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第19章 空间科学 宇宙离我们并不远（第1页）

慢慢的接受新宇宙。

目前，我国空间科学已进入创新发展的“快车道”，什么是空间科学？主要研究哪些问题？为什么要进行空间科学研究呢？

空间科学是以航天器为主要平台，研究发生在日地空间、行星际空间乃至整个宇宙空间的物理、化学以及生命等自然现象及其规律的科学。空间科学集中了当代最具挑战性的基础前沿和重大科学问题，例如：暗物质性质和暗能量本质问题、宇宙起源及地外生命之谜、太阳系和行星演化以及日地关系研究等，发现未知是空间科学最主要的目标。

进入太空开展科学研究，开创了地面无法实现的全新视角和实验方法，也不断更新着人类的知识图谱。比如，通过空间科学卫星的测量，人类绘制了迄今最完整、最精确的银河系三维地图；通过对系外行星的探索改变了人类对自身在宇宙中所处位置的认知。

空间科学成果转化带动技术产业创新发展

此外，空间科学各领域的知识积累和成果转化还会带动高新技术、新兴产业发展。

太阳物理和空间物理研究、空间天气预报，对保障太空中的航天器和地面大型设施安全等具有重要作用。

空间地球科学研究为预测和应对全球气候变化，解决资源、环境、污染、灾害等急迫问题提供科学依据和技术手段。

空间生命科学研究将获得创新的生物材料、药物和医疗技术，提高农、林产业水平，促进人民健康。

微重力科学对流体和燃烧的研究，可为改进地面工业流程、提高能效、节能减排提供指导。

微重力材料制备的研究，可为优化地面工业生产工艺、合成与开发新材料作出重要贡献。

空间科学是以航天器为主要平台，研究发生在日地空间、行星际空间乃至整个宇宙空间的物理、化学以及生命等自然现象及其规律的科学。以下是关于空间科学的一些具体信息：

1.研究领域：

-极端宇宙：探索宇宙的起源与演化，揭示极端宇宙条件下的物理规律，比如暗物质与极端宇宙、宇宙起源与演化、宇宙重子物质探测等方向的研究。暗物质是一种无法直接观测到，但通过其引力效应可以推断其存在的物质，对暗物质的研究有助于我们更深入理解宇宙的构成和演化。

-时空涟漪：主要涉及探测中低频引力波、原初引力波，从而揭示引力与时空的本质。引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种时空波动，对引力波的探测对于验证相对论以及理解宇宙的结构和演化具有极其重要的意义。

-日地全景：探索地球、太阳和日球层，揭示日地复杂系统、太阳与太阳系整体联系的物理过程与规律。包括地球循环系统、地月综合观测、空间天气探测、太阳立体探测、外日球层探测等方面。例如，空间天气的变化会对地球上的通信、导航、电力等系统产生影响，对空间天气的研究和预测可以帮助我们更好地应对这些影响。

-宜居行星：探索太阳系天体和系外行星的宜居性，开展地外生命探寻。这不仅包括对行星的大气层、表面温度、水的存在等条件的研究，以判断其是否适合生命存在，还涉及对系外行星的探测和观测，寻找可能存在生命的星球。

-太空格物：揭示太空条件下的物质运动和生命活动规律，深化对量子力学与广义相对论等基础物理的认知，包含微重力科学、量子力学与广义相对论、空间生命科学等方向。微重力环境下，物质的运动和物理、化学过程会发生变化，研究这些变化可以为材料科学、生命科学等领域提供新的理论和技术支持。

2.研究方法：

-载人航天实验：将宇航员送入太空，在太空环境下开展各种科学实验和技术试验，宇航员可以直接操作实验设备，进行复杂的实验操作和观测，并且能够根据实际情况及时调整实验方案。

-无人探测器实验：使用无人探测器进行太空探测，例如探测行星、彗星、星系等。无人探测器可以到达人类难以到达的地方，进行长期的观测和探测，并且可以携带各种科学仪器，获取大量的科学数据。

-卫星实验：利用卫星进行太空科学实验，例如卫星测量地球重力场、磁场、辐射带等。卫星可以在太空中长期运行，对地球和宇宙空间进行持续的观测和监测，为我们提供长期的科学数据。

-空间实验室实验：在太空中建立空间实验室，进行各种科学实验和技术试验，例如研究微重力、生命科学等。空间实验室可以提供比卫星更稳定的实验环境，并且可以进行更复杂的实验操作和观测。

-太空望远镜实验：使用太空望远镜观测宇宙，如哈勃太空望远镜、斯皮策太空望远镜等。太空望远镜可以避免地球大气层对光线的吸收和散射，能够更清晰地观测宇宙中的天体和现象，为我们提供更精确的科学数据。

3.意义和价值：

-科学认知方面：空间科学的研究有助于人类深入了解宇宙的奥秘，更新人类的知识图谱。例如，通过空间科学卫星的测量，人类绘制了迄今最完整、最精确的银河系三维地图；通过对系外行星的探索改变了人类对自身在宇宙中所处位置的认知。

-技术推动方面：空间科学的发展需要先进的技术支持，反过来也推动了技术的进步。对传感器、精密的光学仪器、高性能的探测器等的需求，促进了相关技术的研发和创新，这些技术也可以应用到其他领域，推动社会的发展。

-实际应用方面：空间科学各领域的知识积累和成果转化会带动高新技术、新兴产业发展。太阳物理和空间物理研究、空间天气预报，对保障太空中的航天器和地面大型设施安全等具有重要作用；空间地球科学研究为预测和应对全球气候变化，解决资源、环境、污染、灾害等急迫问题提供科学依据和技术手段；空间生命科学研究将获得创新的生物材料、药物和医疗技术，提高农、林产业水平，促进人民健康。

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