人類從誕生開始，就從未停止過對太空的探索。古人通過對天體運行的觀察，試圖解釋它們的運動規(guī)律，并夢想著在它們之間穿梭旅行。盡管很多解釋難免謬誤，但也不乏大的成就，比如歷法的制成。另一方面，由于無法深究太空的奧秘，于是構造了許多關于太空的神話故事，諸如女媧補天、嫦娥奔月、牛郎織女之類。

圖1 托勒密和他的地心體系

早在近2000年以前，古希臘的天文學家托勒密就對天體運行的規(guī)律做了大量細致的研究，并且構造了精巧的地心體系。雖然地心說是錯誤的，但地心體系卻能近似解釋很多天體的運行規(guī)律，以致這個學說在歐洲中世紀被捧為經(jīng)典。直到16世紀的開普勒時代，在哥白尼提出日心說之前，托勒密的巨著《天文學大成》還是天文學界的必讀課本。牛頓提出的萬有引力定律，最終破解了天體運行之謎，也為人類進入太空提供了理論基礎。

圖2 第一顆人造衛(wèi)星

1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了“人造地球衛(wèi)星1號”。雖然重量僅僅83.6千克，搭載的設備也非常有限，但它卻是人類歷史上第一個進入太空的人造天體。這預示著人類進入了一個新的時代，“太空時代”拉開了序幕。以前，太空在人們的想象里，在文人墨客的詩篇中，在天文學家的望遠鏡里，在哲學家的思辨文章中，從這時候起，太空變得幾乎觸手可及。隨后的幾十年里，各種不同用途、不同形式的航天器接踵升空，人類的空間探索活動突飛猛進，取得了輝煌的成就。

圖3 國際空間站

截止到2012年，人類已經(jīng)將超過6000個人造天體送入了太空；航天員的足跡已經(jīng)被印在了月球上；金星、水星、火星、木星、土星等太陽系行星都被人類的航天器造訪；美國旅行者1號、2號探測器已經(jīng)飛越了太陽系的邊界，進入系外空間；國際空間站已經(jīng)為幾百位宇航員提供了長期穩(wěn)定的試驗和生活環(huán)境，實

現(xiàn)了人類居住天宮的夢想；航天飛機讓宇航員可以在指定地點滑翔降落。

圖4 航天飛機

航天事業(yè)的快速發(fā)展，除了有人類探索太空的原始沖動在推動外，日益為人們所認識的太空的應用價值是最主要的因素。太空是一個天然的實驗室，它獨特的環(huán)境（失重環(huán)境、超靜環(huán)境、真空環(huán)境、超凈環(huán)境、輻射環(huán)境、大溫差環(huán)境等等）是我們可以利用的寶貴資源。比如為了給某些試驗提供失重環(huán)境，人們建造高達100米的失重落塔。這種落塔花費不小，所能獲得的失重試驗時間僅僅為幾秒鐘，而且在非真空環(huán)境下也不可能達到完全的失重狀態(tài)。中國科學院力學所微重力實驗室的百米落塔是我國最高的落塔（也是唯一的百米落塔），其微重力時間也只有3.6秒。而太空卻可以不限時間地為科學家提供高質量的失重試驗環(huán)境。在微重力環(huán)境下，材料的結晶過程會發(fā)生質的變化，這對新材料的試驗，甚至是以后的新材料的生產(chǎn)都是十分重要的。太空的真空度比最強的真空泵所能產(chǎn)生的真空度還要高好幾個量級，是進行真空試驗的絕佳場所。另外，太空獨特的位置為開展通信、導航、對地測量、天文觀測等事業(yè)提供了極大的方便。這也涉及到一種看不見摸不著的資源：位置資源或者軌道資源。理論上，人們只需要向36000公里高的地球靜止軌道（同步軌道）發(fā)射3顆通信衛(wèi)星就可以覆蓋整個地球。在靜止軌道上工作的氣象衛(wèi)星可以對某個地區(qū)實現(xiàn)不間斷的氣象觀測。

圖5 我國唯一百米落塔

太空除了可以提供獨特的環(huán)境和位置等無形資源外，常規(guī)意義上的資源在太空也是相當豐富。美國、俄羅斯等國發(fā)射的月球和行星探測器，已經(jīng)探測到月球、小行星、火星上擁有豐富的物質資源。月球表面不僅儲存有豐富的核聚變燃料氦-3，而且還富含硅、鋁、鈣、鈉、鐵等礦物資源。金屬型小行星上有豐富的鐵、鎳、銅等金屬，還有金、鉑等貴金屬和珍惜的稀土元素，彗星上有豐富的水冰。這些資源可用于建設航天港和太空城，也可供地球上使用。

圖6 太空旅游：空間站上看地球

衛(wèi)星電視、衛(wèi)星通信、導航定位等技術系統(tǒng)已經(jīng)給人類的日常生活帶來了翻天覆地的變化。這些技術的應用在國民經(jīng)濟中有著深遠的影響，已經(jīng)成為國家經(jīng)濟發(fā)展新的增長點。進入21世紀，一些航天大國甚至已經(jīng)開始著手發(fā)展太空旅游事業(yè)。2001年，美國億萬富翁丹尼斯*蒂托曾花費2000萬美元乘坐“俄羅斯”飛船到達國際空間站，成為世界上第一個私人付費的太空游客。美、日等國已經(jīng)在籌劃太空飯店。到那時候，進入太空觀賞宇宙美景，遠觀人類的搖籃——地球，那將是每一個人都會為之心動的情景。

圖7 2003年宇航員楊利偉在“神舟5號”載人飛船上