宇宙航行和天文

沙际云

“人类不是永远住在地球上的，为了寻找光明和空间，渐渐地就会飞出大气的外层，最后征服整个太阳系”。这是苏联星际航行学的创始人乔尔可夫斯基墓碑上刻着的几句话。

苏联科学家遵循这条道路前进，于一九五七年十月四日发射了第一个人造地球卫星。一九五九年一月二日——人类将永远纪念这个日子——发射了第一只宇宙火箭——人造行星。这标志着人类已进入星际航行的新纪元了。

太阳系有多么大？

作为星际航行时代的人，让我们先来熟悉一下我们的太阳系吧！

大家都知道我们居住的地球是在不断地围绕太阳而运动着的。同时围绕太阳而运动的还有许许多多的星球，这些叫做“行星”。我们已知有九大行星；即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星，它们各以不同的轨道围绕太阳运动，有些行星还各有更小的星球围绕着它们旋转，这些小星球称做“卫星”。如月亮就是我们地球的卫星。现在已知地球有一个、火星有二个、木星有十一个、土星有九个、天王星有五个及海王星有二个卫星。另外还有一大群小行星也在以不同的轨道绕太阳运转。以上围绕着太阳旋转的九大行星和卅个卫星以及为数约有四万的小行星连同太阳本身，总称为“太阳系”。在苏联成功的发射了一个宇宙火箭后，我们太阳系的大家庭中就增多了一个新成员。(图一)

图1太阳系之一角，火星与木星轨道之间是大批小行星。

太阳系有多么大？很难给人们一个正确的大小概念。实际上太阳系是一个大得不可思议的空间，简直无法绘出一个正确的可作比较的星图。我们先不妨将天文学家已测量出来的各行星和太阳间的距离及各行星的大小列如下表：

图2在望远镜中看到的月球表面的一部分

若要将太阳系按比例缩小，假定最小的水星直径为一毫米，则太阳就有289毫米，两者相距有11560毫米，约十公尺多。而我们地球大小还不到3毫米，应置于距太阳卅公尺处。如此我们太阳系最远的冥王星就应置于距太阳一公里远处，这个太阳系图多么大，只有飞机场才放得下。

行星上的物理状态

苏联成功地发射了宇宙火箭，宇宙的大门已被打开，人类拜访月球及其它行星的时间已指日可待了。现在我们对这些星球上的环境感兴趣是很自然的事。

对于各行星上的物理状态，科学家已知道得相当详细，对在望远镜中看来近在咫尺的月亮知道得最清楚(图二)。不过它总是以一面对着我们，所以另一面的情况就不得而知了。我们知道月亮上没有水，没有大气也没有生物，据测白天温度可达135℃而晚上却冷到负160℃，因为离我们最近，所以它必是人类在远征其它行星的头一个星际基地，科学家们预言；二三年后人们将在月亮上设立科学站，因为没有大气的妨碍，可以更好的观察其它的天文现象，同时又是理想的真空实验室。将来还要在月亮上建立工厂、心脏病疗养院等，它将成为人类幸福的空中花园。

图3(上)火星

(下)土星和它美丽的光环

我们的邻居火星，比地球小些，它有两个卫星，它没有海洋，但有比地球稀薄的大气，其中90%为氮气，及少许氧气，气温与地球差不多，夏天可达30℃，有季节的变化，关于火星上有无生物之谜及有关“火星运河”的争论，要等宇宙飞船飞到火星上去考查之后才见分晓。

另一邻居——金星的大小与地球差不多。它对人们说来真是个谜，终年被一层很厚的富有二氧化碳的云雾包围着，所以就是在望远镜中人们也从未见过被云雾包围着的金星的真面目。它距太阳比地球近些，所以温度可能要比地球上高些，向阳的一面约有100℃而背阳的一面约有－25℃，对生物的生存是有利的条件，但大气中一直没有发现对生物生存不可缺少的氧气。

水星是太阳系中最小的行星，距太阳最近，它总是以一面对着太阳，因此向阳的一面温度很高，连铅都能熔化，但背阳的一面，则从未见过太阳，所以就成为太阳系中最冷的地方了。温度低到－264℃。

