空间科技与人类文明


     追求进步,学术倾听,世纪大讲堂向您问候,征服星天是人类千百年来的一个梦想,这个梦想到上个世纪的五十年代得到了发挥。从此就有一个新的课题进入到了人类社会当中,那就是什么呢?空间科技给人类带来了什么?它的好处是什么?坏处是什么?今天我给大家请来了北京大学地球物理系的大教授萧佐先生。好,有请萧先生上场。好,您请座。好,在正式的学术报告之前,我现在跟您有一个私人的交谈,让大家了解您,一个科学家是什么样子的一个人。

     萧:好。

     主持人:我不知道您知道有一个故事叫《万虎》的故事吗?

     萧:不太知道。

     主持人:我小时候是一个天文爱好者,小的时候为什么爱天文呢?是因为妈妈跟我讲了一个故事,说月球上有一个环形山叫万虎,也叫万户。

     萧:月球的传说神话很多的。

     主持人:我就知道这一个,好象还比您多知道一个。

     萧:是的。

     主持人:其实我就知道这一个,他说的什么呢?说在元朝或在明朝的时候有一个叫万户的人,如果是历史学家他会告诉大家这是一个长官的职务,他管一万户,也有人管他叫万虎,老虎的虎,说他为了满足自己一个升天的想法,他弄了47个二踢脚绑在自己的椅子上,然后把他当火箭助推,给点着了,可想而知他肯定是被这47个二踢脚推上了天空,但他自己在天空的大概两三米的地方炸得粉身碎骨,据说这是人类第一次飞翔。

     萧:二踢脚的确是我们国家最早的火箭的雏形,应该说是我们国家对探索太空的一个初期的贡献。

     主持人:我很佩服万虎,然后我就爱上了天文,爱上了天文我就开始关心天文,但是我报考学校的时候没有发现北大有天文系,于是我就报了中文系。

     萧:当时是有天文的,但是是一个专业。

     主持人:那您当时是,看您年纪我估计您是五十年代上的大学。

     萧:我是1955年考的北京大学。

     主持人:1955年您考大学的时候,您是爱地理、地质,还是爱天文?

     萧:当时报的是物理系,当时物理系有理论物理、光学、固体物理还有固体地球物理和气象。气象在59年第一颗卫星升空以后,气象里面分出了大气物理专业,大气物理专业又进一步成立了空间物理专业。

     主持人:您当时等于考的是物理系。

     萧:当时是物理系。

     主持人:读了其中一个专业的一个方向。

     萧:对。

     主持人:我能不能知道当年您的老师是怎么诱导您去上大气物理?

     萧:当年的老师没有诱导,因为北京大学物理系在报名的时候根本没有说它有什么专业,我们1955年报名的时候只能报考专业类,所以我们就报考了北京大学的物理专业类,那么接到通知的时候他已经给你分配好了你是物理专业类的哪一个专业,那么我们一开始就是大气物理专业。

     主持人:那只是搞大气物理,但是现在咱们要谈的话题是空间科技,空间科技带给人类什么?那您开始对空间科技感兴趣是什么时候?是不是因为57年苏联放了卫星了,60年加加林上校遨游了太空。

     萧:57年苏联的卫星第一个上天,肯定在人类历史上是一个比较大的事件,那么梦寐以求的进入太空的实现,对我们也有一些震动。接着在国内有一些老专家,包括当时赵九章学部委员建议之下,北京大学成立了一个空间物理专业。

     主持人:那个时候您二年级?

     萧:那个时候,成立空间物理专业的时候我是四年级,59年。

     主持人:59年。好,从那个时候您开始就进入了空间…

     萧:我从那个时候开始一直就在空间物理专业,而且逐渐地高度也越来越高。开始我们是从臭氧一直到高层大气到电离层,现在搞到太阳物理去了。好,咱们这样,因为我们本身也在发展。

     主持人:您看您是从59年进入空间科技,咱们为了好算帐咱们从60年开始加加林上校遨游太空那一年,一共是40年了。40年当中我如果让您说这40年工作当中您有什么特得意的,只能挑出一件事告诉大家,您会挑哪一件事?

