)以來(lái)，短波無(wú)線(xiàn)電遠(yuǎn)程通信試驗(yàn)的成功、電離層的發(fā)現(xiàn)、宇宙線(xiàn)的觀(guān)測(cè)、磁暴和電離層暴27 天重現(xiàn)性與太陽(yáng)自轉(zhuǎn)有關(guān)的發(fā)現(xiàn)，以及等離子體振蕩的發(fā)現(xiàn)等促進(jìn)了理論研究的發(fā)展。

20 世紀(jì)50 年代以后，在大量地面臺(tái)站、氣球和火箭觀(guān)測(cè)及長(zhǎng)期理論研究的基礎(chǔ)上，迫切要求各相關(guān)學(xué)科之間密切配合，全球性協(xié)同觀(guān)測(cè)以及發(fā)展新的探測(cè)手段。1957 年，蘇聯(lián)首次發(fā)射了人造地球衛(wèi)星，這標(biāo)志著人類(lèi)進(jìn)入了空間時(shí)代。從此，許多國(guó)家和團(tuán)體發(fā)射了大量的空間飛行器并進(jìn)行了廣泛的多學(xué)科的研究，促使空間科學(xué)迅速發(fā)展。

20 多年來(lái)，人們對(duì)近地空間環(huán)境進(jìn)行了大量的普查，發(fā)現(xiàn)了地球輻射帶、環(huán)電流，證實(shí)了太陽(yáng)風(fēng)、磁層的存在，發(fā)現(xiàn)了行星際磁場(chǎng)的扇形結(jié)構(gòu)和冕洞等；月球探測(cè)器和“阿波羅”載人飛船登月，對(duì)月球進(jìn)行了探測(cè)和綜合性研究；行星際探測(cè)器系列對(duì)行星進(jìn)行了探測(cè)，并由對(duì)內(nèi)行星的探測(cè)發(fā)展到對(duì)內(nèi)外行星的探測(cè)；天文觀(guān)測(cè)衛(wèi)星系列對(duì)太陽(yáng)、銀河輻射源、河外源在紅外、紫外、X 射線(xiàn)和Y 射線(xiàn)波段進(jìn)行了探測(cè)。在取得上述進(jìn)展的同時(shí)，空間生命科學(xué)也相應(yīng)地迅速發(fā)展起來(lái)。例如研究人在空間長(zhǎng)期生存的一系列問(wèn)題，包括在失重、超重、高能輻射、節(jié)律改變等條件下人體的適應(yīng)能力等。

20 世紀(jì)70 年代后期，空間科學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了更高的階段。這主要表現(xiàn)為對(duì)重大科學(xué)課題的研究更有針對(duì)性，并能制定周密的探測(cè)與研究計(jì)劃，同時(shí)加強(qiáng)了理論研究；開(kāi)展廣泛的國(guó)際合作，進(jìn)行全球性的協(xié)同探測(cè)與研究。航天飛機(jī)的出現(xiàn)，開(kāi)辟了空間科學(xué)史的一個(gè)新紀(jì)元，成為空間時(shí)代第二階段的標(biāo)志。

空間科學(xué)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響

空間科學(xué)始于1957 年人類(lèi)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。60 多年來(lái)，空間科學(xué)及其技術(shù)從三個(gè)方面深刻影響著人類(lèi)社會(huì)。

第一個(gè)方面是空間科學(xué)及其探索極大地豐富了人類(lèi)對(duì)地球所在的太空環(huán)境和宇宙演化的認(rèn)知，并從地球這個(gè)人類(lèi)的搖籃向外邁出了第一步，登上了月球。

第二個(gè)方面是極大地改變了人類(lèi)的日常生活，無(wú)處不在的衛(wèi)星通信、衛(wèi)星電視直播、衛(wèi)星導(dǎo)航定位以及依靠衛(wèi)星對(duì)地球觀(guān)測(cè)的天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)報(bào)，成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊?，離開(kāi)了這些技術(shù)系統(tǒng)我們甚至無(wú)法正常生活。

第三個(gè)方面就是在國(guó)防安全領(lǐng)域，太空已經(jīng)成為最重要的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的較量實(shí)際上已經(jīng)從地面上升到了空間。

空間科學(xué)繼續(xù)引領(lǐng)著人類(lèi)社會(huì)發(fā)展，不斷開(kāi)辟新的前沿、呈現(xiàn)新的趨勢(shì)。未來(lái)空間科技將在不斷創(chuàng)新發(fā)展中繼續(xù)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，并通過(guò)與信息科技等領(lǐng)域的交叉融合產(chǎn)生新的應(yīng)用，從而進(jìn)一步提高人類(lèi)生活質(zhì)量。

探索與發(fā)現(xiàn)的不竭源泉

空間科學(xué)涉及太陽(yáng)系和宇宙的起源演化、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生命起源、人類(lèi)生存環(huán)境等基本和重大基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，也包括在空間特殊或極端條件下研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，是當(dāng)代基礎(chǔ)科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一。

基礎(chǔ)研究是科學(xué)之本、技術(shù)之源。基礎(chǔ)科學(xué)研究水平是衡量科技發(fā)展水平最重要的指標(biāo)，是創(chuàng)新型國(guó)家的標(biāo)志性要素，科技發(fā)達(dá)的國(guó)家無(wú)不將基礎(chǔ)研究實(shí)力作為國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)中最重要的部分。基礎(chǔ)科學(xué)研究所體現(xiàn)的追根求源、探索真理、創(chuàng)新思維、科學(xué)精神，以及科學(xué)方法和科學(xué)素養(yǎng)的傳播形成，是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族文明發(fā)展、興旺發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志?？臻g科學(xué)在實(shí)際應(yīng)用方面已取得了很大進(jìn)展，如在通信、導(dǎo)航、測(cè)地、氣象觀(guān)測(cè)、遙感等方面?？臻g的開(kāi)發(fā)和利用已向人類(lèi)展示了美好的前景。