NO.1640 怎样到太阳系旅行?


你好,这里是罗胖精选。

转眼间,2021年就要过去了。

去年的这个时候,我们发起了一个“时间胶囊”活动。有5万多名同学,在“时间胶囊”里写下了自己的新年目标。我们当时帮你封存了起来。现在,你可以拆封了,看看自己去年立的目标,今年完成了没有。

同时,今年的“时间胶囊”,我们也给你准备好了。你可以在得到App首页搜索“时间”两个字,写下自己对2022年的期待。我们一起祝福你达成心愿。

好,接下来,我们听今天的罗胖精选。这个周末我们推荐的是一本得到听书,书名叫《太阳系度假指南》,这本书是一本天文学书,它的解读人,我们邀请到了天文学家高爽老师。

此时此刻,在我们的头顶,在天宫号空间站,中国的航天员正在经历一次太空旅行。那在我们普通人心里,就会充满了好奇:比如,航天员在出发之前要做哪些准备?他们在太空的生活是怎么样的?如果我们能够航行得更远一些,到太阳系旅行会是一种什么样的体验?这些问题都能在高爽老师解读的这本听书中找到答案。

这本听书的时长大约25分钟。内容呢,特别适合周末全家人一起听,或者是周一您送孩子上学的时候,一起路上听。

好,接下来,就话不多说,让我们一起跟着高爽老师到太阳系进行一次旅行吧。有请高爽老师。

你好,欢迎每天听本书,我是高爽,德国海德堡大学天文学博士,曾经在国家天文台和北京师范大学天文系从事天文学研究和教学工作。我在得到App开设了《天文学通识》课程,为你系统性地讲述天文学的思维方式。我今天为你解读的,是一本关太阳系的科普书,叫《太阳系度假指南》。

这是一本既“天马行空”,又“脚踏实地”的科普书。

说它“天马行空”,是因为这本书的创意和主题,仅仅来自作者的一个开脑洞的想法。到目前为止,谁也没有真的在太阳系其他地方度过假。不但我们普通读者没有去过,全世界航空航天工作者加在一块儿,也仅仅只登上过月球。在太阳系里度假,短期来看,只能是个美好的憧憬。

不过,在太阳系其他地方度假这个想法虽然“天马行空”,书里的内容却非常的“脚踏实地”。本书的两位作者有着很好的天文学功底,作为负责任的科学家兼“导游”,他们所提到的每个星球、每处景观、每个观测工具,依据的都是最新的科学研究成果。

太阳系是我们的地球和太阳所在的星系,这里孕育和演化了太阳、八大行星,还有数不清的小行星、彗星和卫星。在这本书中,作者用旅行手册的方式,为我们介绍了一系列有关太阳系的知识,以及航空航天工作的基本原理。

尽管我们无法真的去体验一把太阳系度假是什么滋味,但是,通过作者的讲解,你依然会全面、深入地了解到,太阳系的中的各个星球,都有着怎样的风貌?专业的航天员们,又是如何进行太空探索的?

本书有两位作者,分别是奥利维亚·科斯基和加纳·格鲁塞维克。科斯基是美国的一位资深科普人。格鲁塞维克是哥伦比亚大学的天文学博士,曾经在美国自然历史博物馆工作,是资深的天文学家和科学教育家。她还曾经在银河系附近发现了两个新的星系。

接下来我将分成三部分,为你解读这本书。第一部分,我们说说,作为一名专业的太空旅行者,在探索太空之前,都需要做哪些准备。第二部分说的是,在太阳系的旅途中,你将见到怎样的风景。第三部分说的是,度假结束之后,你要如何回归正常生活。

好,我们先来说第一部分。根据目前的技术水平,太空旅行会有哪些挑战?作为一名专业的太空旅行者,出门之前,你需要做哪些准备工作呢?有两件事特别重要,一个是带好必要的行李,另一个就是调整好你的身心状态。我们一个个来说。

先来说我们应该带什么样的行李。首先,所有的行李都必须考虑到一个至关重要的条件,那就是漫长的星际航行中的环境和地球上很不一样。其中最大的区别就是失重。在失去或者减弱了地球重力的环境中,物体的存放方式会发生根本变化。在地面上,我们只需要把东西平稳放置就好,但是在太空旅行中,所有的物品都会在空中飘荡,一根羽毛和一个背包没有什么太大区别。这个时候,为了避免一天之内跑遍太空船追50次铅笔,你必须携带各种规格的尼龙粘扣和挂绳,你要养成一个好习惯,所有的物品使用之后立即用尼龙粘扣固定。

