如何創造出一個太空環境

Ⅰ 在地球上如何模擬太空失重環境

有兩種方式，一種是自由落體，比如飛機在高空向下俯沖，達到一定速度後，就會出現失重現象。這種方法是最完美的，但維持時間太短，而且成本往往會比較高。

目前大部分航空強國採取的是第二種方法，中性浮力水槽。就像俄羅斯聯邦航天局利用一個巨大的水池進行太空行走訓練。對於宇航員來說，水下訓練是工程師用來模擬太空失重環境最貼切的方法。除此以外，宇航員還能從中獲得和掌握在軌道空間站外面進行操作的必要技能。

Ⅱ 怎麼給太空中的宇航員創造人造物理環境,讓他們有在地球上的感覺

在太空中通過人造物理環境的方面有很多：
1、宇航員身處太空與身處地球最大的不同在於失重環境，但目前並沒有專門的設備，因為對於宇航員來說，重力並不會產生很多麻煩。不過，在科幻小說和電影中，有一些設想是可行的，例如用圓筒、環狀體等等的旋轉產生的向心力來模擬重力，只不過現實中並不劃算。
2、太空另一個較大的不同在於空間的狹小，不過由於火箭推進器推力的問題，每次發射的重量都不能太大，因此目前宇航員生活的空間並不是很大，但足夠舒適。

Ⅲ 如何製造真空

最常見的方法就是利用擴散吧。

就像老式的水泵一樣不斷地把某容器里的空氣抽到活塞活動的汽缸里，然後關閉二者連接的地方後把汽缸里的氣體排到大氣中；於是某容器里殘余的氣體量越來越少，真空的程度不斷提高。

之後可能要通過降低某容器內部的問題來進一步減小其中的氣壓。當然如果溫度能低到讓裡面的氣體都液化是最理想的。

最稀薄的真空應該無非是用各種物質和抽氣設備來重復上面兩步而得到的吧。或者直接利用太空的真空環境。

不過似乎現在人工產生的真空環境和太空環境相比，氣體還是非常多的。比如像上面說的水銀之類，本身會蒸發或者升華而形成少量氣體；或者容器內壁會吸附一定量氣體，並在氣體稀薄的時候放出。所以最稀薄的真空環境可能得坐上火箭到太空里找。

Ⅳ 在地面上怎樣才能創造出失重環境

1、利用大型的卧式風洞向上鼓風製造足夠大的力使人浮在空中,通常這種設備也用於跳傘員的訓練,游樂場通常也有類似這樣的娛樂設備.
2、在大型的游泳池中也能創造失重環境,而且航天員在這種水下環境中訓練必須得穿上艙外航天服,這就能有效模擬航天器外的太空環境.
3、利用磁力,採用磁鐵異極相互排斥的原理,航天員和模擬器之間形成兩種不同的磁性,這樣也能做到失重,不過這種方法極少採用.
4、飛機做每一次拋物線運動時會產生2分鍾至5分鍾的失重環境,而且這種失重最接近太空中航天器內的情況,但這種失重模擬體驗耗費是最高的,一般每次都飛幾十個拋物線,飛機耗油量很大,但訓練的效果是最明顯的

Ⅳ 如何製造失重環境

在地球上的實驗室是做不出來的。
但是可以模擬。
在一個以重力加速度向下運動的電梯里，可以模擬無重力環境。

Ⅵ 太空是怎麼形成的

直到現在，很多西方人還認為地球和天空是在6000年前是經超自然的創造形成的（至今很多人仍然堅信這一結
論，盡管這樣做了以後他們的智力看起來就和那些相信地球是平面的人一樣）。無論如何，現在大多數科學家都接
受這樣一個事實，即太陽系是在46億年前由塵埃雲和氣體雲經過一個自然過程後形成的，而且也許在150 億年以前
宇宙形成後這些雲就已經存在了。

在宇宙的開端，在時空誕生後的最初30萬年裡，宇宙是不透明的。隨著質子和電子互相結合成原子，輻射就可
以自由的通過了，於是就形成了一個可觀測的宇宙。

但是如果我們回到大爆炸的時候並假設宇宙的所有物質和能量都集中在一個相當稠密的小球中，這個小球非常
熱，它發生爆炸形成了宇宙，那麼這個小球是從哪來的呢？它是怎麼形成的呢？我們一定要假設在這一階段里有超
自然創造嗎？

不一定，科學家們在1920年推出了一門叫量子力學的學科，它太復雜了以至於我們無法在這里解釋它。這是一
個非常成功的理論，它恰當地解釋了其他理論無法解釋的現象，而且還可以預測新現象，所預測的新現象和實際上
發生的完全相同。

1980年，一個美國物理學家阿蘭。古司開始用量子力學研究了有關大爆炸起源的問題。我們可以假想在大爆炸
發生以前，宇宙是一個巨大的發光的海，裡面什麼都不存在。很明顯這種描述是不準確的，這些不存在包含著能量，
所以它不是真空，因為按定義真空里應該什麼都沒有。前宇宙含有能量，但它的所有組成部分和真空的成分相似，
所以它被叫做假真空。

