宇宙壮游指南

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逝水 70后，非典型航天工程师，科普作家。爱好跑步，跑遍了全中国。

注：本期视频已上传至B站。

引

江畔何人初见月？

江月何年初照人？

人生代代无穷已，

江月年年只相似。

——张若虚《春江花月夜》

非常荣幸，今天能够到这一个我觉得特别神奇的地方。

我经常在各种不同的场合，可能在国家会议中心，或者其它更大的场合，都做过各种各样的分享或演讲。

但是这样的场合是第一次，在一个非常轻松、浪漫，有艺术气息的地方。

我准备了一个一直想讲的主题，就是太空旅行。

虽然太空旅行现在只是极少数人类的现实，对我们在座的各位来说，肯定还都不是。但是谁知道呢？也许仅仅只需要十几二十年？也许就OK了呢。

这是Space X的飞船。9月14号，刚刚过去的新闻，马斯克公布了一个非常令人振奋的消息，这位哥们儿要到月球去。这个事件发生后，有媒体来采访，最关心的一件事就是，这哥们估计要花多少钱？我说马斯克肯定不会公布。我估计，这张船票大约1亿美元左右，当然作为第一个买票的人，我估计Space X会给打个五折还是很可能的。这个钱在中国，已经有相当多的富翁应该是OK的。在座的......我反正不行！

但我希望会有一天降到非常低，就像每个人来参加今天的活动一样，我们就都能承受得了。

目的地

开普勒452B

人这种生物最神奇的一点，就是可以想象和编造故事。两年前非常火的那本书《人类简史》就讲，人类社会能够构建的一个很重要的原因，就是人会编故事。社会可以依靠故事，把它凝聚在一起。

所以我们今天就编一编故事。包括NASA在内，人类就想探索，想到远处去。但是我们得找一个和我们地球有点类似的星球。它还得适合我们碳基文明的生命来生存。

人类找了很多，这些都是开普勒望远镜发现的。2015年，NASA开了一个非常重要的发布会，宣布发现了一个新行星叫开普勒452B，距离地球1400光年，它的直径大概是地球的1.6倍，整个环境跟我们地球非常像。

为什么叫开普勒452B呢？452是发现的序号，这个B的意思，就是在它的那个星系里边，它是距离恒星第二近的。地球如果按这个编号体系，就是太阳系C。

1400光年，我突然要跳跃一下。在我的中学时代，我非常喜欢唐诗。大家可能听过《春江花月夜》，作者是张若虚，我以前是能够全部背下来，现在可能还会稍微差点，但记得其中几句：江畔何人初见月？江月何年初照人？人生代代无穷已，江月年年只相似。

我为什么忽然跳到唐诗？就是因为宇宙旅行或者说太空旅行，它非常神奇，它是一个时间和空间的双重旅行。

开普勒452B距离地球1400光年。张若虚写这首唐诗，距离现在恰好差不多是1400年。这什么意思？也就是说假定开普勒452B有生命、有文明，假定他们具有跨星系的通信和观测能力，他们应该刚刚听到张若虚在吟这首唐诗。

你看，这不就是时间的穿梭嘛？

其实唐诗里大量的主题，都是关于人与时间和空间的对话，非常的神奇。

交通-火箭

杨利伟的痛

OK，我们真的要出发了。

第一件事情，就是要找个火箭。这是一张挺有意思的图，把世界上著名的火箭都放到一张图里。最大的就是土星五，上方有一轮月亮，很漂亮的一张图，这是真实的照片。如果你去美国，应该还能看到它在博物馆，只不过是平着放。

在我曾经的一篇科普文章里，专门做了一个数据统计，横轴是发射次数，纵轴是实际成功率。每一个圆圈的大小，表示这个火箭一共发射过多少次。越到这个角上就是最可靠的火箭，因为它发射的越多成功率越大，这个圈越大，表示实际用的最多。大家可以看到就是“联盟U”火箭，还有美国的DELTA火箭,远远地领先全世界。我们中国长征2/3/4大概在这里，我们“长5”还失利了。