最大的行星是木星，它有十一个卫星，温度只有－140℃，外面有一层大气，发现其中氨和沼气很多，它的平均密度只有1.4，比水稍重一点。所以我们对它不感兴趣。

再向外面去是土星，它有九个卫星和一个美丽的光环，因远离太阳所以温度只有－153℃，密度为0.71，比水还轻。还有天王星和海王星，它们的温度都很低，只有－184℃和－201℃，密度只有1.27和1.58，它们都处在极厚的一层甲烷与氨组成的大气底层。

最后还有一个太阳系最外面的冥王星，它在1930年才被发现，因距我们太远，我们一直对它知道得不多，温度约在－211℃以下，密度与地球差不多。

看到了这些行星上的物理条件，月球，火星和金星，将是人类星际探险的首要目标，而对其它的行星，不是太热就是太冷或是密度太小，到这些行星上去技术上还有困难。

银河系和河外星系

现在我们再谈谈太阳系以外的宇宙。

图4(左)银河系的正面，图心左边的一个小“圆”圈代表我们太阳系。

(右)银河系之侧面。

图5这是距我们最近的一个河外星系(100万光年)

在太阳系外面还有许多星，也就是晚上所见到的星了，它们绝大部分是恒星，距离我们都非常远。根据天文学家测量，离我们最近的一个恒星是半人马座的比邻星，相距有43万亿公里，宇宙间速度最快的光是每秒卅万公里，若从太阳到那里也需要四年四个月之久，天文学家以光一年所经过的距离叫1光年即十万亿公里，那么半人马座的比邻星距我们就有4.3光年，再远一些是天狼星有8.6光年，牛郎星有15.7光年，织女星有27光年，还有距我们有几百几千光年的星呢！当然各恒星间的距离也非常之远。天上那么多的星，距离又是那么远，但它们不是完全独立而彼此不相关的，它们组成一个伟大的集体，即是我们所常听说到的“银河系”。银河系是由约一千亿个恒星组成的，我们的太阳系是其中的很不显著的一个。稍近的恒星我们还能用望远镜看清楚，稍远的就在望远镜中也看不清了，看起来自成一群，我们称它们为“疏散星团”。根据观察，这些“疏散星团”与各个恒星及我们太阳系的分布有如一扁平的“月饼”，中间厚，边上薄，从银河系的一端到最远的另一端有十万光年的距离哩！整个银河系都在绕其重心旋转，我们的太阳系正处在距银河系中心三万光年处，以每秒250公里在旋转。

但是不要以为银河系已包括天上所有的星了。在银河系几十万光年的距离以外还发现了数以百万计的“银河系”，我们称为“河外星系”。现代的望远镜能够拍摄到距我们廿亿光年处的河外星系。这数百万个河外星系和我们的银河系仅是现代科学技术所能观察到的“总星系”。它远不是宇宙的全部。随着科学的发展，人类的眼界也在日益扩大，我们将无限地认识宇宙。

(下)土星和它美丽的光环

恒星世界间的距离是如此的遥远，想飞到最近的恒星上去，以光速飞行也需4.3年。因此到恒星去旅行现在说起来还是幻想，将来发展了核子能发动机及应用光子火箭以及更新的宇宙飞行器后，才有可能征服宇宙间天文数字的空间。

人类未来的边疆

人类古老的星际飞行的幻想现在正在实现。看到了以上的一些科学的计算与测量的结果可能又会产生失望情绪一星球上的条件是如此对人不利及星际空间是如此的遥远。但不要忘记人类已掌握了强大的技术力量敢向恶劣的环境挑战，利用无穷无尽的核子能来改造星球的状态以适应人类的需要，甚至改变它们运动的轨道。我们乐观地估计星际交通的实现只不过是十年以内的事。不久的将来月亮火星和金星决不再是寒夜的孤星，到月宫去并不比从兰州乘快车到北京需要更多的时间。飞到火星金星去一次，也只需一二个月，并不显得比洲际旅行更费时日。这些都是人类未来的边疆。