演讲科学家：蒋红涛（Jonathan H. Jiang），美国加州理工学院喷气推实验室工程与科学部首席科学家

特邀嘉宾：朱进，北京市科学技术研究院科学传播中心首席科学家、北京天文馆馆长、北京古观象台台长、国际天文学联合会小天体提名委员会委员。

时间：2018年12月23日

地点：中国科技馆206报告厅

“科学连线”是由中国数字科技馆和《环球科学》杂志联合推出的前沿科学系列讲座，主办方将邀请世界知名科学家通过视频连线或现场演讲的方式，为现场观众带来精彩演讲。同时，主办方还将邀请一位国内学者作为特邀嘉宾出席，与国外知名科学家对话，帮助观众更轻松、更深入地理解前沿科学。

每一期活动结束后，我们都会上传科学家的演讲视频，整理科学家的演讲实录，供广大科学爱好者观看和阅读。下面是科学连线第四期的演讲科学家蒋红涛教授的演讲内容。

主题演讲部分：

非常感谢。大家如果要是能够听得清楚的话，请举下手，我看看是不是能听清楚我演讲。非常高兴，特别是朱进馆长曾经在大学里头是我的同学。我实际上11月份刚刚去过北京天文馆，所以说还是很熟悉。今天非常荣幸跟大家分享一下我们现在搞科研这些情况。我这个题目可能比较大，叫做地球、火星还有空间探索。首先我要说一下，因为大家都很关心洞察号探测器。实际上我刚刚从控制室回来。现在洞察号实验还没有正式开始。最近一段时间，在飞机起飞之前，飞行员要检查一下，看看这个飞机是不是各个地方正常。我们把所有的仪器都给仔细检查了一遍，而且给自己拍了好多照片。这个洞察号探测器实际上是首次人类首次研究火星内部结构的一个探测器。它是今年5月5号发射的。

在发射之前，实际上我们用了很长时间，大概是三五年的时间，不仅制作这个仪器、设计这个仪器而且做各种各样的测试。这个你可以看到，这个是我们在实验室在发射之前，大概在2017年12月份的时候。你看这个地面是模拟火星表面这个地面结构，也有石头、山丘等等。所有的仪器都要认真地检测一遍。当时非常忙。这是一张白天的照片。第二张是一张晚上的照片。我们白天黑夜都是干。你可以看到，这个是我们把这个星震仪放在地面上看它是不是能够在地球上正常工作。加州地震比较多，各种各样的小地震比较多。通过这个检验，要保证这个仪器确实能够正常工作。

刚才我说了是5月5号发射。5月5号发射的时候大概地球离火星的距离，你看中间这个蓝的是地球，这个是火星，大概是5000万公里。但是发射的时候就像打靶、打飞机一样，你不能瞄准这个飞机，因为这个火星是在转的。火星围绕太阳转一圈大概是两个地球年。这个地球围太阳转一圈是一个地球年。所以我们发射的时候是沿着这个轨道进行发射的，英文是TCM，Trajectory Control Maneuver，是做轨道调整。也就是说我们发射以后要不断地做轨道调整。6个月之后，也就是半年之后，地球已经飞到这块来了。火星大概是在这个地方，所以说这个轨道你要事先算好。我们这个实验室是反复计算而且从靠近的时候。在逐渐靠近的时候，要逐渐做轨道调整。越靠近的时候，轨道调整的次数就越多。要击中火星非常不容易，因为你从地球上看火星它就是一个点。但是这在天体力学上可以精确计算。而且这次发射和过去的还不太一样。就像现在好多飞机在飞行的时候它都有摄像头。我们这个飞船在飞行的时候，它也有摄像头。但是离开地球之后，大部分时间你把摄像头打开都是一片漆暗，就是一片黑暗，其实什么也看不见的。快要飞到的时候你看下面一张图。这个是在飞船上一个摄像机拍的。你看中间这个这隐隐约约的点就是火星，离火星大概还有两个月的距离的时候你就能拍到。再下面一张图，这个是马上就要进入火星轨道了。离火星大概还有几天时间。这个摄像头，右边这个是太阳能栅板，这个是火星。再下面这张图，这次我们还有一个新技术。这个新技术是什么呢？这个母舰，飞船的母舰，它带载了两个小的子舰，叫做Cubesat，立方体星。下面这张图你可以看得更加清楚。这个立方体星实际上是不带动力的。它没有喷气推进。快要进入大气的时候就把这个立方体给扔出来。它的唯一作用是，不断地跟母舰联络之后，能够精确知道母舰的方位。学数学的都知道，如果有三个点就可以精确确定它的方位，这是第一次。过去我们在火星表面着陆的时候，实际上也可以计算方位，但是是依靠在这个火星轨道上旋转的火星卫星，也就是人造卫星来做的。这次是通过这个两个子舰放出去之后，可以在着陆过程中，每时每刻都可以非常精确的知道它的方位。大家看电视的时候也是看，这是着陆之后，11月26号着陆之后拍回来的第一张照片。第一张照片里可以看到镜头非常脏，因为着陆的时候上面蒙盖了好多尘埃。然后大概花了一天多的时间把这个镜片给它清理干净。清理干净之后，这个是一天之后发的一张照片。可以看到非常清晰。

下面我们把洞察号所载仪器，概详细介绍一下。这个是洞察号的着陆器。这个着陆器，我先从这边开始来讲。这里有两个小的天线。这两个小的天线，这边一个，这边一个。这一对实际上是旋转方位和内部结构测定天线。它通过无线电传播的微扰扰动，也就是说火星像地球一样它会自转，同时它也会围绕太阳进行公转。但是如果它的内部不是像死板一块，比如说它有壳、有幔、也有核的话，就像鸡蛋一样，它会有轻微摆动。通过对这个摆动方位测定研究，对摆动振幅的研究，我们能够推算出来火星的内部结构。这就是这一个。

再往左边看，这个是星震仪。星震仪就像一个听诊器，给它放在火星表面之后，放在地面之后，静静地等。如果火星像地球一样，它是活动的，它经常有些像地震的，那么通过对地震波传播研究也可以知道火星内部结构。这个比如说像地球一样有地壳，还有地幔、地核。假如要是在另外一个地方，有一个地震波传过来之后，这个地震波会分成好几波。它这个到达速度、到达的时间都是不一样的。它有直接到达的，还有反射到达的，还有衍射到达的。它如果有壳，一层层的，它不同层面会进行不同的反射，所以它到达速度不一样。所以这就是星震仪。

再往上的这个地方可以看到有两个摄像头：一个摄像头的是在这个机械臂上，还有一个摄像头是在这个底盘上。这样的话所有的地方都可以看得一清二楚。再往上这是机械臂，这个机械臂是360度各个方位都可以看到。然后上面有一个像杯子一样的东西是温度和风力传感器，这就像我们气象站测风力和温度基本上原理是一样的。再往这边看这是太阳能栅板，有两个太阳能栅板，吸收太阳能变成电能，提供能量的。最后这个叫做热流探测器，热流探测器实际上是一个管子。这个管子分节，探索温度，它要逐渐插到地下五米处。所以说是在5米、4.5米、4米，在不同地方可以测量这个温度差别。这样的话，测量时间，还有温度，可以测出它到底有没有热量流动。