     萧:过去认为电波传播的话在中性大气里面,比如说在对流层里面,这个地方发射,另外一个地方接收,但是这样的电波是走直线的,除了很长波可以绕射以外,一般的电波是走直线的,那么地球对面应该怎么样接收到地球这边的电波,1901年,马可尼做了一个实验,他认为,当时有很多迹象,比如地磁的活动什么,表明上面可能会有电流,空中会有电流,否则地球的磁场不会有很规则的日变化,就是每天有很规则的变化,他就想到如果上面有电流的话,一定可以反射电磁波,他在欧洲向美国发射电磁波,居然在约定时间里面美国接收到了,那么这也是第一次证明空间并不是绝对的真空,上面是有电离气体。

     主持人:我大致听懂了。为了听得更明白,请您现在就开始讲解空间科技给人类带来了什么,我们洗耳恭听。

     萧:好,谢谢。各位下午好,非常高兴有这样一个机会和大家一起来探讨一下关于人类的空间活动问题。空间活动应当是集中体现现代高科技技术领域里面最前沿的引人注目的领域之一,那么大家对它感兴趣,关心也是很自然的,刚才主持人也谈到,即将过去的这个世纪,有人把它叫做空间时代的开始,的确是这样的,因为我们人类第一次脱离地球,第一次实现了太空行走,第一次登月,而且我们第一次把飞行器送到了木星、火星和太阳的两个极区这样的遥远的地方,那么表示空间时代的确是开始了。那我们究竟这个空间活动可以给人类带来一些什么,从基础上面来说,大家都是搞基础研究的,人类的求知欲,不断地要了解自然,了解我们的环境,这个本身促使我们不断地去对空间进行新的探索,我想这是基本的一面,但是从应用的方面来说,空间也的确可以给我们人类带来很多巨大的利益。因此今天我就想围绕这个问题谈一谈,为了了解空间到底能给我们人类带来一些什么,我想我们首先应该了解一下空间环境,从第一个方面我想先从一般性的空间的特点来让大家了解一下,或者我们一起交流一下,空间能够带给我们一些什么东西。空间有些什么特点,我们国家著名的航天专家王希季院士他是去年22位“两弹一星”的功勋奖章的获得者,他总结第一个空间有极大的高度,有极其宽阔的视野。那么第二呢,空间的环境非常清洁几乎接近了高真空。第三,我们要进入空间,就必须脱离地球的引力,因此在空间是没有重力的失重环境,或者我们说是微重力的环境。有的同学包括我第一次听到以后觉得奇怪,很大的高度也变成资源了,非常洁净的环境也是资源,可是我们听一听下面的分析,我觉得我很同意这样的观点,这些的确是资源,因为它们带给我们很多有用的东西。比如说很大的高度,很大的高度给我们带来这样一个极其方便的条件,就是我们在大的高度上来研究我们自己的家园,那么对地观测可以比任何环境都要优越。一个人生活在地球上,看不到地球的全貌,这也就是为什么我们人类(文明)已经有七千多年的历史,可是我们知道地球是圆的只不过才有三四百年的历史。因为我们始终站在地球的表面上,不知道地球是圆的。如果几百年以前人类就已经到了月亮上的话,地球是圆的根本不需要你去研究,那么一看就(知道)是圆的。所以很大的高度的确是带给我们很多很有利的条件,我们现在绝大部分的技术应用卫星,事实上就是利用这样一个特点。比如我们举几个例子,第一个是通讯卫星,第二个是气象卫星,第三个是资源卫星和各种各样的遥感卫星,我们简单的来解释一下,刚才已经说过了无线电波像光波一样是直线传播的,特别是电视和多路的载波电话,它的频率很高,频率很高的东西它更加是直线传播,北京电视塔差不多有四百米的高度,可是它这个电波从上面下来到了和地球圆弧相切的距离也只有一百多公里,所以如果就靠天线的高度的话,那么比昌平或者比密云更远的地方,根本就收不到北京的电视。因此早就想过我们的塔应该越建越高,所以大家从材料的角度想一想,如果一个塔的顶要覆盖三分之一个地球,我们建三个塔就可以进行全球转播的话,这个塔的高度应该是三万六千公里左右,没有一种材料能够经得起这样的高度,而且大家可以算一下,这样一个高度按照巴黎的埃菲尔铁塔的体积来算的话,这样一个高度的铁塔它的底座的面积要比地球的面积还要大,那你没有办法在地球上建这样一座铁塔,可是我们充分的利用空间这个广度,那么我们只要在同步的高度上三万六千五百公里的高度上我们放三颗同步的卫星,它(绕地球)旋转的速度和地球自转的速度一样,所以在地面上看起来它永远在同一个地方,那么大家把所有的电视、电波所有的信号都放到它上面去,它再转发下来那么用电视接收天线就什么地方都可以接收,现在欧洲的足球赛在北京随时都可以看到,那么实际上是卫星转播在起作用,凤凰卫视台它是向全球广播的,如果没有了这个通讯卫星也不可能实现。