中國(guó)航天日,邀你擁抱星辰大海
阿波羅8號(hào)飛船拍攝到的地球從月球的地平線上緩緩升起。
旅行者1號(hào)拍攝的太陽(yáng)系中的暗淡藍(lán)點(diǎn)兒——地球。
冥王星上的“愛心平原”和冰火山。
鄭永春
今天,是中國(guó)航天日。五十年前的這一天,我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”成功發(fā)射,拉開了中國(guó)人探索太空的序幕。
今年,中國(guó)人探索太空的步伐,將邁向火星,我國(guó)將首次執(zhí)行火星探測(cè)任務(wù)。這令被孩子們稱為“火星叔叔”的鄭永春滿懷期待。這位首位獲得卡爾·薩根獎(jiǎng)的中國(guó)科學(xué)家,除了科學(xué)研究,做得最多的就是太空科普。
1968年,人類首次繞月飛行,阿波羅8號(hào)飛船上,航天員威廉·安德斯拍下了一張照片——黑色錦緞般的太空中,蔚藍(lán)的地球正從月球的地平線上,冉冉升起。
1990年,從地球出發(fā)的旅行者1號(hào)探測(cè)器,已在深空中飛行了13年。在行星科學(xué)家卡爾·薩根的建議下,旅行者1號(hào)調(diào)轉(zhuǎn)鏡頭,回望太陽(yáng)系,拍下了太陽(yáng)系有史以來(lái)的第一張全家福。照片中,地球只是一個(gè)暗淡的藍(lán)點(diǎn)兒,渺小得像一粒微塵。
這兩張照片,經(jīng)常出現(xiàn)在鄭永春的科普?qǐng)?bào)告中。“地球,既是宇宙中‘微不足道’的存在,又是承載全人類所有悲歡離合的唯一家園。”鄭永春說(shuō),雖知渺小,卻仍能邁出探索遠(yuǎn)方的腳步,這正是人類的勇敢之處。
胸懷宇宙,這是鄭永春的世界觀,也是他希望能在孩子們心中種下的夢(mèng)想。
模擬月壤,為登月鋪路
月球背面,日照更新。
4月16日、17日,“玉兔二號(hào)”月球車和嫦娥四號(hào)著陸器在“安睡”一個(gè)月夜后,分別受光照自主喚醒,進(jìn)入第十七月晝工作期。
月壤之上, “玉兔二號(hào)”,向著西北方向,平穩(wěn)前行,繼續(xù)探測(cè)。
玉兔的平穩(wěn),就有鄭永春的努力。
本科,西南農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境保護(hù)專業(yè);研究生,中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所地球化學(xué)專業(yè);后來(lái),開始研究月球、火星,在國(guó)家天文臺(tái)研究天文15年;還在香港高校的數(shù)學(xué)系里待了三年……鄭永春笑稱自己“學(xué)得很雜”。
雜亂之中,也有邏輯相系。這邏輯的起點(diǎn),是一顆探尋未知世界的夢(mèng)想之心。
鄭永春,出生在浙江紹興的一個(gè)小山村。小時(shí)候,他的學(xué)校門口有一張中國(guó)地圖,一張世界地圖,他經(jīng)常瞅著地圖發(fā)呆,原來(lái)外面的世界那么大。這兩張地圖,勾起鄭永春對(duì)遠(yuǎn)方的向往,這也是他夢(mèng)想的起點(diǎn)。
2000年,鄭永春考上中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所的研究生,師從王世杰、李春來(lái)和歐陽(yáng)自遠(yuǎn)。當(dāng)時(shí),歐陽(yáng)自遠(yuǎn)還不是探月工程首席科學(xué)家,探月工程,也只停留在一份科研報(bào)告上。
一天,歐陽(yáng)自遠(yuǎn)請(qǐng)學(xué)生們吃飯,說(shuō)起了月球。“你們誰(shuí)愿意研究月球?”鄭永春舉起了手。“當(dāng)時(shí)月球很冷門,大家都有顧慮,因?yàn)檠芯吭虑颍孟駴]有一個(gè)單位是對(duì)口的,畢業(yè)了怎么就業(yè)?”鄭永春邊回憶邊笑,當(dāng)時(shí),他沒想那么多,只是有一個(gè)直覺——月球這么近,中國(guó)人未來(lái)一定會(huì)登月。就是這個(gè)直覺,將鄭永春的目光從地面,延伸到太空。
鄭永春的直覺沒有錯(cuò)。2004年,探月工程立項(xiàng)。
可研究月球,從何入手?“我本科的專業(yè)與土壤有關(guān),我就從研究月球的土壤入手。” 鄭永春說(shuō)。
根據(jù)月球探測(cè)的成果,可以獲得月球土壤的成分,然后再在地球上尋找類似物質(zhì)進(jìn)行加工和配比,從而模仿月壤。鄭永春請(qǐng)教地質(zhì)專家,遍尋中國(guó)東北、西南、西北各地的火山噴發(fā)物質(zhì),用以跟月球上的土壤和巖石進(jìn)行對(duì)比,最終選擇了最為接近的吉林長(zhǎng)白山地區(qū)某火山的火山灰作為加工模擬月壤的基本成分。