虽然说已经有这么多火箭。但是对于人类航天来讲，还是一件最难的事。NASA的总工程师曾讲过一句话：可靠的都不便宜，便宜的都不可靠。前天就刚刚发生一件事，NASA的一个宇航员和俄罗斯宇航员乘坐联盟号飞船，本来要去国际空间站，然后飞船发射失利。这个火箭的“二级”有问题，非常幸运的是，火箭有逃逸塔，两个宇航员逃生了。

但他们在这个过程中，大概经历了6到7个G的地球加速度的过载，肯定不舒服。但是宇航员是能承受的，我们可能承受不了。你可以想象一下，在游乐场玩过山车，最多就是2个G。

这里说一个真实的故事。我们的载人火箭第一次发射就是神舟5号，中国第一个宇航员是杨利伟，他在回程时可以说饱受摧残。他回来后给我们这些工程师讲一件事情，他说我最不舒服的就是在其中一段的时候，他也告诉了准确时间。他说那时候我觉得我快要死掉了，我觉得真的坚持不下了。整个过程中，只有那段是我最难受的。

后来工程师去查原因才明白，就是我们人体是有一个振动频率，大概就是20赫兹以下的一个很低的频率。另外大家都知道共振，一旦人体发生共振，会把你的内脏都震出来。所以就非常的难受。

我找了一张图来阐述这个概念，假定火箭的频率没有避开人体的基频的话，就会产生共振，这导致杨利伟非常难受。当然我们现在技术进步了，就不会再发生这样的问题，但这的确是我们经历过的。

不管怎样，你去太空旅行，改变不了一件事：你相当于坐在一个巨大的炸弹上，火箭就是带着燃烧剂、带着氧化剂，随时都可能炸掉。当然你要坐在上面，不然你达不到那个速度。

下一件事，就是要脱离地球引力了，你会非常不适应的，会有失重的感觉。

交通-轨道

侯宝林的电筒

接下来。侯宝林老先生有一个经典的相声叫《醉酒》，大家都听过吧。一个人喝醉酒了，另一个人说打开手电，让你顺着光线爬上去，这个说我才不爬呢，要不你把电门一关，我就掉下来了。

大家肯定都拿到中学毕业证了，你只要学过中学物理，理论上你都可以理解轨道，但是我真的发现我们我身边的大量的人都不了解。不怨大家，这肯定是我们的教育有问题。

关于这个相声，我还专门写了一篇文章来说这件事，就是如果你真的爬得足够高，你关掉电门，你真的是掉不下来的。当然这有很多前提条件，你首先真得能爬上去。其中的一个原因是“坐地日行八万里”，你随着地球的自转，本身是有速度的，如果你爬得足够高，多高呢？36000公里。你随着地球自转的速度，我们叫做“环绕速度”，恰好就是这个速度，如果你爬到那里，不仅不会掉下来，你也不会不会左右飘，你就在那原地待着，你不会掉下来，也不会上去。

从理论上来讲，真的就是这样子。但前提是你得有这么一个特别的手电筒，然后你还得有一种方式来爬上去。所以我们会有各种各样的轨道，这张图在平面投影上画出各种各样的轨道，中间就是地球。总之，你要离开地球的时候，地球已经变得非常的小。

交通-发射场

赤道附近最省油

下面一件事，就是选一个好发射场，顺便还能旅个游。

这张图，这是把全世界的火箭发射场都列出来了。我们中国其实一共就四个发射场。最著名的发射场，比如说美国的卡角（卡纳维拉尔角发射场），它非常靠近赤道。你会发现赤道附近有最多的发射场，为什么这样？这一定有道理。

地球是什么？其实不是一个完美的圆球，而是个椭球。赤道附近地球的半径最大，对吧？甩东西的道理，要用离心力。所以如果在赤道附近发射，一定可以利用地球的离心力，所以一定是最省燃料的。

