第一章科技前沿2
太空望遠鏡
最早的太空望遠鏡是“哈勃”太空望遠鏡，它於1990年4月20日，由航天飛機載上太空，開始了為期15年的探索宇宙秘密的使命。這架太空望遠鏡價值15億美元。
這架望遠鏡用美國天文學家埃德溫·P·哈勃命名，是紀念這位天文學家在20世紀前半期對星係天文學和宇宙結構組成方麵所作出的傑出貢獻。
“哈勃”太空望遠鏡是一座結構複雜、設備先進的空間天文台，全長128米，鏡筒直徑427米，重12噸。
“哈勃”太空望遠鏡是有史以來最大和最精密的天文望遠鏡，其中的科學儀器都是美國最新成果的結晶。
美國研製“哈勃”太空望遠鏡的目的，是希望它像哈勃本人那樣，去探索一係列天體物理問題，如讓它觀測早期宇宙的微光，解開宇宙起源之謎；發現宇宙中繞其他恒星運動的行星，以及尋找外星人；觀察銀河係中神秘的黑洞；從事太陽係、恒星、星團、星係、星係團、類星體、活動星係核、星際介質、超新星遺跡等研究，揭開舉不勝舉的宇宙奧秘等。
“哈勃”太空望遠鏡正辛勤地工作，它將為人類揭開太空奧秘提供依據。它優異的性能，擴大了人們探測宇宙的視野，延長了觀測天體的距離，這為天文學家進一步地、更深入地觀測和研究天體的起源、演變和星體結構等難題，創造了極好的條件。
因為太空望遠鏡運行在數百千米的地球軌道上，地球大氣對天文觀測的一切幹擾都擺脫了，所以，它的威力將遠遠超過地麵上所有光學望遠鏡。當然，這個太空望遠鏡高超的圖像分辨能力，超距離的觀察範圍，處理資料的驚人速度是任何望遠鏡也無法代替的。美國帕洛瑪山天文台上的海爾望遠鏡，口徑達5米，能夠觀測到20億光年之遠的天體。太空望遠鏡的口徑雖然隻有24米，卻能觀測到140億光年之遙的天體，而且其分辨能力比在地麵觀測要高10倍。海爾望遠鏡隻觀測到23等星，而太空望遠鏡卻能觀測到29等星的暗弱天體。23等星相當於在500千米高的夜空中觀察地球上點燃的一支蠟燭。
假如說，17世紀伽利略望遠鏡的問世是天文學發展史上的第一個裏程碑，那麼，太空望遠鏡的誕生就是天文學發展史上的第二個裏程碑。
現在，天文學家們迫切希望從太空望遠鏡和天文衛星的身上找到許多無法解答的問題的答案：宇宙有多大？年歲有多老？有沒有起始和終結？在外層空間是否還有未知的其他天體？星球是怎樣形成的？是否還有像太陽係一樣的其他行星係呢？
由太空望遠鏡所攝取的光和其他輻射都是幾百萬年甚至幾十億年以前從遙遠的星係到達近地空間的，所以，太空望遠鏡觀察到的宇宙，等於把人類帶到若幹世紀以前的時代。
千萬不要忘記，它所獲得的一切信息，都是幾百萬年甚至幾十億年以前星係活動的真實記錄。
人類對宇宙未知的探索，還需要太空望遠鏡的鼎力相助。
一箭三星
“一箭三星”就是用一枚運載火箭發射三顆衛星。1981年9月20日，我國成功地發射了一組空間物理探測衛星，這是我國首次用一枚運載火箭發射3顆衛星——“實踐”2號、“實踐”2號甲、“實踐”2號乙。衛星準確入軌，各係統工作正常，正不斷地向地麵發送各種科學探測和試驗數據。
我國在一九七七年提出“一箭三星”的想法。一箭多星發射技術非常複雜，它必須具備兩個重要條件，一是具有大推力的運載火箭，二是掌握穩定可靠的星箭分離技術。
我國很快就掌握了這兩個重要條件。
1981年9月20日，酒泉衛星發射場區天氣晴朗，清晨5時28分40秒，一聲令下，攜帶著“實踐”2號、“實踐”2號甲和“實踐”2號乙3顆衛星的運載火箭，從發射台上騰空而起。這時，地處祖國西北的發射場還在黎明前的夜空籠罩下，從幾千米外的了望哨所，隻能看到一束長長的明亮的火焰，在夜空中緩緩升起。7秒種後，火箭開始朝東南方向拐彎，3分鍾後，火箭從人們的視野中消失。
起飛後7分20秒，“實踐”2號甲、“實踐”2號乙與運載火箭分離，3秒後，“實踐”2號也和運載火箭分離，3顆衛星都安全地進入預定的地球軌道遨遊。
“一箭三星”的成功發射，使我國的衛星研製技術又上了一個台階。
生物衛星