在這個假真空里，一個微小的質點存在於有能量的地方，它是通過無規律變化的無目的的力量形成的。事實上，
我們可以把這個發光的假真空想像成一個泡沫狀的泡泡團，它可以在這兒或在那兒產生一小片存在物，就像海浪產
生的泡沫一樣。這些存在物中有的很快就消失了，回歸到假真空；而有的正相反變得很大或者經過大爆炸形成像宇
宙那樣的物體。我們就住在這樣一個成功存在下來的泡泡里。

但是這個模型有很多問題，科學家們一直在彌補和解決它們。如果他們解決了這個問題，我們會不會有一個更
好的觀點來解釋宇宙從何而來呢？

當然，如果古司理論的一部分是正確的，我們可以簡單地往回走一步問假真空的能量最初是從哪來的。這個我
們說不出來，但這並不能幫助我們證實超自然物質的存在，因為我們還可以再往回走一步問超自然物質是從哪來。

這個問題的答案令人震驚，即「它不來自任何地方，它總是這樣存在的」。這是很難想像的，也許我們得說假
真空中的能量也是從來都這樣存在的。

Ⅶ 如何打造人在月球的生存環境

把家搬到月球去

居住在小小地球上的人類，多麼想到無邊無際的星空中去遨遊。人們看到月亮，幻想出「嫦娥奔月」、「吳剛伐桂」、「玉兔搗葯」等許多美麗的神話故事。但登月一看，月亮卻是一片沒有水，也沒有空氣的荒漠。其他星球的情況，也並不比月球更適於人類生活。

但外星球的惡劣條件，並不能打消人類的雄心壯志。美國、俄羅斯等航天大國都在進行實驗，研究如何在無水無氣的外星創造人類生活的條件。其中名氣最大的實驗是美國的「生物圈2」號計劃。科學家為什麼把他們的實驗叫「生物圈2」號呢?原因是他們把人類生息的地球環境叫「生物圈1」號，而他們的實驗就是要造出第二個地球環境。

美國從1984年起花費了近2億美元，在亞利桑那州建造了這個幾乎完全密封的實驗基地。這是一座佔地1.3萬平方米的鋼架結構的玻璃建築，遠遠望去像一個巨大的溫室。在這密封的建築里有碧綠的麥田、地毯似的綠草地、碧波盪漾的魚塘，還有袖珍的「海洋」，有各種家畜和家禽，也有幾排供人居住的房子。

「生物圈2」號實際上就是「大氣圈2」號。科學家想一個人在小環境里造出人工大氣，在那裡有限的氧氣和水分可以永遠循環使用。要達到這個目的，就不能不藉助於生態系統。以氧氣為例，人要吸收氧氣和呼出二氧化碳；植物的光合作用卻正好相反，需要吸收二氧化碳和放出氧氣。如果使二者達到平衡，人和植物就都能健康生活。當然植物還可供給人類食物，人類又能供給植物肥料，這樣，又能達到各自的營養物質的平衡。在這個小大氣中，人類呼吸和植物蒸騰都能放出水汽，人的排泄物也有許多水分，這些水分收集和凈化後也能重復使用。

但是，人造大氣畢竟比不上地球真大氣。因為在大氣圈裡各種物質收支即使有波動，也能互相調劑，最終仍然能達到平衡。但在「生物圈2」號里，則沒有這種彈性，一切要計算得十分精確。還是以氧氣為例，如果氧氣的吸收略多於氧氣的放出，要不了多久，裡面的人類和其他生物就會感覺缺氧，如不及時調劑，情況就會變得十分嚴重。而如果相反，吸收略小於放出，那麼不要多久，就會出現氧氣太多、二氧化碳不足的情況，植物因而無法進行光合作用，也就無法健康生長。

而正是對空氣成分的控制的失誤，導致了「生物圈2」號實驗的失敗。這個實驗進行了1年多之後，土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳與建築材料中的鈣發生反應，生成碳酸鈣，結果，密封的建築內的氧氣含量從21％下降到14％。另外，建築內的植物因大氣成分失調而產量下降，養不活建築內的實驗員與牧畜，所以只好提前結束實驗。更加令人意外的是，「生物圈2」號運行3年後，其中的二氧化碳猛增到79％，足以影響人體生理的機能，其中的原因目前尚未查清。

1996年1月1日，哥倫比亞大學接管了「生物圈2」號，模擬出一個類似地球的、可供人類生存的生態環境的研究仍在繼續。

居住艙的各種構想

月球基地居住艙，像地球上的房屋一樣是人生活居住的地方，由於月球的特殊環境，它的建造不僅非常重要而且復雜。隨著月球基地規模不斷發展和擴大，航天員人數越來越多，居住艙的建設任務也越來越重。科學家們提出了各式各樣的建設月球基地居住艙的構想。