所以，你看大部分的发射场一定都在赤道周围。当然还有很多不同的考虑，比如说我们最靠近蒙古的发射场叫酒泉卫星发射中心。酒泉是甘肃的一个城市，但这个发射场在内蒙。它在内蒙起了一个离它最近的大城市的名字，所以它叫做酒泉卫星发射中心。我们业内人士会把它叫做20基地，它的原因是当年建设这个基地的，是从朝鲜战场回来的解放军第20兵团。

我们现在就在三亚文昌也建了一个发射场，所以它离赤道就更近了。

倒计时

《月球少女》下凡尘

下一个故事就是T0故事。

火箭发射时候要倒计时。5、4、3、2、1。其实美国和中国和俄罗斯都不一样，倒计时的方式我们中国会非常喜欢从10开始，而美国一般是从5开始。另外，我们数到0时会喊“点火”。美国也许会喊5、4，然后就喊lift-off了，然后继续倒计时，它喊到0的时候那个火箭真的起飞了。

这其中有很多技术问题，我们不展开说。

但是中国说“点火”，然后火箭起飞，这时候他会说一句话，说“T0时”多少多少多少，后面报一串数据。T0是什么意思？

T0其实是Time zero,起始时刻。因为在发射之前，整个火箭发射程序都已设计好了，但是这个起始时刻是不确定的，所以就用一个T0来代替，就T0+100秒，再比如说加101秒来干什么事，所以零号指挥员说的T0就是这个意思。

这个倒计时是怎么来的呢？这还真跟今天主题有关系，这里是北京电影学院的电影产业园，对吧？所以说这个文化的确是互相促进和融合，互相影响的。在1929年的时候，德国一家电影公司拍了一个电影叫做《月球少女》，导演就设想了一个场景——1929年还没有火箭，V2火箭都是在二战时才有的。导演非常有想象力，想象了这种倒计时，会让人非常急迫，让大家感觉到注意力高度集中。后来搞航天的人觉得这是很好的主意，就变成了现实了。

交通-飞船

追逐光的速度

在离开地球100公里以上的卡门线，就是航天了。

我们还需要乘坐飞船，对吧。这张图是一个老外做的，他把科幻作品里面的著名飞船都放到了一幅大图里边。

我们挑几个出来看看。《阿凡达》里的“创业之星号”是反物质的核聚变推进，很酷，它能达到很高的速度。

因为我们如果达不到哪怕1%光速的话，到离地球最近的比邻星去，都可能要8万多年，这显然不是我们这种碳基生命能够承受得了的。

那么你要能达到1%的光速，或者1/10的光速，就需要有特别的推进方式。

《火星救援》里的“赫尔墨斯号”，“赫尔墨斯“是希腊神话里的一个神，他用的等离子推进，并且用了引力弹弓的方式，相当于利用一个大星体的引力把它弹出去。

这是星球大战中的”千年隼号“，这是非常著名的飞船。这里想说一句话，SPACE X那个个火箭叫Falcon，”千年隼号“就叫 Falcon，这是在向《星球大战》致敬。这也是科幻电影对现实产生的影响。

这是另外一个著名的电影叫《2001太空漫游》，开头的前五分钟——我就不剧透了——如果你没看过的话，你会以为你的电脑或投影坏掉了。那是一个非常震撼的开场。这部电影有一个神奇的细节，我截取了下来。他们到达土星的轨道后，发现那里已经停泊一艘飞船。我把那艘飞船放大一下，你会看到”八一“的标志。

在克拉克的原著小说，这个飞船叫”钱学森号“，他在向钱学森致敬。但在中国的实际的航天场景里边，我们原则上是不会用人名来命名的，所以这仅仅可能存在于科幻作品中。

此外，还有等离子推进和太阳帆推进，太阳帆推进就是展开一个巨大的帆，每个光子都有动量，打上去后就相当于给帆加速。如果这个帆做得足够大，它就可以一直获得加速。这种方式的好处就在于，只要在太阳系、有太阳光，就可以持续的获得加速，因为没有阻力，它可以加速到1%的光速。它已变成现实，日本曾经发射了伊卡洛斯号就是太阳帆推进。