世界上第一顆生物衛星是1957年11月3日，前蘇聯發射的載狗“萊伊卡”的人造地球衛星。生物衛星是一種專門用於在空間進行生命科學實驗的人造地球衛星。它相當於一個太空生物實驗室，在生物衛星上進行科學實驗，有許多特殊的優點和有利條件，是載人飛船和航天站所不能取代的，可研究失重、超重和其他各種空間飛行環境對生物生長、生育、代謝、遺傳等方麵的影響和防護措施，揭示在地麵條件下發現不了的生物學問題，是研究太空生命科學的重要工具。
生物衛星主要由服務艙和返回艙兩部分組成。返回艙是衛星的主體，是返回地麵的部分，內裝各種實驗生物（如貓、老鼠等）、記錄儀器、製動火箭和回收係統。艙的外麵是防熱保護層。為了更好地保持艙內適宜溫度，裏麵還有一層塗鋁的聚酯薄膜。艙內還有脫離軌道、分離和回收設備，以保證衛星按時同服務艙分離，準確脫離軌道，安全地返回地麵。返回艙的外形有的呈球形，有的呈碗形，重三四百千克至一二噸。
服務艙是衛星與運載火箭的接合部分，內裝有衛星的姿態控製係統、電源係統和其他保證衛星正常工作的設備。衛星上還包括電源、回收等分係統，如回收部分，除減速傘和主傘外，還有閃光燈、海水染色劑和回收示位信標等設備。裝配這些東西是為了在返回艙著陸以後，便於回收人員尋找和發現。
生命衛星上有各種各樣的實驗生物，但主要是狗、猴子、猩猩和大小白鼠，此外，有些生物衛星也有細菌、植物、種子、爬行類動物、昆蟲、蛙、蠅、兔、魚類和其他哺乳動物。
各種生物都用特製的容器來裝，如裝大白鼠的籠，常製成圓筒形，5個一組連成一排。每個籠都有單獨的照明、供水、食物、空氣流通和廢物處理裝置。照明時間為12小時，然後維持12小時黑暗，以模擬地麵的晝夜規律。老鼠吃的是一種糊狀飼料，每天4次，每次10克。水的供應不限量，隨時都有。空氣從鼠籠後端進入，通過籠內壁的許多小孔眼，吹到老鼠身上，這樣還可將糞便和臭味吹走。糞便吹進廢物收集袋，收集袋隔兩天自動更換一次。從鼠籠排出的空氣，經過活性碳過濾，又被送入籠內。
在生物衛星上，可以進行許多生物學實驗，如重力生物學實驗、放射生物學實驗、發育生物學實驗等。
研究失重和超重的生物效應，是人類航天的重要課題之一。研究長期失重的生物效應，對長期載人航天活動有重要意義。長期失重現象無法在地麵模擬，隻能在太空的環境中進行實驗。目前在生物衛星上，重力生理學的實驗重點是研究像狗和猴等這類哺乳動物的心血管係統、感覺係統、神經係統、血液係統和骨骼肌肉係統的反應和變化，其中研究重點是骨質脫鈣、血液動力學的變化機理。這是因為在載人航天活動中，許多航天員在這些方麵都出現不同程度的變化，這已成為長期載人航天活動急需解決的課題。
宇宙輻射是航天過程中另一種重要的環境因素，也是不容易在地麵實驗室中模擬產生的。宇宙輻射作用於生物機體，能產生生物效應，其中的高能粒子對人體還能產生嚴重的傷害。在長期航天中，為了保證人的安全，必須收集宇宙輻射中各種粒子在空間分布的數據，測量生物體可能耐受的劑量，研究宇宙輻射對生物各種器官和組織的影響，宇宙輻射的複合效應以及防護措施等。
發育生物學實驗主要包括太空失重對昆蟲、蛙卵、細胞、微生物、植物的生長、發育和代謝的影響，以及航天過程中對生物晝夜節律變化的研究等。
阿爾法磁譜儀
阿爾法磁譜儀（Alpha Magnetic Spectrometer，簡稱AMS）是由永磁體、上下各兩層的閃爍體、緊貼永磁體內壁的反符合計數器、內層的6層矽微條探測器以及契倫科夫探測器等組成。
阿爾法磁譜儀的主體結構是由銣鐵硼材料製成的永磁體，其重量約2千克，是一個高1米、直徑12米、長08米的空心圓柱體，其中的磁場強度為1400高斯，能長期在太空中穩定工作。AMS可根據磁場反應的粒子電荷以及粒子的軌跡、速度、質量等信息，進而可以推斷粒子的正與反。可以說，AMS是當今最先進的粒子物理傳感器。
科學家們想要AMS在太空探測什麼？有的學者指出，因為星球內部產生核聚變反應時，一定會有碳產生，假如能夠探測到一個反碳粒子，就說明有一個產生這個反碳粒子的反星球存在，也等於找到了反物質世界的直接證據。但反碳粒子在宇宙間微乎其微，所以，科學家們更抱有希望的是，AMS實驗能探測到比反碳粒子多得多的反氦粒子，這將被視為反物質世界的間接證據。