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吳季:諾獎多次頒給國外「空間科學」,中國什麼時候能趕上?|科技袁人

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導讀

地球是人類的搖籃,人類不能永遠呆在搖籃中,總要走出去的。伴隨著我們國家的發展,中國的空間科學已經逐漸的來到了世界舞台的中央。不但走出了地球,而且也開始進入到了行星際。

本視頻是中國科學院國家空間科學中心前主任吳季在2020年觀視頻年終秀的演講內容

視頻鏈接:

西瓜視頻:

https://www.ixigua.com/6910137456708813326/

本視頻發佈於2020年12月27日,播放量超百萬

bilibili本視頻【33:20—44:30】處為吳季老師演講內容

精彩呈現:

我叫吳季,是中國科學院國家空間科學中心的研究員。非常遺憾,因為要參加一個重要的發射任務,所以不能現場跟大家做分享。

這是我們國家第一顆人造衛星的模型「東方紅一號」。這個所當時建的時候,就是為了研製第一顆人造衛星建的。這是我們空間中心的創始人趙九章先生,這是「兩彈一星」元勛的證書和勳章,我們單位的鎮所之寶。

「東方紅一號」模型

「兩彈一星」元勛的證書和勳章

這個大廳是我們空間科學任務的控制大廳,在大概不到一個月的時間,我們這大廳裡面會非常熱鬧,比如說這是衛星系統的兩總,總設計師、總指揮;這是地面系統的兩總,首席科學家就坐在這兒,另外前面有各個系統、各個分系統崗位的負責人。

大家好,我非常高興能夠接受觀視頻《答案》年終秀節目的邀請,來給大家做一個分享。

今天我要跟大家講的題目就是「走進世界空間科學的舞台中央」。

什麼叫空間科學?空間科學就是要把一個航天器打到太空中去,在太空開展科學實驗,或者對宇宙進行觀測,或者對地球進行觀測,開展科學研究。它的重要的產出不是把航天器打上去,而是打上去以後要做觀測。

我就挑幾件非常重要的成果跟大家做一個分享。1957年人類第一次發射了人造衛星,1977年美國發射的旅行者一號和旅行者二號,它現在已經到了100到150個AU的區域,仍然還在看到太陽風的粒子。所以這也是對太陽系的邊界一個重要的發現。

再有就是哈勃望遠鏡,兩米孔徑太空望遠鏡看到了深空的宇宙,看出來宇宙還在繼續的膨脹,離我們越遠飛得越快。

1995年以後,我們發現了很多系外的行星。既然有這些行星,那麼這些行星是不是就有和地球類似的呢?如果有和地球類似的,有沒有地外的智慧生命呢?

我們看一下1995年以後有很多空間科學計劃都獲得了諾貝爾物理學獎,在這個表當中,所顯示的紅字的都是空間科學計劃的名稱。

非常遺憾的是,所有這些重大的科學發現,少有中國人的貢獻。

我還記得我在歐空局進修的時候,當時1986年我們國家剛剛發射東方紅二號通訊衛星,我們還沒有月球探測,沒有其他探測。我記得當時他們就問我,你也是中國來的是搞航天的?

他說中國也有航天?我說是,中國我們發射了通信衛星。他就給我看了一個漫畫。這個漫畫畫的是一個美國宇航員登上了月球,第二張就是一個蘇聯宇航員登上了月球,這兩個人見面了以後就相互握手說你好你好,相互握手,這時候他們就看到旁邊有一個中國的宇航員也登上了月球,他們就特別奇怪,你是怎麼上來的?

因為在當時的他們的印象當中,中國的航天是非常落後的。中國宇航員就說,說我是一個中國人,兩個中國人,三個中國人,四個中國人這麼搭人梯上來的。當時是1986年,我在歐空局的時候給我的刺激很大,我們的中國航天在別人的印象當中難道就是一個人海戰術嗎?我們就沒有高技術嗎?所以這也促使了我回國以後一定要發展我們國家自己的空間科學。

我1994年從國外讀完博士以後,工作了一段時間回到祖國,當時我推動的一個重要的計劃就是地球空間雙星探測計劃,

這個計劃是在1997年開始提出,在2001年立項,這個是與歐洲空間局合作的。這個計劃大家可以看到,我們是和一個國際上的計劃聯合起來,歐空局計劃叫星簇計劃。我們在地球空間進行了六點的聯合探測,這樣一個計劃是中國第一個真正意義上的空間科學計劃,也是我們第一次走到了世界空間科學的舞台中央,我們也獲得了國際宇航科學院頒發的一個團隊成就獎,