地球上的土壤一般是巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)、水和微生物的作用后風(fēng)化形成,而月球上既沒有風(fēng)侵水蝕,也沒有微生物,月壤是巖石經(jīng)小行星和微隕石撞擊、熔融,再黏結(jié)形成的。月壤顆粒跟地球土壤顆粒很不相同,細(xì)小而且棱角尖銳,“就像玻璃碴一樣。”鄭永春說(shuō),為了使模擬月壤盡可能接近真實(shí)月壤,鄭永春在火山灰中添加鈦鐵礦、燒結(jié)玻璃等物質(zhì),經(jīng)過(guò)除雜、球磨等后期加工,終于成功模擬月壤。
模擬月壤有什么用?鄭永春笑笑,沒有立即回答,而是從書架上拿起一個(gè)一手可握的小球。“這是3D打印的月球。” 鄭永春邊說(shuō),邊轉(zhuǎn)動(dòng)小球,“月球的背面坑坑洼洼,密密麻麻都是撞擊坑,說(shuō)明它非常古老。月球的正面相對(duì)光滑,是月海,是巖漿平原。”鄭永春說(shuō)著,又拿起一個(gè)玻璃瓶,里面是模擬的月球土壤,“有了這個(gè)土壤,我們就可以模擬出月球的地面,撞擊坑,來(lái)試驗(yàn)著陸器、月球車。”
2013年中國(guó)首個(gè)月球車“玉兔”奔月之前就曾在用模擬月壤鋪設(shè)出的模擬月球試驗(yàn)場(chǎng)中,反復(fù)測(cè)試。
“嫦娥”“玉兔”已登臨月背,鄭永春也在為中國(guó)人登月做著準(zhǔn)備。他新的研究方向是“月球上的‘PM2.5’”。“月球上的‘PM2.5’,就是月塵。”鄭永春笑著解釋,月塵,可以帶電飄浮又有棱角,磨損性非常強(qiáng),不僅會(huì)遮擋鏡頭,對(duì)月球車、宇航服等造成損傷,而且一旦附著在宇航服上被帶入登月艙,還會(huì)對(duì)宇航員的健康造成損害。模擬“月塵”之后,鄭永春與醫(yī)學(xué)專家合作實(shí)驗(yàn),證明吸入“月塵”的小鼠會(huì)有一系列病理反應(yīng),產(chǎn)生類似塵肺病的一些特征。“這些研究,都是日后載人登月過(guò)程中需要規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)。”鄭永春說(shuō)。
星球研究,尋找新世界
今月曾經(jīng)照古人。
鄭永春說(shuō):“月球上有地球的‘昨天’。”
近五年來(lái),鄭永春負(fù)責(zé)一項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,研究月球早期重大撞擊事件。30多億年前,有許多小天體撞擊月球,形成了大型的盆地,在月球上留下永恒的印記。但地球上,當(dāng)年的印記早已蕩然無(wú)存。風(fēng)霜雨雪、海陸變遷,地球的“臉”早就被歲月偷偷改變。“看著月球上的撞擊坑,就會(huì)想當(dāng)時(shí)地球上是什么樣子?當(dāng)時(shí)有沒有生命?此后的漫長(zhǎng)歲月里,地球上又發(fā)生了什么?”鄭永春說(shuō)。
如果說(shuō),月球上,有地球的過(guò)去;那么火星上,就有地球的未來(lái)。
電影《流浪地球》里,太陽(yáng)逐漸老化,急速膨脹,整個(gè)地球都將被太陽(yáng)吞沒。科學(xué)家提出了“流浪地球”的大膽計(jì)劃,尋找另一個(gè)棲息之地。
“在無(wú)垠的宇宙中,地球只是一個(gè)暗淡的藍(lán)點(diǎn)兒。在漫長(zhǎng)的宇宙歷史中,人類只是一個(gè)短暫出現(xiàn)的物種。電影中的想象,不是不可能發(fā)生。”鄭永春說(shuō),宇宙中,到底有沒有另一顆適合人類居住的星球,科學(xué)家們一直在尋找答案。
“從生存條件來(lái)講,火星是太陽(yáng)系中最有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模移居的行星。”鄭永春說(shuō)著,拿起書架上另一個(gè)玻璃瓶,里面裝著比月壤顏色淺些的暗紅色土壤,“這是模擬的火星土壤。”
今年,曾在模擬火星土壤上演練過(guò)的探測(cè)裝備,將啟程奔赴火星,開始中國(guó)人的火星探測(cè)之旅。
2015年上映的《火星救援》,是鄭永春很喜歡的一部電影。當(dāng)時(shí)看完電影,他說(shuō),那不是科幻片,而是20年后的現(xiàn)實(shí),“2035年時(shí),我58歲,那時(shí)候,人類將登陸火星。”
鄭永春的視野里,不僅僅只有月球和火星。
2006年,冥王星,不再是太陽(yáng)系的“第九大行星”,由于不符合新的行星定義,經(jīng)國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)投票,冥王星被“降級(jí)”為矮行星。就在這一年,NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)發(fā)射新視野號(hào),飛向遙遠(yuǎn)的冥王星。
2015年7月14日,經(jīng)過(guò)了9年半的飛行,新視野號(hào)探測(cè)器飛越冥王星,傳回冥王星的首張照片,人類第一次清楚地看到了這顆太陽(yáng)系外圍矮行星的模樣。
人類為什么要堅(jiān)持探索冥王星?
