研究人員是怎么探索宇宙的？大飛機(jī)為什么可以造得那么大？我們國家的一項(xiàng)項(xiàng)超級工程到底是怎么完成的？讓我們一起來聆聽大科學(xué)家講述超級工程背后的故事，深入感受科學(xué)的魅力吧！

作者簡介

胡文瑞

中國科學(xué) 院院士，液體物理學(xué)家， 國家微重力實(shí)驗(yàn)室主 任。獲國家科技進(jìn)步特 等獎，是中國科學(xué)院表 彰的“載人航天工程突 出貢獻(xiàn)者”。

飛機(jī)作為一種常見的交通工具，大家應(yīng)該都不陌生。飛機(jī)在跑道上快速地滑行一段距離后就起飛了，可火箭為什么不要滑行，“站著”就能起飛呢？

火箭起飛靠的是向上的升力，當(dāng)升力大于地心引力時(shí)，它就能起飛。航天飛機(jī)或者宇宙飛船，發(fā)射的目的地是太空。在太空中，它們在失重狀態(tài)下運(yùn)動，和飛機(jī)在大氣層中飛行是完全不一樣的。在太空中的航天器里，人會因?yàn)槭е仫h起來，而人在飛機(jī)上是飄不起來的。

火箭是怎么升空的？升力是怎樣產(chǎn)生的？飛機(jī)和宇宙飛船哪里不一樣呢？飛機(jī)在發(fā)動機(jī)的推動下前進(jìn)時(shí)，大氣施加在機(jī)翼下表而的壓力比施加于機(jī)翼上表面的壓力大，飛機(jī)就是依靠這個(gè)神奇的壓力差形成的升力起飛的?；鸺痫w，依靠的是發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒燃料產(chǎn)生的高溫氣體從尾部高速噴出所產(chǎn)生的推力。依靠這種推力，火箭可以離開地面順利升空?；鸺@樣一個(gè)龐然大物，需要許多燃料燃燒產(chǎn)生的推力推動才能離開地球。為什么需要這么大的推力？難道有一只看不見的“手”抓著火箭，不讓它飛走嗎？

英國科學(xué)家牛頓在300多年前發(fā)現(xiàn)了萬有引力，它表明兩個(gè)物體會互相吸引。這種吸引力的大小和兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，和距離的平方成反比。原來那只抓著火箭不放的“于”，就是地心引力。300多年前，牛頓正式提出了萬有引力定律。根據(jù)這個(gè)定律，人們知道了樹上的蘋果會掉到地上而不是飛到天上，足因?yàn)槭艿降匦囊Φ淖饔?。因此，火箭想要擺脫強(qiáng)大的地心引力，就需要巨大的推力來幫忙。

航天器終于沖出了大氣層，來到了太空，那為什么航天員飄起來了呢？

太空中的航天器也受地球的吸引，按理說也會掉到地球表面，可是，航天器以很高的速度繞著地球轉(zhuǎn)的時(shí)候，會產(chǎn)生離心力。當(dāng)航天器繞地球轉(zhuǎn)的速度達(dá)到7.9千米/秒時(shí)，離心力剛好和地球的引力互相抵消，所以航天員在航天器里受到的凈作用力基本上為零。在地球上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)基本都會受到重力的影響。因?yàn)榈厍蛱?、太重，普通的人或者?shí)驗(yàn)裝置的質(zhì)量與之相比都顯得很小，所以受重力的影響很大，而在太空則相反。比如日常生活中最常見的例子——燒開水。因?yàn)闆]有重力，水不能形成對流，所以在太空中燒水很困難。在地面上拿杯水，倒著就可以喝。但是在太空中，處于失重狀態(tài)，液體和氣體都沒有重量，拿起水杯一倒，水不但倒不下來，還會四處飄，所以只能把水密封好，用吸管吸。被密封好的水，沒有層狀分布，都是液體、氣體摻在一塊兒的，所以用吸管吸時(shí)可能會吸到空氣。

在太空我們會面臨很多考驗(yàn)，比如因沒有氧氣而不能呼吸，還要抵御各種各樣的輻射，人類可以在這樣的環(huán)境中生活嗎？

地球上有大氣，所以人能獲得氧氣，維持生命。太空是真空，如果飛船里面著火了，航天員沒穿航天服就往外邊跑，將必死無疑。太空中有輻射，而且輻射量非常高。但是地球不一樣，地球有大氣層，能夠阻擋高能粒子，所以在地球表面我們受不到那么強(qiáng)烈的輻射。當(dāng)然，也有受輻射影響較大的時(shí)候，例如夏天光著膀子曬太陽。小過，和太空中的輻射比，這樣的輻射量還是很低的。如果不解決輻射的問題，人根本去不了月球、火星，所以防輻射是很重要的事情。

太空中的環(huán)境跟地球相比差了很多，人類要想在太空中生活，就得好好研究這些環(huán)節(jié)，掌握克服這些問題的方法。不得不說，在太空巾生活真是非常困難的，太空真的是既神奇又危險(xiǎn)啊！

黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程：某一個(gè)恒星在準(zhǔn)備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮、塌陷，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)，收縮過程立即停止，其被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星體，同時(shí)也壓縮了內(nèi)部的空間和時(shí)間。

除了上述人們好奇的問題 外，黑洞是否存在也一直是大 家熱衷討論的話題，很多人都認(rèn)為黑洞是存在的。2016年，美國的LIGO計(jì)劃第一次驗(yàn)證了愛因斯坦廣義相對論中描述的引力波的存在。引力波的產(chǎn)生，就是兩個(gè)黑洞合并導(dǎo)致的，所以引力波存在的話，基本上可以證明黑洞也存在。

當(dāng)一顆大恒星的燃料耗盡，并在白身的重力條件下開始坍塌，就會產(chǎn)生一個(gè)黑洞。不管什么東西，只要被它吸進(jìn)去，就別想跑出來，甚至連光也無法逃離，所以被稱為“黑洞”。2019年4月10日，人類有史以來獲取的第一張黑洞照片公布了，神秘的黑洞終于露出了它的真容！

胡文瑞院士給同學(xué)們的寄語：宇宙中還有很多難題，等待著各個(gè)國家的科學(xué)家去攻克，比如黑洞、引力波。同學(xué)們長大之后，也許會和我一樣，成為研究宇宙奧秘的一員。雖然這次探索之旅結(jié)束了，但對同學(xué)們來說，真正的探索才剛剛開始。同學(xué)們，加油學(xué)習(xí)吧?。ò鏅?quán)提供：好未來教育集團(tuán)）

（編輯黑胡子）