預制艙

在地球上預先將居住艙製造好，然後用火箭和登月飛船發射到月面。

洞穴和溶洞式居住艙

月球溶洞是火山活動的結果，在溶洞中建造居住艙，能有效防止宇宙輻射的危害。在月面挖洞穴建居住艙，也能有效防止宇宙輻射的危害。

掩埋式居住艙

在月面上開鑿一條隧道，在隧道內建設居住艙。當在月球基地附近找不到溶洞的情況下，可以採取這種方法。

混凝土居住艙

建設居住艙的混凝土，是在月面利用月球岩石生產的。用混凝土建設居住艙的最大好處，就是堅固耐用。

復合材料居住艙

可以在月面直接生產玻璃纖維增強復合材料，用以製造月球基地居住艙。

金屬居住艙

從月球礦石中提煉出鋁、鐵和鈦等金屬，然後製成建築材料，再用這些材料建造居住艙。

充氣式大圓球居住艙

1990年，美國提出了一個大型月球基地設計方案，月球基地的居住艙是一個直徑16米的大圓球，可供12名航天員在裡面生活和工作。

居住艙總容積為2145立方米，可供使用的面積為742平方米。

整個居住艙是一個充氣結構，艙壁分2層，內層是一種多層不透氣的氣囊結構，氣囊內可以充氣。外層用高強度材料製成，並塗有防熱層。居住艙用1米厚的月壤覆蓋，作為防輻射屏蔽層。整個艙壁結構和防輻射屏蔽層由12根柱子支撐。居住艙從下到上分為5層：最底層安裝環境控制和生命保障系統，一部分作為月球基地的儲藏室；第二層為基地實驗區；第三層為基地控制區，與氣閘艙相通；第四層是航天員工作區；第五層是最上層，為航天員生活區。在居住艙的外邊，還有一個貨物進出站，由加壓艙與居住艙相通，是儀器設備進出居住艙的通道。

日本科學家的奇妙想法

日本科學家打算在月球表面的月壤層上挖一條深約5米的溝，溝內放入一個直徑3米的圓筒形加熱器，然後在加熱器上面蓋上厚約2米的月壤。當加熱器把月壤加熱到1200攝氏度時，月壤就會熔化成玻璃。移開加熱器，再進行類似作業，月壤熔化形成的玻璃冷卻後，會固結成一個堅固的外殼，殼底留下直徑3米的管狀空間，也就成了建造月球城的場所。無論是哪一種類型的居住艙，艙內都必須具備環境控制與生命保障系統。

創造人在月球上的生存條件

氧氣、水、食物和循環生態系統是人類在月球生存的基本要素。

在月球基地要營造一個像地球上一樣的生存環境，在這個環境里，有與地球上一樣的大氣壓力，有飲用水，有可供呼吸的空氣，還有適宜的溫度、濕度等人類生存所需要的基本元素。月球基地上使用的生命保障系統，也隨基地發展階段的不同而不同。初期基地的生命保障系統是非再生式的，基地消耗的氧氣、水和食物，要依靠地球的補充供應。此後建造的月球基地，生命保障系統是再生式的，即月球基地的氧氣、水或食物，都要靠密閉循環處理和綠色植物的光合作用來就地解決。

呼吸與飲用水

雖然月球表面沒有水又沒有空氣，但是月球的岩石里含有很多氧，於是科學家們提出了用月球岩石製造淡水和氧氣的設想。

美國科學家對「阿波羅」飛船取回的月球樣品進行了相關研究之後。提出利用月海玄武岩製取氧的工藝方法。這種方法利用太陽能提供熱源，在800攝氏度的高溫下，先用氫還原月海玄武岩中的鈦鐵礦獲得水，解決了水的問題以後，再通過電解水提取氧氣。

據估計，生產1000千克水，大約需要10000千克的鈦鐵礦。如果開采深度按40厘米計算，相當於開采220平方米的月海區。

最初用作還原劑的氫可從地球上運來，但生產開始後電解水獲得的氫可循環使用。

另據計算，一年只需要生產1噸氧氣，即可維持月球上10人一年的生存的需要。

還有一些科學家提出另外一種製取氧氣的方法。他們設想用甲烷和月球岩石中的硅酸鎂在高溫下發生反應，生產一氧化碳和氫。然後在溫度較低的第二個反應器中，用一氧化碳與更多的氫發生反應，還原成甲烷和水。最後通過電解水製取氧氣和氫氣；還原的甲烷可以循環使用。用這種方法製取氧氣，從理論上說只消耗月壤中的硅酸鎂，不消耗參加反應的其他物質，所以幾乎有用不完的制氧原料。

根據對「克萊門汀」號和月球勘探者月球探測器發回的探測結果分析，月球上可能存在水冰，並且存儲於月球兩極撞擊坑的永久陰影區內，一些科學家估計月球上水冰的總資源量約66億噸。一些科學家認為，如果月球確實存在水，人類對月球經過長期開發建設後，也有可能從月球極區提取水。

早期的月球基地的食物由地球供給，但永久月球基地則必須自給自足。

在月球上種莊稼

在南太平洋的某處海底，靜靜地躺著俄羅斯「和平」號空間站的殘骸，它搭載著一個由保加利亞製造的微型溫室。1999年，世界上第一代太空小麥正是在這個僅1平方米大的空間里問世的，從而揭開了在太空種植糧食作物的新紀元。