刚才我说了现在是在做准备工作。在做准备工作的话，最主要的准备工作就是照相，到处照相。可以看到这个是机械臂照的一个像，这个是几天以前，这个是太阳能栅板。这个像杯子一样的，是温度和风力测定器。

这张照片，这个是地震仪，这个是地震仪的盖子放在旁边。这个机械臂在移动的时候，在底盘上有相机也在照相。这是另外一张照片，这是侧面，也是在那边平台的一个照片。

实际上我们大概照了二十多张，选了十一张，给自己做个selfie，就像给自己拍一个自拍像一样。在照相过程中，在12月7号的时候，这个星震仪不仅可以探测地震波，它也可以测到风吹过探测器的声音。这个是火星表面刮风的的声音，这是真实记录下来的声音。下面这张照片是最近的 19号，我这边实际上是22号大概是前天。前天的时候机械臂终于把星震仪放在地面。这个放在地面，实际上是今天上午10点，我们已经把那个盖子给盖上了。也就是说从现在开始，今后的几个星期如果有星震就会报导。大家注意新闻啊，如果要是听到火星上面像地震一样，就无论大小，小的也行，大的也行，只要记录到了这就是非常有意思的事情。这也是拍一张照片。这个的话是几天之前我们选了十一张。它拍了各种各样的照片拼在一起，这就是一个自拍像，就好比你拿手机拍自拍像一样。它这个仪器比较大，而且它机械臂并不是非常长。所以你这个自拍像并不是一张就能拍出来，我们选了十一张拼在一起，拍了这么一张自拍像。关于洞察号我先讲到这里。在今后几个星期到几个月一两年的时间内，我们要有新发现马上会给大家做报道。我下次再到北京天文馆要有什么新发现，我可以当场告诉你们。

接下来的话，我想给大家介绍一下我们这个实验室。刚才说了这个是洞察号是我们实验室控制的，就是说这个实验都是我们实验室来设计的。这个实验室实际上离我家非常近，我每天大概是走路上班，而且旁边还在一个徒步线路，可以爬山。下次你们到洛杉矶访问的时候，欢迎到我们家来玩，我可以带你去看。这张照片实际上是我拍的，就在我们附近。就拍了这么一张照片。我现在所在的位置实际上是我带学生的一个办公室，是在七楼。我现在就在这个窗口里边，后面这个窗口，这个窗口就在这里。我每天走路上班的时候，快到的时候可以看到一个石碑，上面是喷气推进实验室，这个实验室实际上是属于加州理工学院。美国宇航局有好多实验室，都是私立或者公立大学来管理。

等于说美国宇航局提供经费，加州理工学院管理这个实验室。这个实验室创建是在1936年。刚我说加州理工学院来管理这个实验室，加州理工学院非常有名。下次你们来的时候，可以到加州理工来参观，特别是中午可以带你去吃饭的时候，经常，基本上每次去，你都可以看到一个诺贝尔奖获得者。这个是常有的事情。这个加州理工学院，我们总共拿了三十九块诺贝尔奖。这个实验室最出名的是搞实验物理，实验科学。这个物理包括化学、实验化学，实验科学。我们这个实验室拿到第一块，1923年罗伯特·密立根。学物理的都知道，有密立根油滴实验。这就是密立根。去年2017年，有两个诺贝尔奖获得者拿了物理学奖。他们是引力波，发现引力波。这也是这个也是实验物理上的一个重大发现。这个搞科学有两种方式，一个是理论研究，还有一个是实验研究。加州理工学院最擅长的，包括我们实验室，是搞实验研究。这个理论研究的话，你可以去普林斯顿。在普林斯顿有一个高等研究院(Institute of Advanced Study)。那是爱因斯坦呆的地方，那是搞理论研究最出名的。

这个实验室刚才我说的是1936年。实际上1936年并没有这么多的设备。这张照片据说是钱学森拍的。这个在1935年、1936年的时候，只是一帮学生喜欢搞火箭实验。开车，开个大概十公里左右，到一个荒无人烟的地方做火箭试验。你看这张照片，这些都是学生，中间这是一个教授。中间这个管子是一个小火箭。他们在做这个火箭实验，那时候非常简陋。刚才我提到的这张照片，据说是钱学森拍的。钱学森如果你要到加州理工学院那个网站上你可以找到department of aerospace找到钱学森的生平。钱学森曾经是加州理工学院教授。同时，他也是喷气推进实验室的奠基者之一，非常有名。在1958年的时候，当时美国发射了第一颗人造卫星，是我们这个实验室发射的。

这个人造卫星是我们实验室研制，而且是第一次在苏联1957年10月份发射之后美国的第一颗人造卫星。是试了好几次都是失败的。然后我们实验室说：呀别试了，我们来发射一个。这个当时是1月30号，也就是1958年1月30号发射升空。听讲观众席上我刚才扫了一眼，基本上都是年轻人。我看你们大概都是，至少是八零后，可能还有好多九零后，零零后、一零后可能都有。可能你们没有注意到，在美国的五六十岁的人，人人都知道我们这个实验室。我大概简单介绍一下，看下面这张照片。在1958年的时候，我们实验室发射了第一颗人造卫星。在1961年的时候，我们就有探测器去了月球。1962年的时候有探测器去了金星。1964年的时候有探测器去了火星。1966年的时候，有一个软着陆，第一次在月球表面软着陆。这个着陆器是我们实验室生产的。1976年的时候，第一次在火星表面软着陆成功。这也是我们实验室生产的。

最有名的是1977年发射了一个旅行者号飞船。当时发了两个，一个是旅行者一号，（另一个是）旅行者二号。这已经飞出太阳系了。1989年的时候，曾经我们有一个伽利略号飞船，是探测木星的飞船。1997年还有一个土星飞船，1986年是一个木星飞船。在1990年的时候，还有一个是探测器，专门探测太阳。所以在五六十年代，基本上每个星期，看报纸头版头条，都是加州理工学院。老一辈的人他们都记得非常清楚。如果到我们加州理工学院去上网的话，可以看到我们叫做vision，这个中文我不知道怎么确切翻译。（翻译成）我们的目标、远见。你这个实验室到底是干什么，是什么目标，什么远见。你可以看到我们是探索空间。是为了科学发现，是为人类造福。这是我们的vision。这个实验室实际上是非常开放，所以说，在座的听众，在座的小朋友愿意到我们实验室来参观的，下次你们到了洛杉矶之后可以跟我联络。我可以让我一个学生把你领到实验室来参观。

