少年時 2030:太空漫游：不僅是“新視野”(號)，我們還要去火星！
--------梳理人類太空開發的脈絡，展開未來征程的畫卷(全球少兒讀物專業創作團隊制作，引導孩子自主學習和思考，用科學開啟未來)
“方圓百里一片死寂。在一塊巖石的下面，有一片房屋，這些帶溫度控制的房里住著人類。一些人來自地球，一些人在這里出生。在火星上外出不是一件容易的事，要帶著氧氣面罩和加壓服，但是這里是家。”這是科幻小說里描述的情節，離現實可能還有幾百年的距離，但是，在我們看得見的將來，人類要去拜訪火星了。美國國家航空和航天局(NASA)宣布，計劃在2030年將人類送上火星，為了達到這個目標，從火箭、航天器到考察小行星等先期任務已經開始準備。
人類從地面出發到沖破卡門線(外太空與地球大氣層的界線)需要8.5分鐘，到達月球需要4天，到達火星可能要好幾個月。但是，相比漫長的研究時間和巨額投入，這些任務顯得如此短暫。而我們要在這短暫的時間中做重要的事情。
在太空競賽中，榮譽是重要的事情；而現在，要先回答“為什么做”。為什么要去火星而不是金星？因為在金星的高溫面前，人類現有的探測器很難堅持超過1小時。為什么不是月球？科學家還在爭論。
本書希望為你梳理出“如何在太空探索中做重要的事情”—太空探索真正涉及什么樣的環節、要考慮什么樣的事情、科學家如何一步步實現目標。因為正在閱讀的你將要面對的是一個不一樣的太空時代。
拜訪冥王星的“新視野”
太空開發編年史
沖破地球的束縛
離心力實驗
搭乘火箭的旅行
制作水火箭
人類太空探索蹤跡
環繞在地球軌道上
衛星為何如此運行？
走入航天飛機
太空駐地
太空旅行者
及時個太空落腳點
進發吧！“卡西尼”號
“哈勃”: 宇宙之眼
“看到”紅外線了
火星之旅
我們為什么要探索太空?
飛向2030
摘星計劃
重返月球
讓人類成為“跨行星物種”
太空中的生活
太空實驗
創辦太空采礦公司
阿雷與影子小妖(下)
游戲角 開鎖大師
土豆叔說經濟 博弈論之逆向選擇
Wimbledon
Words 玩轉大小詞
太空開發編年史
搭乘一艘宇宙飛船，只需要8.5分鐘，你就可以離開地球，進入太空。但是這幾分鐘的旅程，人類花費了10多萬年才弄明白。從最早的仰望星空、猜測地球是世界的中心，到1543年，哥白尼提出太陽是“太陽系”的中心，現代天文學才由此發軔。
1608年，望遠鏡在荷蘭誕生，同年，借助望遠鏡，意大利天文學家發現了木星的4顆衛星；1609年，德國天文學家開普勒研究出了行星運行規律；之后的幾百年中，人類發現了越來越多的恒星、行星和衛星；到了20世紀，一些科學家開始討論，如何能夠拜訪這些天體。
1903年，俄國科學家齊奧爾科夫斯基在著作中提出了比較成熟的關于火箭的想法。1926年，美國物理學家羅伯特 戈達德發射了人類歷史上及時枚液體燃料火箭。沒過幾年，德國也開始研制火箭。
1939年，第二次世界大戰爆發，火箭作為導彈，需求激增。1945年，納粹德國制造出了強大的“V-2”火箭—一種中程彈道導彈，雖然它沒能扭轉納粹德國的敗局，但是相關技術卻開啟了火箭的太空時代。
“二戰”結束后，曾經結盟對抗納粹德國的美國和蘇聯成為世界僅有的超級大國，以兩者為首的兩大陣營開始了40多年的冷戰。期間，火箭和核彈等先進武器的開發成為雙方比拼的重點。十幾年的時間里，冷戰雙方的科學家都在開發能進入環繞地球軌道的火箭。
1957年，蘇聯發射了及時顆人造地球衛星，成為首個進入太空的國家，也標志著“太空競賽”的開始。
1958年，美國國家航空和航天局(NASA)成立，它擁有“V－2”火箭的核心開發人員馮 布勞恩博士，專門發展航空科學和太空技術。布勞恩堅信人可以在太空旅行。“別告訴我，人不屬于那兒。人屬于任何想去的地方。當他到了那兒的時候，就會發現有很多可做的事。”
沖破地球的束縛
為什么扔出去的紙飛機只飛了一會兒就掉下來？為什么不管跳高運動員跳得有多高還是要落回地面？為什么瀑布是傾瀉直下而不會飛到天上去？你也一定見過秋風中蕭蕭的落葉和綿綿的雨滴，有沒有想過這些現象之間有沒有什么聯系？
其實，這些現象的發生都是因為地球上有只看不見的手—萬有引力。想要離開地球，首先需要克服的便是它。
什么叫萬有引力？它指的是任何兩個物體之間都存在著相互的吸引力。你可能疑惑：為什么我感覺不到一張桌子或者一個蘋果拉著我呢？這是因為我們都太輕，質量太小，我們與桌子或與蘋果之間的萬有引力太微弱，所以我們才會感覺不到。但是如果換成很大、很重的物體，比如地球，情況就會有很大的不同。地球的體積和質量非常大，它和其他物體間產生的萬有引力會非常大。前面提到的那些有趣的現象都是因為這個萬有引力在起作用。它像一只看不見的大手牽引著地球周圍的每一個物體，把每個物體拉到地心里—如果不是有地面阻擋的話。
太空遨游
那么有沒有辦法可以飛出太陽系，到浩瀚的外太空去遨游呢？答案很簡單，地球要離開太陽，需要更大的速度，約為42.1千米/秒。因為地球繞太陽公轉時已具有29.8千米/秒的速度，也就是說地球上所有物體已有29.8千米/秒的速度，那么若沿地球公轉方向發射航天器，只需在脫離地球引力以外再加上12.3千米/秒的速度，即29.8千米/秒加12.3千米/秒，就剛好可以達到42.1千米/秒的逃離太陽的速度。
因為航天器在地面發射，需要做功才能脫離地球引力，也就是說脫離太陽引力的動能還要加上脫離地球引力的動能，用動能求和的方式，把12.3千米/秒的動能和11.2千米/秒的動能相加，經推算可求得一個16.7千米/秒的速度。我們把這個16.7千米/秒叫作“第三宇宙速度”，也就是擺脫太陽引力的約束飛到太陽系之外需要的在地球表面發射的最小速度，達到這個速度之后就可以離開太陽系，去往更加廣袤神秘的宇宙空間。
此外，還有“第四宇宙速度”和“第五宇宙速度”，分別表示飛出銀河系和本星系群所需要的最小速度，可見要真正飛到一個自由的地方是很困難的。根據估計，第五宇宙速度大概是2000千米/秒，是現在的技術遠遠達不到的，更何況要真正發射一枚火箭，需要考慮的因素遠遠比紙上分析的要多得多，比方說在大氣層內的摩擦力，在大氣層外還要考慮月球和其他宇宙塵埃的引力，等等。