在太空種植糧食的嘗試幾乎是和人類探索太空同步開始的，科學家們曾經試圖用「阿波羅」飛船從月球帶回來的泥土培育植物。從1975年起，每一次前蘇聯飛船升空，都會帶著一個苗床。然而，在天上種地並不像在地面那麼簡單。美國的地球生態學家傑伊·斯基爾斯說，失重會影響植物根系向下生長；不同的光照條件和空氣分也會干擾植物的成長；沒有了昆蟲，授粉也無法進行。

盡管人類曾經在非糧食類作物的試驗上取得了一些進展，但真正在太空種植糧食獲得成功是在20世紀80年代，前蘇聯聘請保加利亞為其建造了搭載「和平」號上的實驗用溫室之後。到了90年代初，航天員成功地在這個40厘米高的溫室里種出了萵苣和蘿卜。從1995年開始，美國和俄羅斯科學家們嘗試種植小麥。4年後，他們的努力終於得到了回報，1999年收獲了第一代太空小麥。

第一代508粒太空小麥收獲後被再次播種，並在當年結出了第二代太空小麥，每一粒都有第一代的2倍大。科學家們認為，太空的生長環境有助於提高作物產量，增強抗病性。他們將研究糧食在太空中的其他用途，使其在人類太空生活的各個方面都能發揮作用，最終幫助人類實現向其他星球移民的宏偉計劃。

國際空間站升空後，美國和俄羅斯的專家又開始了空間植物研究。在國際空間站上的作物實驗裝置里，航天員栽種過豌豆和日本洋白菜，其中豌豆種植實驗已成功收獲了4次。從2004年11月開始，國際空間站上第10長期考察組成員——俄羅斯航天員薩利占·沙里波夫和美國華裔航天員焦立中在國際空間站上栽培日本洋白菜、水蘿卜和第四代豌豆；2005年他們的接班人繼續照料所種的蘿卜。這些研究將幫助確定最佳的土壤成分和研製可以用於更大太空溫室的工藝，其中包括可在行星間飛船中使用的溫室和月球基地上的大型溫室。

在太空失重條件下，植物種子發芽率更高，生長更快近幾年來，科學家空間站上進行了大量的生物學試驗證明在太空失重條件下，植物種子的發芽率更高，生長更快，開花或抽穗時間更早。也對一些動物進行了試驗。

在空間站里果蠅能像在地球上一樣交配、產卵、繁殖後代；蜜蜂會築巢，蜂王照樣生兒育女。科學家們還在空間站採用「營養液」，對培育農作物進行了不少實驗研究。

月壤中有農作物所需的多種元素，但缺乏氮、鋅、硼等農作物所需的微量元素。

科學家們設想在月球上培育糧食和蔬菜，首先要建造由特殊材料構成的月球溫室，其次要有人造陽光，另外還要使用含有鉀和鈣等成分的特殊液體養料，先在基地內進行試驗。然後擴大規模，科學家還在研究用化學物理方法合成氨基酸，如培養蛋白質較高的小球藻，來制備航天員食品。食物在月球上是可以解決的。

循環生態系統

建設永久性月球基地、月球工廠或月球村，需要解決封閉循環生態系統問題，以便能夠提供給人體長期所需的食物、水和空氣，並長時間保持良好的生態環境。

科學家在國際空間站的實驗表明。在發光二極體的光照下，植物能夠進行正常的光合作用，釋放出氧氣。人可以吸入植物釋放出的氧氣，呼出二氧化碳，為植物進行光合作用提供條件。植物通過光合作用又將光、二氧化碳和水轉化為碳水化合物並釋放出氧氣，碳水化合物可作為人的食品。同時，人類排泄物在微生物作用下可形成降解物，其中的養分可供植物生長，這樣就可以形成一個人造的「小生物圈」，為建立密閉的循環生態系統提供條件。

人類在月球上的生活是可能想像的

王綬琯，天文學家。1923年1月15日生於福建福州。1980年當選中國科學院院士，歷任中國科學院北京天文台研究員、台長、名譽台長；曾任中國科學院數學物理學部主任、國家科委天文學科組副組長等職。開創了中國的射電天文學觀測研究領域，也是中國現代天體物理學的主要奠基者之一。1993年，由紫金山天文台發現的國際編號為3171號的小行星，被正式命名為「王綬琯星」，以示對這位中國天文學者的尊敬。

以下是王緩琯院士關於人類登月的答問。

問題：奔月是神話嗎?