所以大家知道这个高度、广度有多大的作用。气象卫星地面我们不论布置多么密的气象观测网,要把这些网搜集起来(的)资料,汇总到一个地方去,是要相当花时间的,但是我们在六百到九百公里绕着地球南北极旋转的太阳同步轨道上放一个气象卫星的话,那么几十万平方公里面积里面的云的演化和图形,在随着地球的自转一两小时里面全可以拍下来,那么天气演化的过程我们就可以看得非常清楚。资源卫星也是这样子的,我们需要知道地面的矿藏什么的,如果航测的话,飞机一飞它这个航测的照片的宽度只有几百米,那么飞过去是一条线,但是卫星可以实现一片的……,因为地球本身在自转,卫星在旋转,一般的一百零四分钟就可以扫过地球一次,在这样的情况下,我们地面的各种照片以及通过不同波段,比如从红外毫米波一直到更长波一些东西,不同的物质它辐射出来谱不一样,那我们就可以判断地面的森林怎么分布的,地下的矿藏是怎么分布的,以及海洋的颜色,海温的变化我们都可以通过各种各样的……,专门探测地球资源的我们叫做地球资源卫星,还有一些其它目的的我们统称为遥感卫星,遥感如果从遥远地方,来感知下面是什么东西,这个我们当然要使用到各种光学和电磁的不同波段,现在越来越发展,像海事救援卫星,以及其它的一些专用的卫星,都是充分利用广大高度和极大的视野。第二个就是非常清洁的空间,非常清洁的空间向我们提供了一个向相反方向研究这个深空和天体的极好的机会,不管我们用无线电波段还是光学波段,我们避不开大气的干扰,天文台可以建到高山上去,灰尘少一些,可是云仍然要挡住它,水汽要挡住它,水汽把红外(辐射)吸收得差不多了。所以我们天文的发展就受到了限制,但是我们现在可以发展大气外天文学,我们把天文望远镜放到卫星上去,放到大气外面,大家知道著名的哈勃望远镜就是这个目的,那我们国内现在也有专家建议,我们要建立一个太阳观测卫星,去在天上看太阳的磁场,比地面要看得清楚,顺便告诉大家去年太阳活动极大,我们经常预报太阳要有什么爆发,要有什么爆发,怎么能够监测到太阳的爆发并且及时地作出预报呢?在太阳和地球的中间有一个点,这个点附近太阳引力和地球的引力是平衡的,我们把它叫做拉格朗日点把卫星通过几次变轨,放到拉格朗日点,它可以绕小圆圈既不绕着地球转,也不绕着太阳转,老在那个地方呆着,这边对着太阳,这边对着地球,太阳上的所有爆发的X射线以及高能粒子流过来,它监测到马上就发送到地面来,这个拉格朗日点离地面还有200多个地球半径,所以我们足足有一小时到一小时半时间可以警告那些飞机以及各种各样的航天发射什么什么现象要发生了,这个也是利用了空间的非常的清洁,清洁跟微重力环境结合起来,我们还有更好的用处。比如我们下面说一说微重力环境可以干什么,我们生活在一个有地球引力和重力的环境里面,我们几乎不能想象微重力下面的物理规律和有重力下面是完全不一样的。比如举一个例子,在地面我们有时候希望炼一些非常高纯度的合金,怎么样来炼呢?就想不出办法来,因为地面要炼合金,你总得拿一个容器,比如说我们拿一个坩埚,这个是石英做的,它很耐高温,但是钢水熔化的时候1400多度,即使耐高温,石英坩埚里面的杂质它会分解出来,总是要渗透到钢水里面去,所以很纯的合金在地面上就想不出办法来,但是如果我们能够在失重的条件下的话,你不需要任何容器,因为失重的条件下,大家知道任何东西是随遇而安的你放到哪里就是哪里,那我们只要把一团金属悬在空中,周围用电磁的方法或者其它方面加热,它熔化了还在那里,那么你就可以往里面合适的添加一些你所需要的合金,这个纯度可以由你来控制。微重力下的生命科学,整个也是不一样的,我们的人习惯于重力的情况下,我们的心脏压血的时候往上压力大一些,往下压力小一些,在宇宙飞船里面就不一样,所以待了几个月的宇航员或者航天员回来的时候他一开始下飞机走不动了,因为他整个血液循环在失重的条件下也是不一样的,那么当然现在有人提出来微重力农业,这个有争论,但是至少也说明微重力条件下,因为微重力条件下,种子的向地性以及发芽的时候向光性,向光当然跟微重力没有关系,但是你都可以人工地去调制它,所以在这样的情况下种子会怎么样,这也是一个研究的课题,那就是说我们举这样几个例子,说明太空这样一些环境的特点本身的确是资源,我们可以充分地利用它来为人类服务。