这张照片大家可以看到，这大概是三年以前有一个冬令营，到洛杉矶来玩，他们就到我们实验室来参观了一天。这是办公楼最底层，我们叫做大厅的地方。我们实验室有好多车间。这个车间是生产卫星设备，生产卫星发送机等等。你可以看到我们实验室的博士后都在，这个工作场景，你都可以看到。这个是旅行者飞船的一个模型，跟真实飞船是一模一样的。因为我们这个实验室的规矩是，你每发射一个卫星，发射一个飞船，你要做一个拷贝。这个拷贝必须一模一样。因为你一旦发射之后，它离开地球之后，你就看不见摸不着了。万一出了什么事情，工程师就会研究这个拷贝，到底怎么修复它。你唯一能够修复的方式就是通过送个指令，就像你iPhone update似的，你upload一个软件，一个指令。这个比较近，你可以看到，这个是原子能发电器。这边都是摄像头。上面有个天线，是跟地球进行通讯联络的连线。它还带了一个盘。这个盘是70年代的技术，这个储存量并不是非常大。但是它记载了大概一百多种语言，还有声音、歌曲，都是来自地球的。还有包括我们地球人的一些基本科学，也放在这个上面。这个将来如果要是有机会，我可以专门给你们讲一次关于旅行者号飞船的故事。在今天我来不及多讲。它已经飞出太阳系了。一旦如果它要是这个失去联络之后，将来有可能在很久很久的将来，被外星人截获。被外星人截获之后，他们就会理解到，哦，还有个地球，有个太阳系。这个大体什么信息他大概会知道。咱们再往下看。这个是我们实验室的火星着陆器。世界各地只有我们这个实验室能够让探测器在火星表面成功着陆。这个是我们一个生产车间。这是我们的控制室。这个控制室大概有十几颗人造地球卫星，还有十几个太阳系探测器。就说是在太阳系当中各种各样的探测器都是通过这个控制室控制的。

在控制室外面有个主楼。主楼这个门厅，你看，这个小朋友，他们专门跑到这里来照张相。为什么跑到这里来照相呢？这上面有个标语。这个标语是我们实验室的座右铭。这是什么意思呢？Dare mighty thing，做宏大的事情，做伟大的事情，做前人没有做过的事情，这是我们实验室座右铭。这也是我们科学家和工程师的定义。好多人都会问。科学家和工程师是干什么的。作为一个科学家和工程师，你所要做的，就是做前人没有做过的事情，做伟大的事情，做宏大的事情。这个是我们实验室非常有名的座右铭。

我们实验室还有一个特征，就是我们实验室的移民非常多。像我，我就是从中国来的移民。据我们实验室统计，53%的我们实验室的科学家都是移民，都不是美国土生土长的，包括我们实验室主任。实验室的前任主任。Dr. Charles Elachi，他是黎巴嫩移民，是黎巴嫩出生、读书，后来到美国来读博士。他在我们网站上说，他说，你从哪儿来，从欧洲来，从非洲来，中东来，亚洲来，没关系。你是什么肤色的也没关系。什么有关系呢？是你的大脑和你的思想，是最重要的。这叫做美国精神。美国为什么在空间领域里遥遥领先，这是它的原因之一。这大概是两个星期以前另外一波学生，这是从台湾来的学生，来参观我们的实验室。

这是旅行者1号。我顺便说一下这个旅行者号，大概是两个星期以前，大家可能看到新闻，这个旅行者二号已经也飞出太阳系了。旅行者一号大概两年以前已经飞出太阳系了。旅行者一号现在离地球，一个billion是十亿，210亿公里。它的飞行速度大概是每小时56000公里。它在飞向一颗恒星。他要飞到这个恒星大概有17.6光年。它大概还需要四万年才能回到这个恒星。旅行者二号现在离地球的距离大概是160亿公里。它的飞行速度大概每小时6万多公里。当然，它的轨道是一个弧线。这么出去的。他还需要大概296000年的时间才飞到天狼星。这个天狼星离地球的直线距离大概是8.6光年。所以说，我们这一代可能看不到了，大概是我们的子孙、子子孙孙，在未来，如果人类还能存活的话，就能等到这一天。

下面的这张照片也非常有名。这张照片你看在这中间有一个非常小的一个苍白色的点，这是地球的照片。这个是旅行者号在冥王星轨道外面，快要飞出太阳系的时候回头最后给各个行星拍张照片。这是地球照片。从这张照片上感触非常深。你可以看到这个地球非常非常小。无论你是从从哪来的，你是从中国来的也好，你在美国也好，你在欧洲也好，在中东也好，在亚洲也好，在非洲也好，在南美洲也好，大家都在这个点上。就是无论什么都在这个点上。目前从我们对物理学的理解，大家可以看到好多科幻电影，星际大战，到星际旅行。而目前我们对物理学的理解，星际旅行还不太可能。既便我们以非常快的速度接近光速飞行，目前在技术上还是不太可能。从这一点来看，到星际旅行、星际移民，基本上还是不可能的。所以说我们现在还是被束缚在这个小小的尘埃上面，而且我们资源有限。这就是为什么我们要保护我们的地球，保护资源。将来等到物理学进一步发展之后，你们在座的听众可能有非常聪明的将来会成为物理学家，有可能发现有新的物理突破，星际旅行成为可能了，但是这个需要时间。可能需要一百年时间，也可能需要二百年时间，也可能需要一千年时间。所以在这一天到达之前，这个地球要非常好的保护住了。

好多人都认为这个星际旅行非常有意思，但是现实的话，并不是非常有意思。至少照我们现代的技术来看，比如说这个旅行者号已经飞出太阳系了，但是基本上旅行者号它为什么现在不拍个照片传回来了呢？因为现在我们还跟它有联络，这个照片什么都没有，一片黑暗。它现在是在黑暗当中。这个恒星与恒星之间的距离非常远，离我们最近的大概光都要走大概4.3光年。在这个之间是一片黑暗。刚才我说到我们验室生产的这个行星探测器。大家可能听说过哈勃空间望远镜。

这个望远镜，学天文的都知道，望远镜有物镜和目镜。这个哈勃空间望远镜那个目镜是我们实验室设计生产的。这个是目镜，同时也是一个相机，专门用来拍照。这个哈勃望远镜照了好多照片，你上网可以找到很多照片。我随便拿一张照片。这张照片实际上是在天空的一个角落里拍的一个恒星照片。这个曝光时间大概是十个小时。你可以看到满天星斗。这每个亮点都是一个恒星，有大有小。有大有小，也许它是有的距离比较远，有的距离比较近。颜色不一样，发蓝、发白的可能温度比较高，发黄、发红的温度比较低。如果你能够飞到非常远的地方看我们的太阳的话，我们的太阳是一颗黄颜色的恒星，因为它的温度，根据黑体辐射，发光最强是在黄光波段。它的表面温度大概是5700个开尔文，大概5700度。这是我们的太阳。但是观测恒星实际上在地球表面也能看到。但是你在北京可能看不到，因为城市灯光太严重。如果你到远郊区去，晴朗的天空之下，你就能看到星星。你要仔细观测的话，就会发现星星的分布是不均匀的。有些地方星星比较密，有些地方星星比较稀。这是因为什么呢？这是因为我们在一个恒星系统，叫做银河系。我们并不是在它的中间，我们是在银河系的最边上。所以你往某一个方向看，星星特别多。往另外一个方向看，星星特别少。刚才你看到这个照片是星星非常多的一个地方。如果你拿这个望远镜，对准一片黑暗天区。比如说你对准这个地方，在星星比较少的地方，你长时间曝光，曝光十天比如说，就是下面的这张照片。这一张照片就是在一个星星比较少，长时间曝光，你可以发现有好多非常有趣的现象。在这个上面每一个光点，它不仅是恒星，而是星系心系，是河外星系。每一个星系就像我们银河系一样。我们银河系大概有三四百个billion。每一个billion是十亿。四万亿颗恒星。这个星系的话，在可观测的宇宙范围之内，星系的数目超过一百个billion，超过万亿。每一个星系都有万亿颗恒星。这个数目非常巨大。加州理工学院我们实验室还有一个望远镜，是红外望远镜，叫开普勒。这个望远镜有一个任务，是专门去观测地外行星，也就是围绕其他恒星转动的星。它对准某一个星星比较多的天区。范围大概是3000光年。基本上每个星期它都可以发现一个地外行星。这个可以上网搜，下面就是这个网站，叫做NASA exoplanet archive。上面有记录已经发现的行星有3800多颗，已经发现的恒星系统，就像我们太阳系一样的恒星系统，已经有645个。所以说这个地外行星项目，像我们的太阳系并不是唯一的，而且（数量）是很多。在座的小朋友，我每次到天文馆他们都会问这个问题：到底有没有地外生命。到目前为止，我可以非常肯定地告诉大家：还没有发现。但这并不是不可能，也就是说我们是不是唯一的，人类是不是唯一的高级生命，这不是唯一的，可能会有很多。但是这个发现几率发现个数受很多因素的限制。比如说星系的形成几率，因为宇宙非常非常大。宇宙的年龄大概是15个billion，是150亿年。星系形成的几率，行星系统形成的几率，行星上适合温度的几率、生命出现的几率，生命出现之后是不是能够进化，这个进化是不是能产生高科技。