王綬琯：20世紀的天文學發生了前所未有的飛躍。人類第一次能夠用完全科學的語言來描述宇宙從大約120億年前誕生一直演變到我們今日所見的大千世界的歷程。這一方面得力於20世紀中期各種技術的高速發展。以往天文觀測憑借的望遠鏡，雖然威力愈來愈大，但觀測所及僅限於天文目標發來的光(人的眼睛能反應的「可見光」)所帶到的信息，而20世紀中葉射電天文手段的成熟，使日常觀測范圍延伸到了天體的無線電波；到了後葉，藉助於航天技術，空間天文手段的發展已使包括紅外射線、紫外射線、X射線、γ射線的各種天文信息盡收眼底；目前，各種天文手段上投資數億的設備已在陸續投入觀測工作；人們可以期待這幾十年裡新一代的天文設備將到月亮上安居。奔月將不再是神話傳說，月宮里的嫦娥將不再寂寞。

宇宙之大，天體之微弱與繁多，使天文觀測手段的發展舉足輕重。但是歷史上天文學科的前進總是靠觀測和理論「兩條腿走路」的。20世紀天文學的理論進展得益於它的前沿研究與同時代物理學前沿的交叉和融合。最重要的是恆星演化理論形成時與當時的原子物理和核物理的結合以及「大爆炸宇宙學」(一種說明宇宙起源於一次「大爆炸」的理論)與廣義相對論和高能物理的結合。這些理論解釋了觀測結果，提出預測、向觀測挑戰並接受觀測的挑戰。

問題：「宇宙起源於大爆炸」已經被世界公認了嗎?現在對於宇宙到底有多少有定論嗎?王綬琯：「大爆炸宇宙學」的實測根據是哈勃1929年發現的遠方的星系都在退行(朝離開我們的方向飛馳)，而距離我們越遠的退行越快的現象。這可以用宇宙在膨脹來解釋。理論上，「膨脹宇宙」得到愛因斯坦的廣義相對論的支持。認定了宇宙在膨脹，就可以認定它在開始膨脹時是一個密集的小點，並可以認定是一次「大爆炸」啟動了膨脹。

問題：有外國的媒體報道說，美國科學家的研究成果表明微生物的生命力極強，遠遠超出了人們的想像，它們完全有可能在外太空惡劣的環境中生存，因此，我們能不能做出一個大膽的猜測，在地球之外有所謂的「外星人」的存在，或是更高級的太空生命的存在?王綬琯：在科學界有這樣一個合理的思想，就是說在地球之外還有許多和地球類似的行星，擁有和地球類似的環境，有生命體的存在並慢慢滋生，慢慢演化。一個老問題是，最原始的生命物質究竟是地球上自己產生的還是從外界掉下來的流星或彗星上攜帶來的，天文學上幾十年來一直在觀測宇宙空間中雲塊和一些星體的外層來尋找復雜的分子，這方面的進展使科學家期望能夠發現更復雜的、比如說氨基酸之類的分子，雖然現在還沒有找到。另一方面，20個世紀50年代就已經有人做過這樣的實驗，在實驗室中模擬一個早期地球的環境，把一些「原料」放在一起，在紫外線照射下形成一些可能用作生命的原材料物質。這樣種種類型的課題都值得探索。目前對於在空間中形成低級的生命原材料的探討當然是值得注意的。

至於地球之外的外星人問題，我們現在能想像的高級生命最好是在和地球相似的行星上找。我們的銀河系范圍大約在10萬光年，含數以千億計的恆星。如果我們設想若干萬個恆星中有一個帶有一顆與地球相似的行星，而上萬個這樣的行星中有一個存在著高度文明的生命，這種假設應當說不算離奇!不過所有的恆星離我們都很遠，最近的也有4光年，要想和它們周圍的行星上的智慧生物溝通是很困難的。假設我們向一顆離我們1000光年的行星發一封電報，電報的往返就要2000年!如果從那邊派一個飛行物到地球訪問我們，即使用5倍光速的推進器也需要2000年才能到達。何況從那邊看我們是我們這里1000年前的情況，只不過是無數個極暗的天體中的一個。

問題：報紙上常常說哪兒又發現了什麼不明飛行物之類的東西，你是怎樣看待這些事件的?王綬琯：這些東西人們看到了我都可以肯定。但是方才說過，說它們是從外星來是不可能的，我個人甚至不主張把這種設想放進科幻小說里邊，提得太多了往往會誤導人們以為真的有這樣的東西。我覺得給它們這個「不明飛行物」的名字起得非常好，「不明飛行物」完全可以存在，因為「不明」，就應當研究，研究出來了再下結論。過去有的「不明飛行物」其實是氣球之類常見的東西。我們鼓勵大家在看到這樣的東西的時候盡量把它記錄下來，然後來研究到底是什麼。

問題：人類的登月計劃的實現起到了什麼作用?王綬琯：很早以前人類就有這樣的願望，幻想能登上月球看一看。美國「阿波羅」登月實現以後，人類第一次到月球上走了走，並采了一些樣本回來。下一步的計劃當是較大規模地在月球上逗留。我想，既然現在科學技術把人送到太空去生活個一兩百天都可以，那我們也可以想像將來能在月球上搭一個大艙，去那兒工作。當然，說到更遠一些，還可以到那裡度長假，休息幾天。目前的登月計劃主要是做科學探索，你要是等到幾百年以後，可能就會變成經常去月球旅遊了。去年一項研究認為月球上有可能有大量的水，這是很關鍵的，解決了水的問題，人類在月球上的生活是可以想像的。我們國家也在進行非常認真的研究，也有一個非常扎實的研究隊伍在做努力。