     那么下面最后谈一点真正跟资源有关系的问题,行星和月球很诱人的一点就是上面有些资源,当然现在我们把它叫做内类行星,绝大部分资源地面上都有了,月球上有一种资源地球上就没有那么丰富,那么就是氦的同位素,叫做氦三,月球上的氦三有好几千吨,这样的氦有什么用处呢?氦三是一种氦的同位素,一般氦的分子量是二,氦三是一种同位素,大家知道我们要从原子里面提取能量的话,有两种方式,一种叫做裂变,拿重的原子比如说铀235,用中子来轰击它,一个原子分裂成为两个原子的时候,按照爱因斯坦的质能转换规律,它这个质量是少了的,少的一部分质量变成能量了,这就是早期的原子弹,如果原子弹产生的热量够大的话,另外一个极端就是很轻的原子核,你把两个轻的原子核,比如说氢的同位素叫氘或者氚,或者是氦的同位素氦三,你把这样两个氦在高温、高压下给它压在一起的话它聚成为一个新的重一点的新的原子,而聚合起来重的原子质量也少了一点,也转换成能量,这个能量要比裂变的能量要大的多的多。那么如果我们人类能够控制核聚变的话,那我们能源根本就不要发愁,海水里面有的是氢,而现在月亮上面的氦三是一种最好的核聚变的材料,那么足够地球上全人类取用能源,取用许多年,所以在这个意义上来说,空间的真正的,我们传统意义上的物质资源也还是很丰富的。再花五分钟左右的时间我们谈一谈空间环境灾害性的一面,就是说我们认为太阳只是对外有光辐射,从红外谱段到紫外,实际上不是的,太阳辐射的谱段,从长波的无线电波一直到最短波长的伽玛射线以及宇宙线粒子太阳上都可以辐射出来,只不过是谱的分配不一样,另外就是太阳还不断地往外抛射东西,太阳的能量真正是太阳内部在高温高压下产生的核聚变,这个核聚变产生的巨大的热的压力把太阳的外层大气不断地往行星际空间推出去,这个推出去不是简单的推,在物理上有很多加速的机制,推到行星际空间以后,带电粒子正的离子和负的离子它的运动速度不一样的话,就会产生电流,这种电流会产生磁场,磁场又改变电流,这个物理规律可以写出来,这个离子产生的电流改变磁场,磁场又影响离子的电流,你写成数学方程的话你发现很奇怪,就好象当初带电粒子里面有磁场,带电粒子怎么走,磁场跟着它怎么走,发明者把这个叫做磁场的冻结,太阳上这个带电粒子出来的时候冻结的太阳的磁场一到了以高速度到了地球的磁场表面的时候,这个带电粒子以及它的磁场和地球的磁场以及地球外层的电离大气相互作用,因此地球的大气不是这么均匀的扩展出去越来越稀薄,而是向着太阳的一面被太阳风或者叫做太阳带电粒子的磁场把它压缩得很扁,背着太阳的一面被太阳风拖得很长,那么地球的大气跟彗星是一样的,实际上有一些等离字体彗星也是同样的原理,那在这样的情况下太阳又不是均匀地往这个行星去辐射东西,它这个带电粒子有时候在均匀的背景上有一股一股的扰动,这种扰动大家把它叫做太阳风暴,用太阳风暴到达地球磁场的时候,就可以使地球的磁场突然变化,学磁学的人都知道地球的基本磁场差不多是三万四千到三万六千的伽玛,太阳风和地球相互作用强烈的时候可以产生好几千伽玛的变化,这个我们把它叫做空间天气,那么空间的天气是太阳上的磁场和带电粒子和地球的磁场和带电粒子相互作用产生的这种变化,这种变化是什么东西在变化,既没有降水也没有温度的突变,这种变化是地球磁场和电流的扰动,但是问题就在于我们有很多现代化的科学核工业设备是经不起这个磁场的突然扰动的,比如我们大规模的输电网路,输电网路都是导电的很大的环,这么大面积的导电环里面如果磁通量在那里变化的话,那么它感生的电流强度电动势是相当高的,那么有一个大家可能想不到就是我们的计算机技术硬件技术已经越来越发达了,我们在指甲盖这么大一个面积里面可以集成好几兆字节的容量,但是这个里面实际上就相当于集成了很多很多二极管,那么每个二极管非常非常的微小,所以只要一个带电的高能粒子一下子沉降到你那个芯片里面的某一个二极管上,你那个本来是负电,它一个正电过来把你翻成正的了,这个叫做单粒子翻转事件,整个计算机就瘫痪了,所以这样一些空间灾害我们是应该对我们空间感兴趣的来说,我们要有办法探测它、去防止它。我想是不是先谈这么一点,大家如果有什么问题或者感兴趣,或者觉得刚才没有说清楚的,那我们可以进一步地讨论一下。谢谢大家。