非常诚实地告诉大家，这个几率并不是非常大。虽然这个数目非常多，但是这个几率非常小。还有一个因素，一旦有了高科技，能够做星际旅行了，也就是说能够做局部星际旅行，比如你飞到月球，飞到行星，成活时间有多长。从牛顿到现在大概有四五百年了。我们高科技人类是不是能够再存活四五百年实际上谁都不知道。有些人认为，到目前为止，我们还没有发现地外生命。地球寿命大概4.5个billion。宇宙已经15个billion。没准在我们地球形成之前，可能有另外一个星球已经有生命。如果这个生命很多，他们存活时间非常长的话，早晚有一天他们能够发展出高科技、高级物理，他们能够做星际旅行。但我们现在还没有发现，就说明他们存活的时间并不是非常长。所以从这点看，我们的地球非常宝贵。这是一张地球照片，这是阿波罗宇航员拍的。下面还有一个照片，是地球大气照片。这是“发现号”航天飞机拍的。这个地球大气大概有100公里厚。但是所有生命，地球上的生命，也可以说我们知道的所有宇宙中的生命都在这个表面大概正负两公里。为什么大气非常珍贵需要保护呢？我们不能去把它污染，把它破坏。这非常珍贵，万一大气损坏了，不仅是地球生命，宇宙当中我们知道的生命就没有了。

所以最后，今天我大概简单几分钟说下我们这个团队。我们这个团队的实际上是搞这个地球大气观测研究。你可以看到我们这个团队，又有工程师，也有科学家，也有学生，也有博士后。这是我的核心科研小组，有很多博士后。我们这个核心科研小组，我可以在这里吹吹牛，我们科研小组是世界一流的。我们曾经有两颗卫星在轨道上都是我们小组研发的。现在我们这个团队实际上有好多卫星，不同的卫星观测不同的物理量。我们研究项目的就是研究各种物理量之间的相互关系，以发现物理定律。

我可以举个例子，就好像你在看下棋。我们搞地球卫星观测地球就像看下棋一样。为什么这么说呢？加州理工学院有个非常有名的教授、诺奖获得者费曼教授。他说我们的宇宙、我们这个世界就像一盘棋一样。我们是在看下棋，但是我们不是下棋的人。谁在下棋呢？就好像是，打个比喻，就好像是上帝在下棋。棋走的规则，比如车怎么走、象怎么走、马怎么走、兵怎么走，这些规则就是物理定律。我们看下棋就是要发现这些物理定律。如果你观测的时间很长了，你就发现一些物理。但是有些棋可能它还没走，那有些物理定律可能还没发现。但是我们看下棋并不是用眼睛看。因为眼睛非常有限，眼睛只能看见可见光。我们看是用卫星仪器看。这个卫星仪器比眼睛更加powerful。它不仅能够看到可见光，还能看到红外，还能看到微波，非常powerful。再下一张。但是这个下棋，刚才我说上帝在下棋，但是其实人也可以下棋。所以哪些人下棋呢？比如说你做天气预报的，你有气象预报模型，或者说你做气候预报的。我上次在北京气候研究中心我看到的吴统文教授，他在用大气模型，他也在下棋。但是他下的棋，都是模拟的。云、海洋、陆地、风、温度都是模拟值。它并不是宇宙真实现象。他下的棋可能对也可能错。所以说，我们还有任务，就是要告诉那些下棋的人，你们下的这个棋是对的还是错的。怎么来告诉呢？我们是来观测真实象棋，对地球观测研究。这个大家都可以做。我有一个学生，这个学生只有十五岁。他是来做观测研究的。在左上方这个图实际上就是一个大气模式。这个大气模式来算出来的云层分布图。下面这张图是观测到的云层分布图，在十公里高空冰云分布图。显然，这个模拟跟观测的不太一样，你这个观测就有问题，你要进行改进。下面这个是我的一个广告。我在招一个博士后。这个博士后干嘛呢？他的任务是看下棋。专业上说，他要做卫星观测和卫星数据研究。同时，他要为那些下棋的人做模型分析，看他下棋下得对不对。你别以为看下棋非常简单，看下棋非常复杂。有16个黑棋，16个白棋，66个方位。

数学上简单算一下排列组合，你就知道这个可能的排列组合数目是10的100次方，非常非常巨大。宇宙当中原子的数目全加起来大概10的80次方不会超过。所以你找出物理定律并不是非常容易的事情。看下棋的话，也就是你发现物理规律，最难的有两件事情。第一件事情是，如果它有一步棋过去从来没走过，突然走了。它的规则非常难掌握。还有一个是它的下一步怎么走，它的下十步怎么走，它一百步以后怎么走，你要推测出来非常难。就好比天气预报，明天是不是刮风下雨你可能知道，大概有个百分比。下个星期是不是刮风下雨，你就困难一点。下个月是不是刮风下雨你就不知道了。那么气候模型要预测什么呢？十年、五十年、一百年之后大气温度到底怎么样。下雨频率到底怎么样，那就是非常难的，就跟下棋一样。这是一个例子，这是气候模型预测。这个黑线是观测值。这个淡颜色的是算出来的，用这个模型的预报值，也就是说下棋的人下的。就已经观测到的，你模拟得非常准。你还没有观测到的，今后一百年，你就不知道了。所以说，这个误差非常大。有些人说全球增温可能只能增加半度，有些人说增加四五度，有些人说增加二三度。为什么这么难？因为你不知道，这个是未来的棋子。

还有一个难点，就是你没有走过的棋突然走了一步。其中有大自然就突然走了一步棋，就是人口问题。这个人口，你比如说在过去的一百万年，从一百万年到现在，大概从类人猿到现在，这个很长时间里人口非常稳定，人口非常少。但是在二百年之前，由于工业革命，在1800之后，突然就人口增加，超过了一个billion，超过十亿。在短短的两百年之间，从1800年到现在，现在已经超过60亿。全世界人口差不多快要70亿了。你突然走了这么一步，大自然到底有什么反馈，你是不知道的。但是有一个现象可以观测到，比如说大气当中的二氧化碳。在过去一百万年，二氧化碳有时高、有时低，有时高、有时低，这浓度，因为它有温暖期，也有冰河期。但是现在在非常短短的两百年时间中，你发现二氧化碳突然突飞猛进。这是2013年的值，现在已经超过400了。这个速度还会在今后的几十年到上百年保持下去。这就是为什么全球增温，你把这个现象放在气候模型当中算一下，就会预测出全球增温，但是增加多少现在有很大的不定性。所以为什么现在有些人反对，有些人支持，因为你不知道。这个就好比你在黑暗当中走路。前面是一个悬崖，但是你不知道这个悬崖是在什么地方。这个全球增温是不是危险到一定程度，能够把这个人类给会毁灭，其实你是不知道的。