問題：世界上的登月計劃進行到哪一步了?王綬琯：世界上到目前為止已經實現過在月球上的著陸。現在難的是做成一些大項目，比如需要搬家什麼的，成本非常高昂。如果想在月亮上做一個天文觀測台，放一個大的望遠鏡上去就得去一次，如果這個天文台需要放五架望遠鏡的話就得上去5次，沒有巨大的投資是做不成的。每個國家都可以有登月球計劃，做各種研究。當然這也表現了一個國家航天技術上的水平。

知識點

「和平」號空間站

「和平」號空間站是前蘇聯的第3代空間站，亦為世界上第一個長久性空間站，站上長期有人工作。「和平」號空間站的軌道傾角為51.6度，軌道高度300~400千米。自發射後除3次短期無人外，站上一直有航天員生活和工作。

「和平」號空間站原設計壽命5年，到1999年它已在軌工作了12年多，除俄羅斯的航天員外，還接待了其他國家和組織的航天員，他們在「和平」號空間站上取得了豐碩的研究成果。但由於「和平」號設備老化，加之前蘇聯資金匱乏，從1999年8月28日起，和平號進入無人自動飛行狀態，准備最終墜入大氣層焚毀，完成其歷史使命。

Ⅷ 地面如何建造太空模擬倉的失重環境有能體驗太空失重環境的地方嗎

地面如何建飛機上或者水裡。飛機和水裡體驗太空失重環境。

讓飛機上長到一萬多米的高空，然後以每小時650千米的速度急速向下俯沖，這時，重力全部轉化為向下的動力，飛機上的乘員就會在20－30秒的時間內，體驗到失重的滋味。

若要學會在太空中工作，特別是修理衛星或組裝大型構架等復雜的操作，就必須在水中的模擬失重環境里進行。接受訓練的宇航員潛入水中，利用水的浮力來抵消重力。

為了確保浮力等於重力（此時使重力等於零），還可以給宇航員向下繫上鉛塊或向上繫上泡沫塑料，這樣，宇航員便會處於失重狀態，要給宇航員練習的其他器具也可以採用類似的處理，使其失去重量，懸浮在水中。

(8)如何創造出一個太空環境擴展閱讀：

模擬器的主艙內可由真空抽氣裝置抽成13.3～1.33毫帕（10～10毫米汞柱）的真空。主艙內靠近艙壁的地方設有塗以高吸收系數黑色塗料的液氮板和氦板（深冷阱），使艙溫降到100K以下，來自被試對象的熱輻射基本全被其吸收。

太陽模擬器在艙內形成一個以平行光對被試對象均勻投射的輻照空間。航天員可以坐在置入主艙內的航天器座艙里或者航天員穿著防護服(航天服)、配帶個人生命保障系統直接暴露於主艙的模擬空間環境中。

有些較小的模擬器主艙內的壓力為133帕（1毫米汞柱）或13.3～1.33帕（10～10毫米汞柱）。就氣壓因素生理影響而言，266帕（2毫米汞柱）壓力已與高真空無差別，所以都須給予充分防護。

在大高度下迅速減壓缺氧，人的有效清醒時間只有十幾秒鍾。因此模擬器的工程設計、生物醫學指標和試驗程序都必須由工程和醫學部門密切配合考慮，以保證正常情況下人體試驗的安全性，並在緊急情況下能順利救援。

Ⅸ 太空的環境是怎樣的

宇宙航行是以整個宇宙空間為活動環境的，因此，我們必須對宇宙環境有一定的了解，就像汽車司機要了解道路環境，登山運動員要了解山地環境，航海人員要了解海洋環境一樣。

在人類進入太空以前，對人才環境只能進推測和理淪研究。與人類對飛天的嚮往一樣，人們構想了美麗的「天堂」，便有「上有天堂，下有蘇杭」的比喻。現在我們知道，如果「天堂」是指太空的話，就生存環境來說，那是極大的謬誤。

自宇宙大爆炸以後，隨著宇宙的膨脹，溫度不斷降低。雖然隨後有恆星向外輻射熱能，但恆星的數量是有限的，而且其壽命也是有限的，所以宇宙的總體溫度是逐漸下降的。經過100多億年的歷程，太空已經成為高寒的環境。對宇宙微波背景輻射（宇宙大爆炸時遺留在太空的輻射）的研究證明，太空的平均溫度為一270。3℃。

宇宙環境對人類生存影響很大。太陽輻射是地球的光和熱的主要源泉。太陽輻射能量的變化會影響地球環境。如太陽黑子出現的數量同地球上的降水量有明顯的相關性。月球和太陽對地球的引力作用產生潮汐現象，並可引起風暴、海嘯等自然災害。太陽的短波紫外輻射對有機體的細胞質有損害作用，幸而大氣層對所有小於2900埃波長的紫外輻射有遮蔽作用。地球也受宇宙射線的影響。一些遺傳學家把地質時期的某些生物突變歸咎為這種離子輻射。但它在一般含量水平下對生物體的直接影響，現在還不清楚。太陽輻射的紫外線、X射線的強度變化,會影響地球上的無線電短波通信。