當時我們雙星計劃團隊和歐洲空間局的星簇計劃團隊一起上台去領獎。應該說當時我們的心情都很激動,因為我們中國的航天終於有一次也走到了世界舞台的中央,我們並不是跟人家學,我們是平等地跟人家合作,也有些重要的科學發現。應該說中國的空間科學發展,由此就發生了一些重要的變化。

最近我們做了什麼呢?我簡單地舉幾個例子。第一個就是暗物質衛星,我們叫「悟空號」。

「悟空號」上天做什麼呢?我們要探測高能的宇宙線,那麼這個高能宇宙線高到多高呢?高到1012eV,1012eV在以前從來沒有測過。我們希望能夠把宇宙射線高能電子、高能粒子,這些能譜能夠測得更准,一直測到1013eV,甚至更高這個能譜段。

大家看到我們現在測到這個圖,這個圖還不是很新,可以看到紅的就是「悟空號」測的能譜線。這個能譜線在高端有一些新的異常現象,這些新的異常現象經過理論物理學家解釋,很有可能是暗物質粒子相互碰撞,產生出來的明物質的能譜。這個譜線對人類對暗物質粒子的認識會有新的突破。

此外我們還有一個計劃做得也很好,這些都是能夠走到世界舞台中央的計劃,就是量子科學衛星,量子科學衛星也叫「墨子號」。我就選其中一個實驗跟大家介紹,它這個實驗是在天上做糾纏量子的分發,也就是在衛星上產生一對一對一對的糾纏量子、糾纏光子,然後把光子產生出來以後,把糾纏的光子對一個發到比如說德令哈的地面站,另外一個發到南山的或者阿里的、或者麗江的地面站,這兩個地面站之間的距離要差1000公里遠,超過1000公里。那麼看看它到地面上以後還是不是仍然處於糾纏態,實驗做下來的結果就是它85%以上仍然處於糾纏態。

也就是說可以證明量子在遠距離給它分開很遠很遠,仍然處於糾纏態,因為這和愛因斯坦的預計是不一樣。愛因斯坦預計它有一個定域性,超過這個區域以後,它就不能再糾纏了,現在看來量子糾纏可以在很遠距離仍然會發生。再有我們的「嫦娥4號」,人類第一次落到了月球的背面,落下去以後,我們所有測量都是第一次。最近發表的一個論文就是說到月球在背面的輻射強度和正面有所不同,這個輻射強度也差不多相當於火星表面或者空間站內部的兩倍,或者相當於一次飛越極區的航班的10倍。

大家也都知道我們國家的第一個火星探測器正在奔向火星的途中,這是我們國家第二次往火星去,去火星探測的嘗試。第一次在2011年我們當時和俄羅斯合作,我也是那個計劃的首席科學家,叫「螢火一號」,

當時我們想搭船去火星,但是俄羅斯的火箭很不爭氣,進入地球軌道以後就沒有點火,就沒有奔向火星,非常遺憾。

這次是我們完全自主的,我們不但是完全自主的,而且我們是三步並一步走:要到火星,圍繞著火星轉,成為一個火星衛星。而且還要釋放一個著陸器落到火星表面,從著陸器上又要開出一個火星車,所以是落火星和在火星巡視以及環繞火星三步並為一步走,這在全世界應該說從技術上來講是第一次。

最後我想跟大家分享的一個,也是我現在正在承擔的一個任務,就是引力波暴的高能電磁對應體的全天監視器(引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星,你知道怎麼斷句嗎?|袁嵐峰)。這個名字很長,簡單地說,大家都聽說,我們地面上在美國歐洲有探測器,已經探測到引力波了。但是引力波它會不會在同時有一些電磁波也發射出來,就在兩個黑洞併合的時候,會不會同時發出引力波和電磁波。

這次我們發射的兩顆衛星,這兩顆小衛星要對全天空進行監測,也就是說一點不漏,也就是說不管是什麼時候發生一次引力波,只要它有電磁波的對應體,我們就可以看到。

一旦我們發現了各種各樣的電磁波的對應體的話,我們對引力波對天體的研究,對黑洞併合,黑洞中子星的併合,中子星、中子星的併合等等,它的特點,都會做出非常詳盡的、更清楚的認識。

地球是人類的搖籃,人類不能永遠呆在搖籃中,總要走出去的。伴隨著我們國家的發展,中國的空間科學已經逐漸的來到了世界舞台的中央。不但走出了地球,而且也開始進入到了行星際。空間科學它承擔了科學發現的任務,特別它承擔了中國人在世界科學前沿作出重要貢獻,這麼一個重要的職責。

我跟大家的分享就到這,謝謝大家。

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