紧接着,你必须考虑携带一条舒服的个人毛巾,以及一整套内衣、睡衣、运动服和外套。在太空中,你会长时间处在失重的环境里,流动的水,不会像地球上那样汇聚到最低洼的下水道里,而是始终飘荡在空中。如果水漂浮得到处都是,会严重影响到你的呼吸和飞船上的仪器设备。所以,旅行的过程中,洗澡、洗头甚至洗手都是非常奢侈和危险的事。为了避免头发和面部出油,让你的度假旅行更舒服一点,最好的方式是穿着抗菌和舒服的衣服,以及用毛巾擦脸和头发。毛巾还有一个重要功能,一旦你发现有水滴飞溅出来,可以迅速用毛巾抓住这些飘在空中的小水球。

除此之外,基本建议是减少行李的重量。平均来说,现在把1千克重的东西送到距离地面400公里的国际空间站上,花费的成本超过2万多美元。

行李问题会有专人对你进行检查,大部分装备也会有统一的配给,所以这还不是你最需要担心的事。相比行李,你更需要担心的是自己的身体。

在火箭上升和着陆某个行星的过程中,你会感受到极强的加速度,可是到了太空中,重量又会完全丧失,这会导致血液在没有重量的情况下涌入头顶,你的心脏和血压都必须时时刻刻承受这样的挑战。你可能有过晕车或晕船的体会,在太空旅行中这样的眩晕感就是家常便饭。所以太空旅客必须通过适应晕眩状态的训练,每天反复乘坐类似游乐场里海盗船的设备,锻炼自己的抗呕吐能力。

有时候飞船必须迫降在水中,所以游泳和潜水的技能,也是必不可少的。

不但如此,如果你真的向往太阳系度假旅行,我强烈建议你从现在开始采取各种办法增强自身的免疫力。这么说可不是一句空话,可能和你之前的想象不太一样,太空飞船和空间站,很有可能是最脏的地方,最容易感染疾病。

我们在地球上的房间里,打扫卫生最常用的方法一般是扫地和擦地。为什么扫地和擦地有用呢?因为在地球重力的作用下,灰尘、污染物、飞沫等等脏东西都会慢慢飘落到地面上。但是在失重的太空旅行中,这些脏东西永远在空中飘荡,特别容易被吸入体内。出汗、说话和呼吸产生的飞沫,在太空中都会成为令人头疼的污染物。

这还不算最严重的情况。更糟糕的是,漫长的旅行过程中,无论是专业宇航员还是太空游客都必须上厕所,而大小便溺,要通过专门的真空设备吸收之后妥善保存。但是,这些系统过于复杂,时间一长难免出现机械故障。比如2019年2月1日,国际空间站卫生间就发生了一次泄漏故障,宇航员只能和从卫生间流出来的10升液体艰苦奋战。这样的情况在过去几年里反复出现,宇航员都已经练就了一身用毛巾围堵卫生间的绝技。

面对这些挑战,强壮的体魄至关重要。但更重要的是,还需要有强大的心理素质。以目前的技术水平,从地球出发去太阳系的各个行星,需要几个月,甚至是几年的时间,这一定会是一段漫长而孤独的旅程。你只能困在狭小的太空船里哪也不能去,窗外只有一片漆黑和晃来晃去的星空。在这样的密闭幽暗的环境里,一点点机械噪音可能都会让你神经紧绷,甚至有极度缺乏安全感的体验。

一个最常见的结果,就是直接影响到你的睡眠。太阳系度假,不再有规律的白天和黑夜的交替,睡觉时间全靠钟表的提醒,再加上一系列的心理问题,失眠的情况并不少见。

总的来说,太空旅行,要做好充分的身体上和心理上的准备。强健的体魄、健康卫生的生活习惯,以及强大的心理素质,缺一不可。

说完了准备工作,接下来,我们就可以踏上旅途,看看本次太阳系度假,都会遇到怎样的风景了。

太阳系度假的第一个景点是月球。月球离我们很近,3天就可以抵达。月球上没有空气,不会形成气流,也就不会刮风。没有气流和水蒸气,当然就不会出现云雾和雷雨,也就不会有天气系统。所以,在月球上游览,我们完全不用担心天气和季节问题。但是,没有天气变化,这并不意味着不用担心气温的高低。恰恰是因为没有空气的调节,所以有太阳光照射的白天会特别热,而到了晚上,温度下降又特别快。白天一百多摄氏度,夜晚直接降到零下一百多摄氏度,昼夜温差达到两百多度。你可以脑补一下,这将会是怎样的体验。