隨著航天事業的發展，人類開始進入宇宙環境。飛行器在升空過程中,人體在超重的影響下,活動受阻，呼吸困難，血液循環減弱，並會引起精神失常，甚至死亡。飛行器進入軌道後，人處於失重狀態，不能自由支配自己的行動。神經系統失去平衡，會造成操作錯誤。在失重的影響下，尿中鈣含量增高。宇宙空間沒有空氣，聲音不能傳播，即使是相距很近，也不能對話。宇宙環境缺氧、低壓，充滿各種對人有害的高能宇宙射線，宇航員必須穿宇宙服。宇宙環境雖有壯觀的太空星象使人感到新穎和興奮，但毫無人間氣息。

研究宇宙環境，是探索宇宙環境的各種自然現象及其發生的過程和規律，人類的空間活動同宇宙環境之間相互作用的關系，人和生物在空間飛行條件下的反應等，以便為星際航行、空間利用和資源開發提供科學依據。

6．宇宙在不斷的膨脹

夏日夜空，繁星閃爍，不禁使人陷入對宇宙的遐想之中。20世紀10～20年代，天文學家發現遠星系光譜線的頻率隨著它離我們距離的遠近而有規律地變比，即譜線紅移。1929年哈勃總結出譜線紅移的規律是：對遙遠星系，紅移量與星系離我們的距離成正比，比例系數H叫哈勃常數，這紅移叫宇宙學紅移。此後，在紅外及整個電磁波波段都觀測到了這個規律。它被解釋為是由星系系統地向遠離我們的方向運動時的多普勒效應產主的。這就像火車遠離我們行駛時汽笛的聲調（即頻率）比靜止不動時的聲調更低一樣，由此得出星系都在做遠離我們的運動，離我們越遠運動速度越快的結論。這就好像是摻有葡萄乾的麵包在烤箱中膨脹起來一樣。這個模型叫宇宙膨脹模型或大爆炸模型。近年來在宇宙膨脹的基礎上又提出了爆脹宇宙等多種改進模型。

從宇宙膨脹的觀點出發，利用哈勃公式反推到過去宇宙中所有天體應該聚集於一點，由於某種原因在它內部產生了"大爆炸"。誕生了現在的宇宙，從而得出了時間是有開端，空間是有限的結論。宇宙從大爆炸到現在究竟經過了多少時間，即宇宙的年齡是多少，這取決於哈勃常數H的大小。最初哈勃常數僅500（公里／秒／百萬秒差距），這樣算出的宇宙年齡比地球的45億年的年齡小很多。以後改為50～100之間。若取100，宇宙的年齡只有100億年，而銀河系的球狀星團的年齡是150億年，矛盾很大。若取50，宇宙年齡為200億年，矛盾不那麼明顯，因此被大爆炸宇宙論者所贊同，但在觀測上，這個數值有些勉強。究竟是多少，一直沒有定論。近年來用哈勃太空望遠鏡觀測的結果傾向於取80。這樣算出的年齡為120億年，矛盾還很明顯。宇宙將來是一直膨脹下去還是又收縮回來，這要取決於宇宙的平均密度。而宇宙平均密度究竟是多少目前還不能確定，因為觀測的距離越遠，平均密度越小，下限有沒有還不能確定。1965年發現了宇宙空間的2。7K微波背景輻射，被大爆炸論者解釋為大爆炸時期的光經過上百億年後的遺跡，是大爆炸宇宙的一大證據，但這種解釋並不是唯一的，因為宇宙空間中充滿介質，2。7K微波背景輻射具有黑體輻射的性質，可以解釋為宇宙空間中介質發出的溫度是2。7K的熱輻射。

仔細分析起來，問題可能出在將光譜線的紅移都解釋為星系運動的多普勒效應上。過去，人們曾用多普勒效應解釋了銀河系內恆星的光譜線移動，從而成功地確定了星系內存在自轉現象。但現在天文觀測中卻發現一些紅移現象，若用運動的多普勒效應解釋就存在許多困難，這促使人們考慮到必然還有其他機制能產生紅移，這里列舉幾種觀測結果。

1.多普勒效應對同一個天體，其紅移量與光譜線的頻率無關，因此觀測每個星系中不同譜線的紅移量，比較它們是否一致，就是鑒別紅移是否由多普勒效應產生的一種依據。如果一致，就表示有可能是由多普勒效應產生的；如果不一致，就肯定它至少不完全是由多普勒效應產生的。1949年威爾遜對星系NGC4151的觀測結果表明，雖然不同頻率的紅移量差別不大，但也超出了觀測的誤差范圍，頻率越高，紅移量越小。這樣至少可以認為宇宙紅移不完全是由多普勒效應產生的。

2.從太陽中心到邊緣各點發出的同一種譜線，在扣除了各種已知的運動效應後，越靠近邊緣的地方紅移量越大，在太陽半徑90％左右的地方，紅移量急劇增加。這意味著太陽上還有某種未知的因素在產生紅移。

