第一颗人造地球卫星的发射成功标志着空间新纪元的到来,加快了科学的发展,同时改变了人类对世界的看法。第一次征服了地球引力,而在这之前,只有科普作家能够办到。第一次将人造天体绕地球运转,从而使去月亮和太阳系的可能性成为了现实。
卫星 - 1号(Sputnik-1)以及以后的苏联和美国的卫星,即使开始的几年里,已经取得了有关地球形状、大气层的结构和物理特性等重要数据。以卫星 - 2号(Sputnifc-2)遥测数据为基础得出的有关地球扁圆率,其精度提高了10倍,推翻了当时沿用的大气层模型,发现了大气层密度随高度和太阳活动变化的函数关系,拍摄了第一张月球背面的照片。值得一提的是:不能观察月亮背面是被当时的哲学家用以描述人类能力有限性时经常引证的例子。上述成就的取得对于拓宽我们对周围世界的认识;扩展人类的能力都具有重大意义。
1931年,第一个太空人、第一次对月探险以及长时间的载人飞行都极大地改变了我们对人类能力的看法。1961年以前的许多科学文章都怀疑人类长时间地待在失重封闭的环境中的承受能力(生理上,心理上)。但经验表明:一个只要经过一定训练的人就完全能够胜任封闭环境中的生活、工作以及在特殊的情况下作出决定,如1979年第一次苏联与保加利亚的联合载人飞行;量子号空间站与“米尔”空间站的对接以及宇航员在阿波罗登月计划中遇到的困难。
许多科学的新分支都源于航天时代。如空间医疗、生物、物理、大地测量学、气象,地球物理、空间技术和空间通讯以及其它学科。大约30年的时间内,这些学科取得了很大的成就,对社会带来了很大的益处,直接、间接地加速了人类的发展,尤其值得一提的是,电子、长距离通讯、医疗设备、药品、精密仪器、超纯材料以及能源等方面。
空间制造技术优于传统的制造方法是当制造药品、超纯材料时可以获得特殊的制造环境如无重力、真空、射线等。另外,从空间还能获得有关污染、生态等方面的信息;还可以通过大范围地建立检测系统评估生态变化并检查污染源,所有这一切无论对发达国家还是发展中国家都具有重大意义。
在此,我很愿意提及我自己的研究领域——空间大地测量学、地球动力学。借助于地面观察站研究卫星轨道的变化可以确定地球重力场的参数,观察位置的精确坐标。许多重要的地球物理和大地测量学的问题都可以通过分析各种卫星的运行轨道的变化加以解决,而用其它方法则很难解决,如地球在空间转动轴的位置变化;转动轴在地球内部的运动(极性运动);地球转动速度的变化(宇宙时);以及大气层密度在不同高度的周期性和随机变化;全球大气层环路以及其它问题。这些参数对大地精密测量、飞船导航;地壳的形成、大陆的构造和运动、地震的成因、地球表面的地形海底形状以及大气层大质量的季节性运动都具有重要的意义。
在大地测量的进程中,使用卫星跟踪数据意义重大,30年以来,有关地球形状和大小的精度大约提高了100倍并且随着观察设备的改进还会不断提高。
在所有重要的影响人类发展的因素中,应该提及下列因素:(1)承认建立空间飞船必须许多学科、技术领域的通力合作;(2)每个部件甚至是最简单的部件都需要提高可靠性。因为发射以后任何修复都是不可能的。即使最细小的忽略也会使计划遭到失败甚至危及宇航员的生命;(3)考虑到空间探索费用昂贵,任何一项新的计划都必须极其充分地在科学、技术上预估其物质和道义上的社会效益。
载人飞行以及舱中活动(尤其是长时间的任务)涉及了有关在极端情况下的人类行为,以及扑充宇航员时彼此之间的相适应性和不同于生理、心理的问题。
空间活动的发展最重要的是国际间的合作。这种合作不仅包括发达国家,发展中国家也能对此作出贡献并从中获得益处。
自第一颗卫星发射之后,马上在各卫星跟踪站之间就建立了国际间的合作,1957年12月5日苏联国家科学院航天学会就收到了来自苏格兰皇家观测站以及罗德维希学校观察站的卫星跟踪数据,随后定期地收到来自英国、法国、波兰、保加利亚、荷兰、美国、意大利和其它国家的有关卫星报告,1957年12月5日在西班牙的巴塞罗那召开的国际航天联合会(IAF)上,科学界第一次讨论了空间新纪元的开始以及可能的合作。1958年国际科学联合会理事会(ICSU)建立了国际空间研究会(COSPAR)其目的是联合空间探索的各方力量,并在1960年1月于尼斯(Nice,法国)召开了专题讨论会。从那以后,IAF和COSPAR就定期地召开科学技术大会,交流思想和经验,组织大规模的合作计划。
在国际关系中,政府间和平利用空间的国际间合作已经成为重要的内容,这是很容易理解的。因为宇宙属于全人类应该成为和平利用的合作场所而非竞争和军备的战场。任何政府都希望建立一种安全的低成本的通讯网;希望利用卫星可靠地预报天气;希望利用卫星研究本土的自然资源;希望改进导航拯救海难、空难的幸存者,第一次全球性的国际合作已经沿着这方面在工作。
30年的空间探索在人类的历史长河中是极短暂的一瞬。然而,空间探索以及空间科学的发展异常迅速以致我们能够说空间活动已经对人类的各个方面产生实质性的影响,空间活动除了在经济、基础科学、及其应用方面取得了重要结果之外,还对文学、艺术、意识形态的发展产生了积极的影响,出现了许多新的概念和专门术语并被许多人采用。第一个词是卫星(Sputnik),它出现于1957年,现在已经有了许多有关空间术语的词典。绘画、音乐、文学、电影已经形成了所谓空间分支,人们甚至可以称这一过程为人类发展的转折点——一种人类特有的宇宙观,它扬弃了以地球为中心的观念。
[Acta Astronautica,1989年No. 9]