当然我们觉得这样还是太远了，就想找虫洞了。虫洞，就相当于宇宙空间如果可以折叠，就会有一个捷径，直接穿过去不就行了吗？2017年的诺贝尔物理奖得主吉普·索恩就是研究虫洞的，他认为如果有虫洞，那么就需要负能量，但到现在为止，我们没有找到宇宙中的负能量。所以这件事，目前看来还是相当遥远的。

第一站

火星

好，我终于把前面感觉挺无聊的事说完了。终于要进入新星际探索了。

我们先来到火星，这个地方叫圣玛丽角。

这是火星探路者号登陆火星后拍摄了这一段，在火星看日落，就是这样一个感觉，主要原因是火星充满尘埃，用我们现在的话说，就相当于天天pm2.5，超级爆表。

所以太阳看起来很可能就是蓝色的。其实火星不咋地。但我们特别想探索火星的唯一原因，是因为它离地球好近，我们容易到达而已。

第二站

木星

木星是一个巨行星。这个是从木卫二，我们叫恩格拉多斯，假定我们有飞船来穿行，会看到木星上有巨大的大红斑，有多大呢？两个地球大。为什么会有这个大红斑？这是个谜。

而且近几十年的观测都表明这个红斑在缩小，为什么缩小？也不知道。所以宇宙中充满了未知。木卫二叫恩格拉多斯，也是用神的名字来命名的。恩格拉多斯目前被认为是最有可能在太阳系存在生命的。因为大家看它喷出来的间歇泉，能喷一百多公里，喷出大量的水、冰块和石头。喷出来的物质会成为木星环的一部分。这个间歇泉会非常的漂亮，如果我们真的去木星，这是一个很震撼的场景。

这是大红斑，这张图是1979年旅行者一号拍摄的，大红斑有30万公里大，是地球的两倍。

第三站

在木卫六上徒步

我们继续，假定行走在木卫六上，我们可能看到一个景象，巨大的红斑像一个大眼睛那样看着我们。

木星有木星环，又分成内环和外环。有多大？想象一下，内环和外环中间的这个间隙，就可以并排放下5个地球。

但是木星是气态的，所以刚才我就没有说我们能登陆木星，登上去也干不了什么事。

第四站

土星

土星也是一个巨行星，非常巨大。土星有一个神奇的地方，在它的北极，有一个六边形的蓝色风暴。这也是太阳系目前排到前十的未解之谜。

我一直认为，在太阳系最壮观景色就在这里了。我们假定在它的一个卫星上，看着日落，微风拂过——当然你要你要穿宇航服，要不会冻得受不了——然后我们一艘飞船穿过，非常漂亮。

第五站

土卫六玩滑翔

土卫六上充满了甲烷的气体，味道一定不好闻，就是臭鸡蛋味。但是这里大气密度非常大，以至于这里成为滑翔伞爱好者的天堂，用非常简单的滑翔伞，就可以滑行很长时间。

第六站

天卫五玩蹦极

天王星的名字叫乌拉诺斯，乌拉诺斯是宙斯的爷爷的名字。天王星是一个漂亮的蓝色的星球，也是以甲烷气体为主，所以就是一个蓝色的臭鸡蛋味的行星。它的卫星非常多，但比较大的就是天卫五、天卫十五这么几颗。

这就是天卫五，被认为是地壳变化最剧烈的一个行星。在这里，蹦极一定会非常爽。这是天卫五上的一个悬崖，可能是太阳系中最大的一个。这个悬崖有多高？20公里。想一想，珠峰是8848米，10公里不到。这个是20公里，然后重力大概是地球的1/55，你从上面往下蹦，掉下来要12分钟，太爽了。背后又是天王星，很漂亮。