“因?yàn)椋覀円剿餍率澜纭!编嵱来赫f(shuō)。比如冥王星,人類以前以為那是一顆冰球,但實(shí)際上,冥王星上有藍(lán)天,有霧霾,有冰原,有峽谷,有高山……那也是一顆活躍的星球。
飛越冥王星后,新視野號(hào)的腳步并未停止。2019年元旦,新視野號(hào)從更遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶小天體2014 MU69發(fā)回新年祝福,這形似“小黃鴨”的天體,也是人類航天器迄今“拜訪”過(guò)的最遠(yuǎn)天體。
鄭永春相信,人類還可以飛得更遠(yuǎn)。
火星叔叔,善待每一份好奇
冥王星的第一張照片中,暗淡的星球表面,竟有一個(gè)巨大的“心”形平原。
這顆“冥王之心”,似乎打動(dòng)了全世界。此前,因未知而顯得“高冷”的冥王星,瞬間變成了人們津津樂道的“萌王星”。
是什么人在堅(jiān)持探索冥王星?科學(xué)家在冥王星上有哪些新發(fā)現(xiàn)?
……
當(dāng)天微博開設(shè)的“新視野號(hào)飛掠冥王星”話題,獲得了近億閱讀量。
興趣比能力更重要,問題比答案更重要。鄭永春覺得機(jī)會(huì)來(lái)了,“公眾的興趣就是科普的最佳時(shí)機(jī)!”
此時(shí),中國(guó)科協(xié)推出的科普平臺(tái)“科普中國(guó)”剛剛創(chuàng)立,鄭永春應(yīng)邀寫了許多科普文章,后來(lái),這些文章結(jié)集成冊(cè)——《飛越冥王星——破解太陽(yáng)系形成之初的秘密》。
這一年,鄭永春還開通了微博,“新視野號(hào)已經(jīng)在黑暗寒冷的太空中孤獨(dú)飛行了3462天”“這是人類有史以來(lái)飛行速度最快的航天器”……時(shí)至今日,鄭永春已經(jīng)更新了3300多條微博,那其中除了月球、火星、冥王星,還有更廣闊的宇宙。“@火星叔叔鄭永春”,已坐擁近30萬(wàn)粉絲。
“火星叔叔”因何得名,是因?yàn)槲⒉┲泻芏鄡?nèi)容與火星有關(guān)?鄭永春沒有點(diǎn)頭,也沒有搖頭,他想了想,講起了自己到大山深處做科普的故事。
鄭永春曾多次到新疆克拉瑪依、湖北黃石、安徽六安、廣西馬山、陜西銅川、青海德令哈的大山深處,給那里的孩子們講太空里的故事,也許是因?yàn)橹v火星講得多,孩子們都喜歡叫他“火星叔叔”。“那里有些孩子從來(lái)沒上過(guò)科學(xué)課,他們也沒有聽說(shuō)過(guò),太空里的種種故事。”鄭永春說(shuō)著,聲音變得低沉起來(lái),他忘不了,那些孩子聽到太空時(shí),眼里閃爍的光芒,“大山深處,同樣需要科學(xué)之光照耀。”鄭永春說(shuō),他愿意永遠(yuǎn)做這些孩子的“火星叔叔”。
“傳播科學(xué)是科學(xué)家的責(zé)任和義務(wù)。”鄭永春說(shuō)。《暗淡藍(lán)點(diǎn)》的作者、太空探索領(lǐng)域科學(xué)家卡爾·薩根,《星際穿越》的作者、天體物理領(lǐng)域科學(xué)家基普·索恩等,還有《時(shí)間簡(jiǎn)史》的作者、著名物理學(xué)家霍金……這些熱心科普的科學(xué)家,都被鄭永春視為榜樣。
4年光陰,鄭永春一直在努力。他先后在各地的大中小學(xué)和科技場(chǎng)館做了200多場(chǎng)科普?qǐng)?bào)告,撰寫科普文章200多篇,出版了《火星零距離》《太空地圖——火星叔叔帶你游太空》,譯著《尋找宜居行星》等10多部科普作品。