     主持人:好,教授讲的是深入浅出,连我都听懂了一半以上,另外我得一定要告诉大家,萧老师是已经来过的几位嘉宾里声音最大的一位,但是萧老师不是从家里来,是从校医院的住院部来的,所以非常令人感动。

     萧:我的身体还是比较好的,但是不小心得了肺炎,青霉素已经控制住了。

     主持人:咱们这儿也没有药,咱们以水代酒喝一口。好,谢谢。尽管下面提问题的机会是留给现场观众和网上的网友的,我也先占一个便宜,我先问一个莫名其妙的题外的小问题,我记得1959年也就是您上大四的时候,赫鲁晓夫来中国想跟毛主席谈一个建一个长波电台,结果毛主席拒绝了。刚才我听到您的报告当中经常说到长波,这个长波电台是您说的这个长波吗?

     萧:是长波,是同一回事情。

     主持人:干吗要把它拒绝了?

     萧:从开始的时候这个国际上就形成了一种默契,现在的国际无线电科联有规定,长波段和中波段是用于一般的区域性的广播电台用的,短波段是远距离的广播,因为可以利用上面的电离层的反射,远距离传播。超短波是用作电视的频道,比超短波更高一些200兆到400兆这样一个,差不多就这样一个频带,不过现在手机也跟当初的规定不一样了,因为手机要能够通过蜂窝很好地互相联系上的话,它的频率也不段地在变,但是必须有一个国际的机构来分配这些频率。俄罗斯因为它是一个前苏联,地方非常大,他们的广播长波电台比较多,长波的特点就是它有部分的绕射,大家知道这个绕射现象是一种特殊的物理现象。假如我们一个东西,一个波它的障碍,挡住这个波的障碍物比波长的一半小的话,那么这个波是挡不住的,比如在水里面你插一根稻草棍,你用一个石头扔下去,激起一个水波,这个水波到了那个稻草棍一下子就绕过去了,但是那个水波的波长如果是五米,你放一个三米左右的一块板往那里一放,那么这个板后面,这个波是过不去的,这个我们叫做绕射。长波的波长好几公里到好几十公里,所以一般的来说小的山丘或者什么地面的曲率它都可以绕射,它可以传播到上千公里,中波一般的地波就只能传播几百公里,所以前苏联1970年前已经有长波广播了,俄罗斯它们建立的是长波体制。其它的国家面积不是十分辽阔,我们中国一开始建立就是中波体制,欧洲国家、美洲国家都是中波体制,而广播电台应当说在某种意义上是一个国家宣传中心的地方,所以我们没有那一套相应长波的技术。我个人的意见,假如接受了意见,忽然改成长波电台的话,那么会给我们国家的电波的自主发展带来一些不利的因素,所以是有这个传说,当时是不同意的。

     主持人:我以为毛主席只会写诗和打仗,现在发现他还懂什么叫长波。

     萧:这个的确是有科学上和政治上的考虑的,我们国家电台应当控制在自己的手上

     主持人:好,下面来看网友的问题,屏幕因为长时间没用已经暗下来了,但愿不是单粒子翻转,没死机。看看第一个问题来自甘肃,他说听说有些植物的种子因为曾经上过天空所以产量特别高,对于这样的现象科学上有没有比较好的解释,是不是和您刚才讲的微重力有关?

     萧:的确和微重力有关,但是太空的环境除了微重力以外还有刚才我们说的大气屏蔽掉一部分相当(多)的宇宙射线的辐射和在太空里面的辐射比较强烈。我们在地面本来就用辐射用某些伽玛射线或者轱的放射性来照射种子处理一下,处理的种子可以把里面的一些单细胞的生物或者有危害的一些菌给它消灭,所以对种子的健康发展肯定是有利的,那么微重力条件下种子的,经过在微重力环境回来的种子,我是实事求是地说,辣椒种子国内做过实验,天上飞了几天以后回来,长得很大的也有,长得很小的,不结的也有。所以这规律还没有真正的摸透,就好象磁场对人体作用也没有真正摸透一样,有时候我们容易强调一面,比如说做一个磁铁,头疼的可以治头,脚疼的可以治脚,但是放在头上是不是还有副作用呢?没有人去说,像这些事情应该全面一些,就是微重力条件下种子的影响,的确我们国内准备做这方面的实验,因为高产的例子是有的,但是它这个畸变,究竟向哪个方向畸变,你会不会永远高产,这个没有结论,就目前的实验来说也有低产的种子,但是肯定受微重力的影响,这个是绝对有。

     主持人:哪位观众有问题?