3.先驅6號宇宙飛船發射的遙測信號中心頻率為2292兆赫，當飛船繞到太陽背面經過太陽邊緣時觀測到異常紅移現象。

4.類星體紅移量一般都很大，如果把這都歸結為多普勒效應，算出的距離一般在100百萬秒差距以上。由此推算出它發出的總光能力為銀河系的100倍；射電能為銀河系的10萬倍。

而由光變周期算出它的直徑只有一光年左右，這意味著類星體的輻射密度非常高，但目前一直找不到產生這樣高輻射密度的物理機制。有些天文學家認為，類星體的紅移中至少有一部分不是由多普勒效應產生的，因而類星體離我們的距離較現在推算的要近得多。

5.星系、類星體相互之間都有成協的現象，即這些天體兩兩或更多相距較近並有物理聯系。觀測表明，有些成協天體間紅移值相差較大，有些類星體光譜中的吸收線與發射線互不相同，而且不同的吸收線有各不相同的紅移值，稱為多重紅移。

既然這些紅移不能用多普勒效應解釋，那麼它產生的原因究竟是什麼呢。光在發射時固然有許多因素影響它的頻率，但宇宙中這么多天體都如此有規律地只隨著遠離我們的距離而變化，就難以理解了。光在它漫長的傳播路徑上經歷了幾億至上百億年的歲月，這期間必然比它在發射的一瞬間有更多的因素影響著它的頻率。現在人們了解到，在星系際空間中存在著星系際介質，它的密度在10E-29克／立方厘米以下。成分與銀河系的大致相同。除了有能對星光產生可見效應的星系際氣體、塵埃和固態物質、低光度星體外，還有大量的基本粒子。

據估計，星系間基本粒子的質量佔了整個宇宙總質量的絕大部分，它們是看不見的。

光與介質的相互作用是復雜的，介質不僅能吸收光，還能再發射光；再發射的光，其頻率不僅僅只是原有的頻率，還有其他的頻率，只是在原有頻率及其附近強度最大。其實，人們早已熟知光子在傳播過程中由於與介質的相互作用會逐漸轉變成低頻的光子。但過去人們認為這只會使譜線衰減而不會產生紅移。

由惠更斯原理知道，波前上所有粒子產生的子波疊加後能形成具有新頻率的平面波。新產生的頻率疊加在原有頻率上的結果，不像通常認為的那樣譜線會被平滑而消失，而是譜線被整體地移動，在遠距離傳播中，光的頻譜的變化就好像在譜卒域中傳播的波一樣。這里頻率域相當於弦，光譜的強度相當弦的振幅，一條譜線對應於弦上的一個波峰，弦上波峰的傳播對應於譜線在頻率域中傳播。這種新型的波叫頻域波。如果新產生的頻率電較原來頻率低的能量大於較原來頻率高的能量，頻域波向低頻端傳播，形成譜線紅移；反之，頻域波向高頻端傳播，形成譜線紫移。由實際經驗知道，通常總是低頻成分多於高頻成分，所以實際上常觀測到紅移。

星系際空間是充滿介質的，星光必須通過介質才能到達地球，所以光譜線必定會紅移，而且距離越遠紅移量越大，這與哈勃公式是一致的。對宇宙紅移來說，應先扣除介質產生的紅移效應，剩餘部分才可能解釋成多普勒效應，這是處理觀測數據所必需的步驟。但以前在得出膨脹宇宙模型時，並沒有做這件工作，扣除後的結果無非是3種情況：①全部扣完，宇宙是穩定的。②還有剩餘，宇宙是膨脹的。不過，這時膨脹速度要比現在認為的速度慢得多，宇宙的年齡也比現在算出的大許多。③是負值，宇宙正在收縮。由於我們目前對宇宙空間的情況了解甚少，雖然對地球上的介質與波的相互作用知道一些，但畢竟對在星系際空間中實際發生的情況知道甚微，也許還有些重要的相互作用沒有認識到，介質產生紅移扣除的結果很難認為是已經完成。也許我們應當反過來，即從宇宙紅移來反推星系際介質的情況，這是因為，我們所看到的宇宙是有層次的，有行星、恆星、星團、星系，星系團，總星系等，它們的平均密度呈指數下降，這些都說明宇宙是不均勻的。地球繞太陽轉動，太陽繞銀河系中心轉動，銀河系繞本星系團的中心轉動，星系團又繞以宇宙背景輻射所表徵的經過平均後的星系際空間的介質運動，宇宙也不是各向同性的。這是我們所能看見的最遠的宇宙的情況。

大家知道。對於一個引力系統來說，只有具有一定的角動量（旋轉）才可能維持比較穩定的結構。因此，我們觀察到的宇宙是比較穩定的，可以認為宇宙紅移主要是光通過星系際介質時的頻域波。正如上面談到的，宇宙是膨脹的，穩定的還是收縮的，要扣除星系際介質的效應後才能確定。而扣除介質的效應需要對星系際介質有較詳細的了解，這在目前還難以做到。也許應該從我們所觀測到的宇宙是較穩定的旋轉系統出發，用紅移資料來反推介質的情況。人類就是這樣在不斷探索中來認識宇宙的。