鄭永春還聯(lián)合中科院和高校的數(shù)百位青年科技工作者,發(fā)起成立了青年科學(xué)家社會(huì)責(zé)任聯(lián)盟,為扶貧扶智、提升全民科學(xué)素養(yǎng)貢獻(xiàn)智慧和力量。
“科學(xué)教育,只靠教育工作者不行,只靠科技工作者也不行。”鄭永春認(rèn)為,行之有效的科學(xué)教育,應(yīng)該在校內(nèi)教育。2017年,鄭永春的想法,開始變成了現(xiàn)實(shí)。
這一年2月,教育部印發(fā)并實(shí)施《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》,小學(xué)科學(xué)課被列為與語(yǔ)文、數(shù)學(xué)同等重要的“基礎(chǔ)性課程”,課程的起始年級(jí)延伸到小學(xué)一年級(jí)。這一年秋季,全國(guó)小學(xué)一年級(jí)新生的課表上,出現(xiàn)了一門全新的必修課程——《科學(xué)》。
鄭永春和中科院十幾位青年科技工作者,參加了這門課程教材的編寫工作。
“我國(guó)著名氣象學(xué)家竺可楨堅(jiān)持觀察與記錄,他認(rèn)真記錄每天觀測(cè)到的氣象數(shù)據(jù),并仔細(xì)觀察和記錄各種植物發(fā)芽、開花和結(jié)果的日期,河流、湖泊結(jié)冰和解凍的狀況,各種候鳥南飛與北歸的時(shí)間……”鄭永春翻開《科學(xué)》教材,展示了一個(gè)“科學(xué)家這樣做”的單元。這是科學(xué)家團(tuán)隊(duì)建議、編寫的教學(xué)內(nèi)容,目的是讓孩子們覺得科學(xué)研究并非神秘莫測(cè),而是始于一點(diǎn)一滴的積累,從而學(xué)習(xí)像科學(xué)家那樣分析問題、解決問題。“讓孩子們學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣思考,這就是我們的目標(biāo)。”鄭永春說(shuō)。
目前,鄭永春正忙著義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。“修訂將在今年完成,它一定程度上決定著下一個(gè)10年孩子們將接受怎樣的科學(xué)教育。”每念及此,鄭永春就感到責(zé)任重大,“讓孩子們認(rèn)識(shí)中國(guó)的江河湖海、山川草木,他們自然會(huì)發(fā)自內(nèi)心地?zé)釔圩约旱淖鎳?guó)。讓孩子們認(rèn)識(shí)到地球是人類唯一的家園,他們也自然會(huì)保護(hù)環(huán)境,珍惜這個(gè)美麗的星球。”
鄭永春覺得,中小學(xué)生的教室里除了懸掛中國(guó)地圖和世界地圖以外,還應(yīng)該掛上一幅太空地圖。在他看來(lái),太空是釋放人類好奇心的最大的領(lǐng)域,“太空無(wú)邊無(wú)際,無(wú)始無(wú)終,不管有多大的好奇心,都可以無(wú)限的釋放,而且,不管你做了多少的努力,對(duì)太空的了解,始終還是無(wú)知的。”鄭永春說(shuō),心懷宇宙的人,一定會(huì)常懷謙卑之心,也一定會(huì)向著更大的世界、更遠(yuǎn)的未來(lái)努力探索。他愿意迎接和善待每一份有關(guān)宇宙的好奇心,他愿意陪著心懷好奇的孩子們,走上星辰大海的征途。
相關(guān)鏈接
卡爾·薩根獎(jiǎng)
該獎(jiǎng)項(xiàng)為紀(jì)念著名行星科學(xué)家和天文學(xué)家卡爾·薩根而設(shè)立,1998年開始由美國(guó)天文學(xué)會(huì)行星科學(xué)分會(huì)頒授,主要授予那些在公眾傳播方面有杰出貢獻(xiàn)者。