所以，大物理学家Steven Hawking他说，虽然在短时间内，那些灾害，比如风暴之类的对地球影响不大。但是在今后几百年当中，有可能会变得非常危险，由于全球增温。人类是不是能够存在，有一个解决方法，就是做星际移民。你不能只抱着这一个尘埃不放，你还到其他地方去。所以他提出这个，为什么要做空间探险？有一个原因就是要发现新大陆，我们要到大陆去移民，同时我们要保护地球。这个我最后一张slide。刚才我说我们要有远大目标。  

但是，我曾经说过，宇宙的寿命，我们现在知道，从大爆炸一直到现在，我们这个宇宙的寿命，大概是15个billion，150亿年。如果你把这15个billion压缩成一年，你就会发现从我们有人类到现在，最多几秒钟，在12月31号半夜之前的最多几秒钟。假如我们每个人能够活80岁，平均寿命80岁，这个相当于0.16秒。一秒钟大概是475年。475年之前是哥伦布发现新大陆的时间。一分钟是28500年。一分钟之前，可能我们能够直立行走，但是我们还没有文字。也就是说，五千年文明，从有文字到现在，也就几秒钟的时间。所以说我们要有远见，有远见什么意思呢？是下一个一秒钟，一月一号下一个一秒钟，我们会在什么地方，我们要看到这一步。这一步是为什么我们要做科学研究、做空间探险（的原因）。刚才我提到，我们人类，我们这个高级生命能不能存活很长时间。什么叫存活很长时间呢？这个存活很长时间并不是存活几百年，也不是存活几千年。从英文讲，就是说billions of years, millions of years into the future，也就是说我们能不能存活几百万年。这样的话，你就知道下面的第一个小时几分钟我们还在不在了。如果我们能够存活下去，几百万年，那么星际旅行是早晚的事情，而且我们发现外星人也是早晚的事情。

这是我最后一个结束语。也就是说，我们为什么要培养下一代？是要我们考虑我们的未来。我们怎么知道我们的未来会发生什么事情。我们这个未来并不是指明天、后天，也不是指这个今后几年，是billions, millions of years into the future。大科学家Carl Sagan有一句话：Our future depends on how well we understand this cosmos。也就是说我们对这个宇宙有多了解，我们就对我们的未来有多了解。我今天先讲到这里，占用了大家一个小时，欢迎大家提问，谢谢大家。

对话部分：

主持人：非常感谢蒋教授的精彩演讲，让我们对于人类在探索空间方面所作努力有了更多的了解。那么这次我们也非常荣幸地邀请到了一位大家非常熟悉的科学家，与蒋红涛教授进行连线对话他就是朱进馆长。

朱进馆长是北京市科学技术研究院科学传播中心首席科学家、北京天文馆馆长、北京古观象台台长、国际天文学联合会小天体提名委员会委员。接下来的连线对话，我们就把时间交给蒋教授和朱进馆长。让我们用热烈的掌声邀请朱进馆长上台。

朱进：谢谢。好的，非常精彩的讲座。这样，我先替大家问蒋老师三个问题，然后就把时间留给各位，可能大家问题会更广泛一点吧。我先问三个稍微窄一点的问题。第一个问题是这样，因为你介绍了洞察号，而且大家也都刚才可以感到这确实是一个特别厉害、特别牛的一个项目，其实我想从另外一个角度说，其实因为中国实际上现在也在考虑我们自己的这个行星探测，也包括这个火星计划。我是想说像洞察号这样的项目，一个是从预算方面，它大概是一个多少钱的事情？现在大家可能也知道，我们中国现在其实在空间方面的投入，现在国家其实很重视，也越来越大。另外一个，当然我想这样的项目其实它肯定不单是钱的事。类似这样的项目里面涉及到的人，参与的比如说科学家、工程师，它大概是一个什么量级的。比如说它会需要多少人，这些人大概都是什么样的准备？因为我想我们未来，中国想做这样的项目的话，其实可能光有钱还是不够的。我想让你从这个角度稍微地说几句。

蒋红涛：这个问题非常简单。美国人工非常贵。所以这个项目从设计，一直到发射着陆，大概花了860个millions，是八亿六千万。但是这个对中国来说可能是小菜一盘，中国钱非常多。人是这样的，实际上我并不是他们火星团队的。他们火星团队大概有360多个人。360多个人是full time，是全日制的，包括有科学家，也有工程师，也包括有学生。提到学生，我可以说一句，我们实验室很自豪，这个最年轻的学生大概十七岁，在搞这个研究。这个年龄非常有弹性，最大年纪的，上星期刚退休一个81岁，刚刚退休一个。但是，除了我们实验室这个团队之外，还有外面的合作者。所有的合作者加起来大概是两三千人，这应该是有的。

朱进：好的，多谢。就接着这个问题，我想再问一下，因为看你这个团队是一个非常国际化的一个团队，你也提到喷气推进实验室里面来自美国以外的地区，另外你这里面也有年纪很小的，也有一些看上去来自亚洲的。我想问一下，比如像你，未来在挑选学生的时候，以前有一次在天文馆也做过一次讲座，但在座的很多人可能没听过。稍微地说几句，就是说你选洋学生的标准大概会是什么样子，或者说有一些我们在座的，包括我们北京的同学、小朋友们或者是中国的同学们，以后想去加州理工，那么你大概会对他们有什么建议？