假如月球上有酒店房间可以选择,窗口面对地球的房间一定是比较昂贵的“地景房”。在月球的酒店里欣赏地球,将会是旅途中最难忘的感受之一。你在月球上看到的地球,要比在地球上看到的月亮大上3倍,而且更明亮,就像一个蓝色的大玻璃珠。如果你看的时间足够长,你甚至可以发现蓝色玻璃珠上变化的云层。不过,背对着地球的一面也值得探索,目前为止除了中国的嫦娥四号探测器,还没有其他的探测器着陆到月亮背面。

度假旅行总少不了逛一逛博物馆,月球上还真的有一处值得一逛的博物馆。艺术家们和阿波罗12号的工程师,在没有经过美国宇航局同意的情况下,在月球着陆舱的支架上安装了一块几厘米大的陶瓷碎片。这块陶瓷片上用微缩印刷的方式记录了20世纪几位先锋艺术家的作品。现在这块小瓷片就躺在月球的平原上。所以,在月亮上找到阿波罗12号的遗迹,然后举着放大镜逛一逛这个月球迷你画展,也是个不错的体验。

逛完了月球,真正的太阳系旅行才刚刚开始。离开月球前往火星,才算是真正离开了地球的怀抱,进入了太阳系行星之间的太空。

按照今天我们掌握的技术,去火星必须等待时机,在火星每两年一次最靠近地球的时候出发,比较节约能源和时间。去火星的旅途大约需要200天,一旦你登上火星的陆地,一定会觉得自己正处于地球上最干燥的荒漠。这里的季节变化和地球很像,偶尔还能在天空中看到云。唯一的问题是火星上巨大的沙尘暴。每次沙尘暴都可能会席卷半个火星,漫天的风沙,会遮挡住太阳光和无线电通讯。不过你不用过于担心,这只是看起来可怕,火星的空气很稀薄,所以置身在巨大的沙尘暴当中,感觉到的不是狂风,而更像地球上夏天的微风。对了,不要忘记在沙尘暴的时候欣赏天空。你会见到太阳系里最神奇的黄色天空和淡蓝色太阳。因为沙尘把阳光中的红黄色光散射掉了,只允许蓝紫色光穿透。

在火星上最值得一去的景点是著名水手大峡谷。地球上所有的峡谷都不能和火星上的水手峡谷相比。水手峡谷200公里宽,7公里深,绵延几千公里,相当于横跨整个美国的距离。在水手峡谷里,风停之后,空气中几乎没有任何沙尘和雾霾,天空看起来格外的透亮干净。所以这里也是看星星的好地方。火星上看到的星座和地球上完全一样。只是北极星的位置改变了一些。

游览完了火星,我们的下一站是木星,去看一看这颗太阳系里最大的行星。

还没有接近木星之前,你就能清晰地感受到木星的巨大风暴和电闪雷鸣。这里的风速比地球上记录的最大的暴风还要快很多。而且木星风暴会持续很多年。现在木星上最醒目的大红色斑点,就是一个至少存在了400年的巨大风暴,尺寸有一个地球那么大。木星的直径是地球的10倍,所以当你接近木星的时候,会感觉到庞然大物扑面而来,那种压抑感可能会让你透不过气。

在你接近木星的过程中,一定不要错过木星北极区域出现的强烈极光。在地球上看极光全凭运气。你需要前往北极附近的冰天雪地,在寒冬的深夜里默默等待,有时候一夜就有收获,有时候等上一个星期什么也看不见。就算看见了,还有可能会是微弱飘渺的光束。但是在木星上看极光太简单了。这里长年累月有极光爆发,而且亮度比地球极光强大1000倍。

但是,我们可不能在木星附近停留太长时间,这里的放射性太强,时间长了对人体有害。更遗憾的是,我们也没有机会登陆木星,只能围着它看看。因为木星完全是气态的风暴球,根本找不到坚实的陆地。所以,欣赏完木星的风暴和极光之后,我们将继续飞往土星。

前往土星的旅途会更长,需要飞行3年,你在这里发的自拍照,地球需要一个多小时之后才能收到。和木星类似,土星也是气态行星。到了土星附近,你会发现,眼前的这颗黄色行星有着比木星更猛烈的风暴。就像一滴黄色颜料滴入了旋转的水洼,整个星球都被搅动成黄褐色。对于来自地球的游客来说,最新奇的景象是土星的大光环。在逐渐接近土星的旅途中,你会看到土星周围的黄色宽边大檐帽形态的光环。可是靠近之后,你才会看到它的真实面貌:这里有数不清的小冰块,相互联结在一起,共同形成了黄色的光环。再仔细看,光环从内到外,有7个主要的圈层。每一圈又可以细分成数十万个更小的环形。欣赏光环的最佳角度是正面面对光环,也就是从土星的北极或南极俯视土星。如果侧面看光环,你几乎完全发现不了光环的存在,因为组成光环的所有小冰块,都严谨地分布在同一个薄薄的平面上。