     观众:我想提一个关于国际关系方面的问题,是这样的,您刚才说到在比较大的空间里会有一个资源的问题,我想到我在《国际传播》这一门课上曾经学过各国好像现在在太空存在一个资源争夺的问题,一个具体的例子就是说,各个国家在太空中卫星数量对比问题,那么您认为一个国家太空探索的计划对一个国家未来的国际地位会有影响吗?如果有的话,会是什么样的影响呢?谢谢萧院士。

     萧:这个是一个交叉的问题,证明现代科技的发展,文科、工科和理科常常是需要互相配合的,有一个国际空间法的委员会我们国家有一个空间法学会,都是跟这个有关系的,这个里面的确有一个,既然是资源,必然有一个争夺的问题,比如说同步卫星,刚才我说了通讯卫星挺好的,但是轨道的长度有限,一般同步卫星都是沿着赤道上空的,一个卫星和一个卫星中间还需要有一定的间隔,所以开始有一些技术发达的国家在这方面当然就占了一些便宜,但是它已经放上去了大家也就认可,在未来要有一些国际法来保证这些东西,现在关于空间碎片的问题,关于你释放了卫星以后,你的发射性器处理和把它爆炸成小块的问题已经逐渐地在实施了,但是空间法里面因为国家总是要考虑自己的利益,所以在空间法的制定过程中间,发达国家和发展中国家以及发达国家相互之间这种矛盾肯定也是要不断地经过讨论,但从另一个角度上来说,因为刚才我一开始就说我觉得空间技术是现代高技术集中的体现,所以一个国家能够有成功的空间技术至少是表明这个国家的综合国力是相当强大的,因此在这个意义上来说空间技术在某种意义上是综合国力的体现,代表一个国家的实力,这个对国家的国际地位的威信的提高各个方面那当然是很有影响。

     观众:我想问的是人类活动是不是可能或是已经对大气的高层甚至是空间的环境造成影响,而这些影响是不是有可能反过来对人类造成危害,在我们发展空间科学的过程当中应该怎么样考虑这个问题?谢谢。

     萧:现在人类活动比较探讨的直接已经影响到自然的最大的一个问题就是环境污染,那么这个环境污染包括水污染和大气污染,污染的直接后果是对人类的健康以及各种食品的沾染,可是这个间接后果可能更严重那就是说比如说二氧化碳很多了以后,大家知道太阳的红外辐射并不是被地球全部吸收了的,地球有百分之七十的海洋,还有两极有大面积的冰盖和积雪,那地面的反照率就是百分之七、八十,所以你在月亮上看起来地球肯定比月亮要亮得多,那就是说太阳辐射的能量一大部分还是被地球反照,那么地球本身的温度不是绝对零度,那么它按照普朗克定律,它也按照希格玛T的四次方的规律要往空间辐射能量,可是如果我们覆盖的一些吸收红外的或者吸收热量的气体越来越多的话就是造成所谓的温室效益,这些应当散发出去的热量散发不出来,地球的温度就会越来越高,越来越高造成的后果,现在有两种对人类活动的后果造成的比较悲观的估计一种叫核冬天,一种就是由于释放温室气体而造成气温升高,这两个是相反的,核冬天可以连续几个月由于核爆炸造成的污染大量的把太阳辐射反射出去,那么地面的温度整个降低到不适合于植物正常生长的程度,高温的温室效应可以使得气温……,很危险的,气温要升高1.5度,南极和北极的冰盖就要往后退好几十公里,那么所融化出来的水的量是相当巨大的,荷兰这样的国家以及中国某些沿海地区这样的情况如果发生的话,特别是大家知道世界著名的港口全都是很低的,所以说如果海面抬升一米的话,后果是不堪设想。现在国际上已经积极地在呼吁,特别是发达国家要减少二氧化碳的排放量,要减少氟的排放量。有没有影响到高层现在有一种说法就是南极的臭氧洞,南极的臭氧洞似乎跟氟化物,以及氟族就是氟氯溴碘这类的东西排放过多有关系,但是相对来说北极也有一点臭氧减少,还没有很明显,所以这个结论不敢十分肯定,更高的高空因为现在没有这样的资料比如气溶胶向上输运,应该怎么输运法,能够输运到多高,这个还没有足够的证据。

     观众:我想问一下关于太阳的爆发会不会造成地球上大尺度的天气变化?