这也是一个非常直接的问题，可以这么说吧。我这里有个PPT，你可以打在屏幕上。刚才我说我们实验室今年统计最高的时候是60%。今年的统计53%的都是移民，都不是美国土生土长的。在科学界，尤其是，美国人非常喜欢移民。而且这个并不是指难民。可能最近美国不太喜欢难民，但是特别是高科技移民，他们是非常喜欢的。因为美国人自己研究发现，移民，特别是移民的孩子，他们在各个领域，在学校，他们都非常优秀。比他们本国人，都非常优秀。这个上次我讲过，为什么特别优秀，有三大因素。第一个是，他能够离开自己的家园，到一个外边陌生地方来发展，说明他很有志气。他有自信心。要不然他也不敢出来。这是第一点。这个移民还有一个特点。你一旦出来了，你拿不到社会保险，万一你找不到工作，万一学习成绩不好，那就流落街头了。所以这叫做deep feeling of insecurity。第三点，移民跟美国本土人比较，更具备一个特征，他遇到困难他不会放弃。为什么呢？因为他没退路。无论是你自己出来的也好，你靠父母出来的也好，你总不能拿父母的钱拿一辈子。总得出来，没退路。我特别是到了这个实验室之后，我非常有感触。而且我们这个实验室非常积极地来招年轻人。你随便打开一个网，这是我们JPL的一个网站。这上面有一个叫做menu。你一按，可以看到这里有opportunity。每天上我们的网申请实习生的，这叫做internship，成千上万。我们每年每个季度都会选二三百个实习生，到我们实验室来实习。这个你干什么呢？你看这个叫job description，dare mighty things。这个网站我的学生都在上面。所以，这个是美国一大特征，而且是我们实验室一大特征。像我这个小组，我每年夏天，你可以看下面这张照片这是我2010年我们卫星观测研究小组，最小十五岁。再下面这张2011年2012年的我们小组，最小十八岁。再下面一张，这个是2012年2013年的，一个高中生，一个本科生。这里面只有四个是美国出生的公民。再下面一张这个是2013年2014年的，这也是当时我们组拿奖的，最小十六岁。在我后面中间这个小姑娘，她是十六岁。这个是2015、2016年，最小十六岁，这个小男孩，在最边上这个小男孩。他是十六岁。后面第八张图是去年的，最小十七岁，在我旁边这个小男孩，都是高中生。最后一张图是今年的，最小十九岁，也是在我旁边这个小男孩。刚才朱进老师这个问题，如果你要想到我们实验室来竞争，来搞研究，我们看什么呢？这是我最后一张slide。第一，你有没有热情。你这个人是算盘珠子拨一拨、动一动，还是你自己有想法。第二，你这个人是不是努力工作，是会偷懒还是会努力工作。第三，你是不是有新想法，这是dare mighty thing的定义。第二点，是你能不能接受新的挑战。这个什么意思呢？你在学校里头，无论是小学、中学、大学、研究生院也好，你所学的东西都是旧的东西，你所做的每一道题答案都知道。但是将来公司愿意雇你是因为他要发展新产品。学术单位实验室要雇你，是因为他们需要有新发现。你干的事情都是没有学过的，都是新东西，看你能不能接受新挑战。第三点，你是不是自觉，也就是说你来了之后，是不是算盘珠子拨一拨、动一动，还是你自己能够干。中国来的学生，我去年有两个，有一个问题。你交给他的任务之后他会干。万一他干完了以后，他下一步不知道怎么干了，就待在那块了，就是你要自己会找活干。第四点，是你要善于搭梯子。这个牛顿说过一句话，他之所以这么成功，他是因为站在巨人的肩膀上。这一点非常重要。斯坦福大学曾经一个研究。一百个优秀生，他们的成绩都非常好。二十年之后，有四五孩子非常成功，大部分人都是一般。那些非常成功、非常出色的孩子他们的善于搭梯子。这些梯子，包括你的老师、你的同学、你的朋友，也包括你的父母。我曾经遇到一个学生，他样样优秀。但是我没雇他。他母亲跟我说这个学生有一个缺点。回到家之后，他不跟我们交谈，门一关。他为什么不交谈呢？因为他认为他父母说的话都是错的。这种学生我们是不会雇的。因为你的朋友、你的家长、你的老师，说的话并不是句句都对，但是如果你擅长吸收他们有用之处，作为己用，善于搭梯子，将来成功的可能性就大，这种学生我们才会接受。所以我们不仅interview学生，还会interview家长。这是我们实验室一大特征。

朱进：好的，谢谢。我再问一个简单的问题，后面把时间留给大家。这里当时提到了外星人和地外生命。外星人先不讨论了。地外生命的事，特别是火星。前两年有一个研究说在火星上发现了液态的水，但最后好像这个结果后来有人又说有别的解释。但是不管怎么说，我觉得目前火星，它仍然是一个有可能存在，现在来看我认为，还仍然有可能存在地外生命的这样一个地。现在洞察号过去就直接去打洞了，你期待这方面有没有可能有些新的结果？另外一个，反过来说，像类似这样的事，包括现在很多人在考虑去火星，真的人要去登陆火星。如果万一火星真的有生命，他会不会对火星的当地的本身火星生命的生态，有什么大的影响，你觉得。

蒋红涛：现在的普遍想法，刚才我说过，宇宙中存在高级生命的可能性并不是非常大，但是低级生命，比如像微生物等等，这种的可能性是有的。而且大部分科学家，特别是我们实验室的科学家，都认为只要温度合适，有水分，生命是有可能发现的，一个是火星表面，还有比如说，Europa，木星卫星。我们在2022年还会发射一个探测器到木星卫星。在地下有可能发现微生物。你第二个问题非常有意思。这个其实很难回答。第一，我们要找到生命。找到了这个生命还要研究一下这个生命有哪些特征。包括如果我们人类要是到了火星上。会不会影响这个生命的发展。好多非常有趣的问题，比如你这个生命是左旋体还是右旋体，它是不是以碳，还是硅为基础的生命。这个现在还不知道，有各种各样的理论可能，但是发现之后是非常激动人心的时刻。你一旦发现就可以进行研究。你没发现之前，你还不能研究。所以这个还是有待发现。

朱进：在火星上打洞的时候你有没有考虑，你是完全就当它是一个没有生命的岩石之类的这么去干，还是你已经考虑了，万一它真的有微生物，你打个洞会不会影响它？

蒋红涛：打洞会不会影响微生物？应该有影响，但是所谓的影响，比如地下有一个比较大的洞，你当然会受影响。但是我们这个仪器在发射之前，非常仔细地消毒过。基本上是不可能有任何微生物会带到上边去的。这一点，从生物学角度相互影响，这个目前几乎不可能。但是下面要是有个老鼠，那我就不知道了。它有一个热流探测器。这个热流探测器精度非常高。如果下面比如说有一些微生物，它的存在会引起热量变化，这个是能够探测到的应该。

谢谢！因为时间有限，我就问这么多问题，非常感谢。后面大家还有要问的。

观众提问部分：

主持人：非常感谢两位老师的精彩分享。那接下来就到了我们的互动环节。如果大家有问题的话也可以举手示意我。提一个小小的要求，就是为了让更多人有机会来提问，每个人只能问一个问题，尽量简短。后面这位戴眼镜的男士先举的手。

观众1 ：老师您好，我有一个问题一直没想明白，我们知道黄道是以地球上观测到的太阳的轨迹来看的，但是我一直在想，因为太阳在地球上面来看，它的高度夏天和冬天，它升的高度是不一样的。但是黄赤交角是一个固定的值。所以黄道到底是怎么来定的这个位置？

蒋红涛：朱进应该非常清楚，黄道实际上是太阳的轨迹。地球和太阳这个平面，但是和地球自转这个平面并不是同一个平面。它大概有23度这么一个角度。它要是没有这个角度就没有春夏秋冬了。它有这个角度。所以，黄道它是地球和太阳这个平面。你的问题是黄道不动是怎么回事？因为地球的自转轨道有个角度。这个高度一年四季是不一样的。这是一个几何问题。

朱进：我稍微补充一两句，我们俩其实以前在上学时候是同一个班的，北大天文系81级的。然后学基础天文的时候，我们俩都没考好。我得了60分，蒋红涛可能比我多点，估计多的有限。另外，我们班考得最好的后来没学天文，有一个得92分的一个兄弟，也是北京的。我们几个都是北京的。蒋老师是学天体物理的，我是去学天体测量、天体力学了，所以相对来讲球面天文这是我比较擅长的。你刚才的是这样的，说你我们真正看太阳，因为太阳每天东升西落，这中间还有一个地球自转引起的效果。它有一个周日式运动的项，这项我们要扣掉，就是我假设地球不转了。不转的话你看太阳，太阳基本上它就会一年才在天上走一圈。这个走一圈是在相对于星空背景上走一圈。如果你这么考虑的话，黄道其实是在星空背景，那些星座的背景上的一个大圆。这是黄道的概念。刚才你说的赤道，这是因为我们地球绕太阳一年转一圈。我如果认为我不动的话，你就会看到太阳一年我绕们转一圈。然后地球绕太阳公转这一圈的，就像刚才蒋老师说的，它本身还要自转。这个自转不是垂直这么转的。所以它有一个倾角。这个倾角23度多一点，像你刚才说的，这样才有一年四季，就是这个意思。