探索游览太阳系的旅途还没有结束。从距离上来说,逛完了土星也才仅仅走了三分之一。从时间上来说,还有90年的旅程才能到达最远端的冥王星。对于生命有限的我们来说,拿出100年的假期完成全部太阳系的旅行实在是有点奢侈了。我们还来不及讲述比土星更远的几颗行星,目前人类的探索程度,也还不能够详细介绍旅途中会遭遇的小行星和彗星。

但我相信随着航天技术的进步,也许不久的未来,我们就可以真的体验到太阳系旅行的乐趣,也会感受到更多不同星球的风貌。

现在,我还是赶快说一说假期结束的时候,你要怎么回归地球吧。

太空旅行和普通的旅行很不一样。在逐渐接近地球的过程,你会看到,这个暗淡的小蓝点一点一点变大变亮,你会看到模模糊糊的白云、大陆形状、海洋轮廓逐渐清晰的过程,非常迷人。

但是,还有特别关键的一点是,这趟归途也同样充满了危机。比如说,飞船向着地球表面降落,会穿越地球外的电离层。电离层是大气层中的一层,这一层的空气都被分解成了带电的粒子,形成了一个信号屏蔽层,飞船在这一层中穿越的时候,无法发射和接收到任何通讯信号,基本会处于失联状态,如果在这个时候飞船出现故障,你将无法得到地面上的任何支持和帮助。再比如说,你下落的过程,本质上和陨石撞击地球没有什么区别。你的飞船会和大气层摩擦发热,你会被几千度高温的烤箱包围,你能安然无恙全都要指望飞船外壳材料的稳定。

当然,即便你安全地进入地球的大气层,平稳回到地面,你的挑战也还没有结束。因为在太空生活了很长一段时间,你的身体和心理都会发生改变。你需要经过训练,才能重新适应地球上的生活。

具体来说,有很多你可能已经忘记的细节需要被回忆和重新习惯。比如,你可能习惯了在太空中把喝完的水壶随手放在空间站的墙上,这样的习惯带回地球,你要准备好牺牲掉好几个马克杯,才能扭转失重生活带来的改变。仅仅碎几个马克杯也许还没有什么,但你必须要知道,你的骨骼和肌肉也会因为之前的长时间太空旅行的失重环境而改变。长时间在失重状态下生活,会导致你的骨骼虚弱、肌肉无力。你回到地面上最开始的一个月,甚至会觉得走路非常吃力。尤其是脂肪厚重的臀部,肌纤维还有可能会在压力下断裂。此外,你还必须忘记轻轻一跳就能穿过房间的太空动作。有经验的宇航员们说,自己对这段时期的最好的形容就是“漫长的宿醉”。从太空回来,你就好像是整夜喝酒大醉,浑身酸软无力,头脑供血不足,还特别容易情绪化。这种状态,会持续好多天甚至好几个星期。

说完了身体上的变化,你的心理问题也不能忽视。当你从太空返回拥挤的地球城市,你要做好适应心理变化的准备。面对拥挤的地铁、喧嚣的街道,甚至家庭聚会,你都可能会觉得头晕眼花。你需要花很长时间重新适应密集的人群和他们的声音。

你看,挑战无处不在,你的身体回家了,但实际上你的记忆、精神和你对时空的理解,很有可能都还在九霄云外的太空飞船上。

直到有一天,你重新适应了地球上的一切环境,开始了往常的生活。一天夜晚,你看到头顶上的点点繁星,你在心里对自己说,我曾经去过那里。这个时候的你,才终于回家了。

以上就是这本《太阳系度假指南》的精华内容了。

专业的航天员和太空旅行者,在进入太空之前,必须做好充分的准备工作,包括收拾好必要的行李,锻炼出强健的体魄,培养出健康的心理状态。

这次旅行也让我们发现,地球上每天司空见惯的环境,在整个太阳系中,都是独一无二的。地球的生存环境,实在是太过奢侈和独特的温床。与此同时,那些令我们恐惧的、震撼的、惊叹不已的景色,在其他行星上比比皆是。从这个角度来看,常见还是偶然,正常还是反常,其实完全取决于我们的视野的局限。希望这本《太阳系度假指南》,能帮你开拓一些视野,增加一点你对科学探索的兴趣。

撰稿、讲述:高爽

脑图:摩西脑图工作室