     萧:一次太阳爆发的能量平均起来差不多有十的三十一次方尔格,那是相当大的能量,相当于好多的台风的能量,但是问题就是一个太阳爆发释放出来这么多能量它是一体的向整个宇宙中间过去的,真正到地球角度上能量远远的没有那么多,但是地球接收这个能量的方式和地球表面接受太阳光的方式不一样,地球接收这个能量的方式是用整个地球彗星尾巴状那个截面,那个截面是四十个地球半径左右,所以是很大的,而接收太阳的可见光辐射的话,真是由地球的半径围成的这个截面来接收的,所以两个能量量级的差别很大,但是总的接收到的能量有时候对空间的影响也是很大的,这样一些影响能不能够直接影响到地面的天气系统,我刚才说了现在没有证据,但是的确有很多不能解释的现象,在美国,据说美国送给了中国一块,我在空间物理专业同学中间曾经说过,美国有一种杉树长了好几百年,它这个杉树的特点就是大部分国家有一些树长了几百年以后中间就空了,它这个中间始终是实心的,所以它把那个树死了以后就锯成一薄片一薄片的,送给很多国家。那么我在伦敦的大英博物馆看这个树的时候的确很奇怪,这个树的年轮一轮一轮非常清楚,有好几百圈,这个年轮有时候轮和轮之间距离宽,有时候轮和轮之间距离窄,距离宽的表示那年树长得快一点,距离窄的表示那年树长得慢一点,关键就是这个年轮的粗和疏差不多是十一年的周期,而我们认为太阳的……刚才我说的可见光和红外线的辐射十一年的周期不太明显,就是太阳的暴或者伽玛射线这类东西,X射线它的十一年周期比较明显。但是这个树的生长明显的也有十一年的周期,气候的统计十一年周期好像也是比较明显的,但是天气过程的话,就是我刚才说的大概唯一的可能性就是某些天气可以爆发可以不爆发处在一个不稳定的阶段的话,那么空间的某些扰动是不是会触发一下,如果直接要激发一个天气系统的话,能量是不够的。

     观众:太阳的高能粒子会不会直接形成水汽的凝结核而造成大范围降雨。

     萧:它是这样的,太阳的高能粒子如果沿着磁线往下面沉降的话按照它的能量和地球磁场的强度,一定能量的粒子只能降落在一定的磁力线上,不能够在继续往下跑,如果能量很高的宇宙线粒子它也会受到磁场的偏转,普通的带电粒子它是受到磁场的控制,甚至到不了七、八十公里的高度,如果能够到达的话,那么它通过电荷交换它逐渐就变成中性的成份了,所以它不会直接成为水汽的凝结核。

     萧:去年的七月份中国青年报还有几个报(的)记者都向我提出过同样的问题,我说老实话有一点胆怯,就是说我不愿意太多的影响防晒霜的市场。我已经刚才说过了,太阳暴主要剧烈变化可以到十的三到十的六次方这么多倍数的辐射强度的增加,主要是X射线极紫外谱段,普通的紫外和可见光谱段也许稍微增加一点点,不会增加得很多,所以在这个意义上来说太阳有风暴也好,没有风暴也好我们皮肤所接收到的太阳紫外辐射在地面上应该是差不太多的,但是有一点就是现代人的生活方式跟几十年以前的确不太一样了,现代人生活方式也很奇怪,出去就坐车,等到回家来三千块钱买得步行机在家里面拼命地跑步。所以的确我们接收的太阳的辐射的剂量现在是比以前少了一些,所以我们现在不要强调,过去大家到海边去就是举行日光浴,从现代人的观念来说老晒的确是没有什么太大的好处。

     主持人:请看下一条网上提问,这个提问非常具有人文关怀精神。他说听新闻上说俄罗斯的一个空间站快要坠毁了,大家都很担心它,万一掉下来砸了我们怎么办?好象科学家们在想办法,现在太空中的卫星这么多是不是真的可能有哪颗卫星会掉下来砸着我们?