观众2：我想问下，咱们空间探测器的能源使用方面。因为现在核电池大概只有几十年的寿命。那如果我们将来要去更远的地方，我们现在的研究的方向，以及突破的方向，大概是什么呢？

蒋红涛：结尾的地方我没听清楚，但是这个核电池。要是你飞到木星，现在太阳能扇板已经不干活了。离太阳太远必须要用核电池。包括在火星表面这个着陆器，这个太阳能扇板基本上寿命大概两年左右。要是超过两年，那你基本上还是要用核电池了。像我刚才说的这个旅行者号要飞出太阳系，那你要用核电池。还有我刚才说到木星的卫星Europa上着陆，肯定是要用核电的。用核电池到什么地方去基本上没有什么限制。你到什么地方去都可以用。是不是回答你的问题了？因为你最后结尾的地方我没听清楚。

朱进：她想问问，核电只能用几十年，时间长了怎么办。

蒋红涛：是这样，这个核电池能用多长时间，实际上也不是完全有限的。旅行者一号的核电池大概还有30年的寿命大概。所以在今后三十年当中我们还可以跟它联络。一般的小型核电池大概是五十年寿命左右，但是你可以做个更大一点的。就现在的技术，你要是做一个有300年寿命的核电池， 基本上是不成问题的，这个技术上不会成问题。但如果你要想核电池用几万年、几十万年，这个我还要请教一下专家。但是几百年应该是不成问题的。最近我们实验室给Europa做核电池，上次我看他们那个技术鉴定，大概一百年这个寿命应该是有。

这个主要还是提供仪器设备的用。因为单就动力来讲，其实因为有太阳的引力，它其实就可以往外走，你只要初速度足够大。另外，现在还有光帆之类的。现在有人在考虑这个事。这也是星际旅行，这可能都会是未来的（发展方向）。

星际旅行，我们实验室一个组是离子推进器。离子推进器，对真负离子对撞之后它的光压就可以推着往前走，这也是一个先进技术。但是根据他们模拟数据，大概是到0.01光速，已经是比较极限了。就是说接近光速还是非常困难。他们现在有模拟，我看他们计算机模拟还是有的。这个还是需要技术突破。从技术上来讲，接近光速旅行还是个问题。对，现在还没有突破。刚才朱进老师说的那个光帆，住在我家附近有一个planetary society。他们研制的光帆已经成功发射过一次。但是大概三个星期以后就死掉了。这个原理应该是干活的。这个光帆可以把飞船通过光压，一直吹到太阳风，一直吹到非常远的地方，这个是完全可以的。

观众3：蒋老师您好！我想请问一下，在关于探索地外生命的时候，科学家他们依据的都还是按照地球生命的这种标准来吗？就是说地外生命，它们同样需要氧，需要水吗？我在想有没有可能，地球以外的生命其实是完全不同于地球上的生命。如果是这样的话，我就不知道研究应该怎么推进下去。如果是完全不同于地球的一个模式。我不知道我讲清楚没有。

蒋红涛：从目前对生物学的理解，虽然我不是学生物的，但我听过好多报告，只要有水分，也就是说我们这个宇宙，如果是有生命的话，比如说高级生命，不一定跟人长得一样。它们可能有六个手指头可能，它也可能跟人长得完全不一样。但是基本组成部分，比如说碳水化合物，还有碳源、氧和水分，应该是需要的。这个是为什么呢？他们有各种各样的化学试验。目前我们做这个化学试验，就不光是为了看地球生命。也就是说你只有有水、有碳，温度合适的时候，生命才能生存发展。当然了，这是目前我们的认识。刚才你说的不是不可能，也没准将来又突然发现一个生命，就不需要水，不需要碳，没准是其他的。不是完全不可能，但是至少目前在实验室当中，我做不出来。哪天要谁在实验室上能够做出来，那就非常有意思。也就是说，我们理解的生命要有适合的温度，要有水、气，才能产生。这也是一个非常有意思的问题。因为我们宇宙当中一些常数是固定的，比如说万有引力常数，还有电磁常数，像普朗克常数，都是一定的。如果我们理解的物理定律成立的话，生命必须要有水，要有碳。其他的都不稳定，但是没准有另外一个宇宙。它这个常数不一样。比如说它的普朗克常数就完全不一样的值。那化学可能就不一样了。那最稳定的生命不需要有水，不需要碳。这个也是可能的。这个就有待你们年轻人，长大以后学了科学以后做进一步发现。进一步发现。

观众4：我想问一下，旅行者号从太阳系的外边看太阳系里面的行星，和其他行星和地球看起来有什么不同吗？

蒋红涛：颜色不一样。地球为什么是惨白发蓝呢？因为地球有云，大概百分之七八十。你要是学气象你就知道，云层覆盖面至少百分之六七十，60%到80%，它每天都会变化。云是白。它现在发蓝，为什么呢？因为海洋是蓝的。比如说这个是火星照片，它就有些发红。它的颜色不太一样。而且旅行社者号的相机，它并不是像现在最好的相机。那个时候还没有什么digital camera。那个时候的光学相机非常简陋。而且镜头也不是现在最先进的镜头，所以它有很多散光。你看地球照片，它有一道光，那就是镜片散光所造成的。你拍摄的时间不一样、各个角度不一样，各个星球看上去不一样，但是有一点是相同的。在这个距离你拍摄的所有行星，金星也好，火星也好，地球也好，木星也好，土星也好，天王星也好，海王星也好，都是一个点。这一点是一样。刚才我说，我们那个开普勒，已经发现了3800多个地外行星，可以说这些行星都是一个点，你不可能看到它的面。你要想看到它的面。假设你这个行星，在距离上，你目镜这个距离，这个物镜的尺寸必须得几公里大，你才能看到那个面。

观众5：蒋老师您好，请教一个关于旅行者的问题。因为我们在国内的科普介绍的时候，我听介绍旅行者的时候，他会说是依靠所谓引力弹弓这样一个力学的作用，导向它可以去往的宇宙空间。所以我想听下您对所谓的引力弹弓比较简洁的一个解读。另外来说，飞行器在宇宙空间中它调整方向或姿态的这个动力，是什么？是不是也是一些微观粒子的推动。以及来说，所谓引力弹弓，有没有可能有另一种解释，事实上是超微观物质在宇宙空间内，新的一种力学平衡。它是不是引力，而是推力呢？这是一个猜想，所以请教您。

