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拜访冥王星的“新视野”◆

太空开发编年史

冲破地球的束缚 ▲

离心力实验 ■

搭乘火箭的旅行 ▲

制作水火箭 ■

人类太空探索踪迹 ▲

环绕在地球轨道上 ▲

卫星为何如此运行？■

走入航天飞机 ◆

太空驻地 ◆

太空旅行者

个太空落脚点

进发吧！“卡西尼”号

“哈勃”: 宇宙之眼 ◆

“看到”红外线了 ■

火星之旅

我们为什么要探索太空? ◆ ▲

飞向2030 ◆ ▲

摘星计划 ◆

重返月球 ◆ ▲

让人类成为“跨行星物种”◆ ▲

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太空实验 ◆

创办太空采矿公司 ■

阿雷与影子小妖（下）

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Words 玩转大小词

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太空开发编年史

搭乘一艘宇宙飞船，只需要8.5分钟，你就可以离开地球，进入太空。但是这几分钟的旅程，人类花费了10多万年才弄明白。从早的仰望星空、猜测地球是世界的中心，到1543年，哥白尼提出太阳是“太阳系”的中心，现代天文学才由此发轫。

1608年，望远镜在荷兰诞生，同年，借助望远镜，意大利天文学家发现了木星的4颗卫星；1609年，德国天文学家开普勒研究出了行星运行规律；之后的几百年中，人类发现了越来越多的恒星、行星和卫星；到了20世纪，一些科学家开始讨论，如何能够拜访这些天体。

1903年，俄国科学家齐奥尔科夫斯基在著作中提出了比较成熟的关于火箭的想法。1926年，美国物理学家罗伯特·戈达德发射了人类历史上枚液体燃料火箭。没过几年，德国也开始研制火箭。

1939年，第二次世界大战爆发，火箭作为导弹，需求激增。1945年，纳粹德国制造出了强大的“V-2”火箭—一种中程弹道导弹，虽然它没能扭转纳粹德国的败局，但是相关技术却开启了火箭的太空时代。

“二战”结束后，曾经结盟对抗纳粹德国的美国和苏联成为世界仅有的超级大国，以两者为首的两大阵营开始了40多年的冷战。期间，火箭和核弹等先进武器的开发成为双方比拼的重点。十几年的时间里，冷战双方的科学家都在开发能进入环绕地球轨道的火箭。

1957年，苏联发射了颗人造地球卫星，成为首个进入太空的国家，也标志着“太空竞赛”的开始。

1958年，美国国家航空和航天局（NASA）成立，它拥有“V－2”火箭的核心开发人员冯·布劳恩博士，专门发展航空科学和太空技术。布劳恩坚信人可以在太空旅行。“别告诉我，人不属于那儿。人属于任何想去的地方。当他到了那儿的时候，就会发现有很多可做的事。”

冲破地球的束缚

为什么扔出去的纸飞机只飞了一会儿就掉下来？为什么不管跳高运动员跳得有多高后还是要落回地面？为什么瀑布是倾泻直下而不会飞到天上去？你也一定见过秋风中萧萧的落叶和绵绵的雨滴，有没有想过这些现象之间有没有什么联系？

其实，这些现象的发生都是因为地球上有只看不见的手—万有引力。想要离开地球，首先需要克服的便是它。

什么叫万有引力？它指的是任何两个物体之间都存在着相互的吸引力。你可能疑惑：为什么我感觉不到一张桌子或者一个苹果拉着我呢？这是因为我们都太轻，质量太小，我们与桌子或与苹果之间的万有引力太微弱，所以我们才会感觉不到。但是如果换成很大、很重的物体，比如地球，情况就会有很大的不同。地球的体积和质量非常大，它和其他物体间产生的万有引力会非常大。前面提到的那些有趣的现象都是因为这个万有引力在起作用。它像一只看不见的大手牵引着地球周围的每一个物体，把每个物体拉到地心里—如果不是有地面阻挡的话。

太空遨游

那么有没有办法可以飞出太阳系，到浩瀚的外太空去遨游呢？答案很简单，地球要离开太阳，需要更大的速度，约为42.1千米/秒。因为地球绕太阳公转时已具有29.8千米/秒的速度，也就是说地球上所有物体已有29.8千米/秒的速度，那么若沿地球公转方向发射航天器，只需在脱离地球引力以外再加上12.3千米/秒的速度，即29.8千米/秒加12.3千米/秒，就刚好可以达到42.1千米/秒的逃离太阳的速度。

因为航天器在地面发射，需要做功才能脱离地球引力，也就是说脱离太阳引力的动能还要加上脱离地球引力的动能，用动能求和的方式，把12.3千米/秒的动能和11.2千米/秒的动能相加，经推算可求得一个16.7千米/秒的速度。我们把这个16.7千米/秒叫作“第三宇宙速度”，也就是摆脱太阳引力的约束飞到太阳系之外需要的在地球表面发射的小速度，达到这个速度之后就可以离开太阳系，去往更加广袤神秘的宇宙空间。

此外，还有“第四宇宙速度”和“第五宇宙速度”，分别表示飞出银河系和本星系群所需要的小速度，可见要真正飞到一个自由的地方是很困难的。根据估计，第五宇宙速度大概是2000千米/秒，是现在的技术远远达不到的，更何况要真正发射一枚火箭，需要考虑的因素远远比纸上分析的要多得多，比方说在大气层内的摩擦力，在大气层外还要考虑月球和其他宇宙尘埃的引力，等等。

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编辑推荐

少年时·2030:太空漫游：不仅是“新视野”（号），我们还要去火星！

--------梳理人类太空开发的脉络，展开未来征程的画卷（全球少儿读物专业创作团队制作，引导孩子自主学习和思考，用科学开启未来）

 “方圆百里一片死寂。在一块岩石的下面，有一片房屋，这些带温度控制的房里住着人类。一些人来自地球，一些人在这里出生。在火星上外出不是一件容易的事，要带着氧气面罩和加压服，但是这里是家。”这是科幻小说里描述的情节，离现实可能还有几百年的距离，但是，在我们看得见的将来，人类要去拜访火星了。美国国家航空和航天局（NASA）宣布，计划在2030年将人类送上火星，为了达到这个目标，从火箭、航天器到考察小行星等先期任务已经开始准备。

人类从地面出发到冲破卡门线（外太空与地球大气层的界线）需要8.5分钟，到达月球需要4天，到达火星可能要好几个月。但是，相比漫长的研究时间和巨额投入，这些任务显得如此短暂。而我们要在这短暂的时间中做*重要的事情。

在太空竞赛中，荣誉是重要的事情；而现在，要先回答“为什么做”。为什么要去火星而不是金星？因为在金星的高温面前，人类现有的探测器很难坚持超过1小时。为什么不是月球？科学家还在争论。

本书希望为你梳理出“如何在太空探索中做重要的事情”—太空探索真正涉及什么样的环节、要考虑什么样的事情、科学家如何一步步实现目标。因为正在阅读的你将要面对的是一个不一样的太空时代。

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