     萧:像几十公斤重的东西,一般说来卫星有一定的轨道,但是高空(大气)既使稀薄它也有空气的阻力,卫星受到空气的阻力跟卫星的一个特殊参量,我们叫做面积质量比,卫星的面积越大质量越小,那么它受到的阻力越大它就向下掉得越快,卫星的质量越大而截面积越小那么它呆的时间就越长。卫星在三百公里以上的时候它可以在很长的时间里面按照你设计的轨道运行,然后它慢慢地降低,慢慢地降低,而且发生一次太阳风暴这也是一种空间危害,卫星的轨道在严重的时候几百公里高度的卫星轨道一下子可以掉一、两米。到了二百多公里的时候卫星就吃不住了,一天半米一天半米地往下掉,到了一百多公里的时候它的速度就已经是,重力已经把它加速到自由落体,一般说来在这样的速度下,在八十公里在一百一十公里的高度上,大气是要和它摩擦发热的。质量如果小于几公斤量级的话,不会掉到地球上来,它就完全烧掉了,质量再大一点的东西,是会陨落,我们叫作陨落在地球上,我们的回收卫星也要经过一个重返大气的阶段,但是我们回收卫星,因为要回收所以外壳——空间材料是一个专门的学科,外壳是防热防蚀的材料,会烧得乱七八糟,但是就烧掉一薄层。苏联的“联盟号”有十多吨重,而且因为它服役时间已经比较长了,现在维护各个方面可能不是很划算,那么俄罗斯准备放弃它。现在放上去的东西它都要求你解体的时候,特别是火箭的末级解体的时候你要把它爆炸成碎块,可是早些上去的东西已经没有办法了。所以要放弃的话,一个是科学家事先可以设计好一些它在什么样的……放弃以前如果你能够控制它的轨道,或者用另外一个对接的东西把它牵引下来的话,把它牵引到某一个高度上,让它一面转一面往下掉这是可以计算的,但是这个只好用平均来计算,这个误差会是很大的,正好你计算的时候是按背景大气的参量,中间发生了两次太阳风暴,它不听你的规律了,当然也很危险,一般计算让它掉最后它掉到海上,只能这么说。

     主持人:空间科技任重而道远。好,看下一个问题,他让您回答说,从现在的太空科技发展来看,您觉得可能还需要多久才可能实现星际旅行?

     萧:第一我的确不是空间技术方面的专家,第二可能很难预报。太空旅行设计到好些问题,不是任何人都能够上太空的,但是从飞机来说,当初也有一些限制,比如说最初乘坐飞机的人甚至于要检查身体,你有没有心脏病,现在的飞机也越来越舒适,很安全,也不大考虑你有什么都不管了。目前因为宇航毕竟是把这个东西从地面零速度给它加到第一或者第二宇宙速度,而且短短的几分钟时间里面,这个加速度可能达到15G,不是任何人都能够受得了的,心脏有病的人绝对受不了,心脏没有病的人也相当一部分受不了。另外,就是在太空各种各样的太空病也不是正常人能够受得了的,如果到了大家坐在一个太空舱里面去旅行的话,也许没有这个问题。现在我知道,比如有些国家,包括我们国家选宇航员的话,身体是一方面,科学知识是一方面,心理素质是很重要的一方面,就是这个宇航员要很善于跟人合作,要不怕寂寞,碰到危险他能够坦然的处置,这一系列的心理素质不是很简单的。随便举一个例子,一个宿舍里面两个同学有意见不说话了,你跑到空间站两个人不说话了这样就很麻烦了,寂寞还是小事情,需要协作的时候就不能够互相闹别扭,所以宇航员的要求是比较高的,从技术上来说,现在我们发射一颗火箭,据我所知道成本不是一般人拿旅游能够承受得了的,就是说发一个火箭,就我们国内来说也是好几亿的人民币,一个火箭上面如果装了60个乘客,一个乘客要多少钱一张票。所以大概在未来的10—20年之内,我想是不会的。

     问:萧教授,我想问这样一个问题,现在不仅中国,还有世界上许多国家都开始向太空迈进,你对像中国发射“神舟号”,还有美国打算组成太空军队,像这样太空的发展您有什么看法?

     萧:刚才我特别强调了,我虽然没有明说,我所讲的内容都是关于人类和平利用太空的,就像这个同学所说的,很多事情是使用双刃剑,太空用于军事的目的是很明显的,而且国家和国家之间的空间竞争我们也应当承认在一定的程度上是和军事联系在一起的,所以在某种意义上来说,我们提倡空间环境的和平利用,但是我们在现在这样一个社会下,我们要保障我们国家有强大的国防实力,也是重要的。这个不必讳言,为了国防实力的增强,空间技术也是重要的一个方面。

     主持人:节目结束之前,我问最后一个我个人的问题,就是您做了一辈子空间科技的研究,能不能用一句话概括您心目当中的空间科技是一样什么东西?

     萧:空间科技是真正代表21世纪的科学发展结晶的一个东西。

     主持人:好,谢谢!

     追求进步,学术倾听,世纪大讲堂向您道别,下周同一时间再会,谢谢萧教授,谢谢现场观众。谢谢大家,谢谢!

日本的长波天线。LW Antenna in Japan