蒋红涛：你第一个问题很简单，这也是刚才朱进说的。实际上是射出去之后，它发射的时候你需要喷气之类的。离开地球引力场了之后，实际上它也带这种液体推进器。但是它主要是为了做maneuver，改变方向。但是他真正的推力，并不是靠这个推进。它是靠引力弹弓，比如说像旅行者号它飞出去之后，对它还有引力的，先是月球，然后是火星，然后是木星，还有土星。所以它飞出太阳系，并不是直接飞出太阳系。它是转了几圈，每一次都是通过其他行星对它的引力来加速，加速再加速，在加速再加速。这个过程，你搞天体力学，向朱进那样，搞天体力学的，这个叫多体问题。这是可以算的。最早的，早先在七十年代，好多问题都是手算的。我们那时候看老电影还看到的，专门有梯队，专门手算。但现在基本上都是计算机。计算机可以模拟这个多体问题。这就是靠这个引力弹弓。还有刚才你说的，推进器要达到光速这个速度啊，你光靠这个弹弓其实还是不够。你要有这个推力。刚才朱进说到的那个，太阳能扇板。用光压，把太阳风作为这个推力。这个已经试验成功，确实有这个推力。虽然这个飞船还没有做出来，但这个是推力一种。但这个推力，像旅行者一号二号这个距离已经不行了。因为它们飞出氦层之后，推力就没有了。太阳的推力跟恒星的推力，基本上是一样的，它就平衡了。现在旅行者号所有的动力就是它的惯性。剩下的就是它这个惯性。在很久的将来，它飞近另外一个恒星的时候，它没准还能够加速。它靠恒星的引力弹弓。刚才我说到离子加速器，正负离子反应堆，产生爆炸，这个是有待研究。这是将来有可能实现的。如果有一天真的有星际旅行大概有两个方面。一个是比如正负离子推进器。这种的话，你可以把飞船加速到0.1光速。你在有生之年可能还是不行的，但是你几代人，大概十代人你可能行。但你要想在你有生之年，一百年之内里飞到一个恒星，你大概要到0.9光速这个速度。但目前，我是不太相信。但是他们大部分做模拟的数据，我看他们基本上还是不可能的，就目前我们对物理学的理解。第二条是物理学上有新的突破，比如说时间隧道、黑洞、白洞。如果你要有稳定的白洞，能够穿越时空，那是可能的。但是目前对物理学的理解，这种稳定的白洞，这个时间通道好像是不存在的。你怎么人工的做出来，现在也不知道。这个是未来的不定因素，要有待研究的。

朱进：引力弹弓我稍微想做一个解释。实际上你可以这么考虑，比如本来是这个飞行器是绕太阳转的，它在太阳引力下。然后它到木星附近，我可以设计轨道让它完全接近，受木星引力的影响。在这种情况下，实际上我们看到的是它改变了方向。你站在木星的角度看的话，它受木星引力场实际上速度没有改变，但实际上应该方向改变了，所以它站在太阳的角度，这个方向实际上是变了的。就是这个增量，其实相当于给它给的速度比如加速，简单地说，我觉得可以这么理解。

主持人：好的，在我们的直播平台上也有网友向两位科学家提出问题。那我来选择一个问题，向两位科学家提出。他的问题是，请问火星探测器上的信息是通过什么方法传回地球的？

蒋红涛：这是我们实验室DSN。我们实验室有一个叫做Deep Space Network。这个无线电接收天线口径三十米，我们在世界各地都有，在西班牙有一个，在澳大利亚有一个，在新墨西哥州我们还有一个。在地球的南半球、北半球、东半球、西半球，基本上就可以分开的。这个是在火星表面着陆这个仪器，你要想跟地球通信要分成两步。第一步叫做relay。这个relay是说要有一个接力棒。也就是说，它这个信息，它这个无线电波，先传给围绕火星旋转的火星卫星。这个围绕火星的卫星，它有很大的天线。它可以跟地球联络。这个着陆器是不能直接跟地球联络的。为什么呢？因为这个火星跟地球一样，它会自转。而且它会围太阳公转。也就是说你不可能一直看到这个着陆器。但是这个火星卫星是非常高的，就像同步卫星一样，非常高的话，基本上能够随时保持联络。而且一个卫星不够，它有时需要两个或者三个。那么这样的话，你至少，不能每天、每个星期都能保持联络。保持联络之后，它上面有大的发射线，把信息通过无线电波发射到地球上的某一个天线。这个天线有可能是澳大利亚的，可能是在西班牙的，也可能是在美国的。然后接收到这个信号，再传给我们实验室分析中心。这个是有一套，这是比第一颗人造卫星先进了。第一颗人造卫星发射的时候，非常悬。因为它转到地球另外一边你不知道，你不知道它是成功还是不成功。等了半天终于信号又出现。现在基本上是随时随刻我们都能够太阳系飞的探测器进行联络。将来我们还要在月球表面再建天线。以后还会在火星表面再建个天线，要把Deep Space Network散播到太阳系各个角落。那么这样的话，那会更方便了。

主持人：好的，因为时间的关系，最后一个向朱进馆长提出问题的时间。最后一个问题。好，请最后那位戴眼镜的男士。

观众6：朱馆长你好，我问一个关于天体测量方面的一个问题吧。因为我对天文比较感兴趣，我自己也做过一些天文观测的小实验。我们知道，我们在地面用望远镜或者地平仪，去记录天体的位置，它是有很大误差的，因为它会收到大气扰动的影响。我知道，在探测小行星的时候，因为对探测出来的精度要求很高。实际科学家在研究这些小天体，特别是小行星轨道的时候，是怎么样探测的？是通过什么卫星观测的手段探测的吗？谢谢。

朱进：谢谢。首先，地面上的观测精度，如果我定位的话，观测精度特别是受到了地球大气的影响。所以我们光学定位的精度就到比如0.1个角秒，这个量级，零点几个角秒。现在还有自适应光学，或者如果是在大气外的话，我们可以到，比如，千分之一个角秒，零点零几个，或者零点零零几个角秒，有可能。对小行星来讲，情况会有些不一样。因为对小行星来讲，它是在动的，它相对于恒星本来在动。我们最后定小行星，一个是定它的位置，一个是通过它的位置算它的轨道。那么定轨的精度，如果只是纯粹光学这么测的话，因为主要是光学测量，主要是地面系统光学测量，我其实是可以通过一个弧段很长的，因为小行星它总是绕太阳转，若干年转一圈。我其实是可以通过很长的观测弧段来提高它定轨的精度的，不管观测精度怎么样。当然，这跟小行星本身轨道特点有关系。另外，对一些距离比较近的小行星，我们实际上是可以通过雷达直接测它的距离的。一旦有了雷达测距的信息以后……以前我只有赤经、赤纬两个坐标，然后我根据它要太阳转，它要满足的万有引力规律，根据这个算的。一旦我有直接的测距以后，那么它的定位精度就会特别高，一下子就会提高，比如说，一个量级。这样的话，目前我们对小行星来讲，定位定不准，主要是因为观测弧段短。如果你只在几天之内观测它，然后它跑没了，你当然观测轨道定不准。但因为我们是能够找到以前这些观测的，这样的话，一旦观测弧段长的话，其实定轨精度就会很高。我们现在发现的小行星大概在上百万颗，一百多万。但是这中间会有一些是重的。它定轨都不太准，好几个编号可能是同一个。实际上的编号也都超过了三四十万以上。这些有永久编号的小行星都是轨道定得非常非常准，它才能有永久编号。所以像这种小行星，比如我预言它两百年以后的位置，应该是角秒量级的精度，大概是这样的。