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太空先驱范艾伦:带美国跑入太空时代
    日期:2008年12月15日    字体:【】【】【
    1914年9月7日范艾伦生于美国艾奥瓦州普莱森特芒特镇,父亲是律师。早在少年时代,范艾伦就对天上的星星产生了浓厚的兴趣,并显露出了很高的科学天分。
  然而,尽管对星空的兴趣自小就有,范艾伦却选择了物理学。1939年,范艾伦在艾奥瓦大学获得博士学位,并于1951年起任该校物理系主任。
  身为物理学家的范艾伦,在物理学领域也取得不小的成绩。只是这位物理系主任的心中一直有个太空梦,他与太空的情缘也自少年时代便结下了。范艾伦在进入大学学习后,便参与研制了探测高层大气火箭的实验,此后,他又被美国宇航局委以重任。
  上世纪50年代,范艾伦参与了美国第一颗人造卫星的研制工作。
  1972年,在范艾伦的领导下,“探险者10号”探测器开始了去木星探险的征途。“探险者10号”在宇宙的漫漫征途中,不断发回各种信息和数据,范艾伦和他的同事通过这些信息和数据,对我们所处的太阳系以及其他行星有了更加清晰的认识。
  好时光是走进实验室
  2004年,“星尘”宇宙探测器触摸到“怀尔德2”彗星的尾巴,“勇气”号火星探测器登陆火星,人类的宇宙探索又向前迈进了一大步。
  与此同时,曾为美国太空探索奠定基础的范艾伦已经89岁了。他一如既往地来到大学实验楼的办公室里工作。借助陪伴了自己30多年的老式电脑,不停地写着、算着。
  范艾伦的律师父亲早在其童年时,就教育他们兄弟四人必须勤奋,努力工作。范艾伦用自己一生的实践来履行了父亲的教诲。在范艾伦的心中,最愉悦的时光便是走进实验室,周末也很少见他休息。
  范艾伦一生获得无数殊荣,包括国家最高科学奖。1987年,时任总统罗纳德·里根将美国科学界最高荣誉“国家科学奖章”授予范艾伦。两年之后,他又获得了瑞典皇家科学院颁发的克拉福德奖。这个奖项主要是为那些诺贝尔奖未能涵盖的科学领域所设。范艾伦为人谦和,朋友们都亲切地称呼他为“范”。
  发射探险者1号,领衔与苏联太空竞赛
  二战后,美国人缴获了纳粹德国的v-2火箭。在范艾伦的领导下,美国科学家对这些火箭进行了研究,为后来的美国太空探索积累了经验。
  1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造地球卫星,美国受到巨大震动。美国与苏联的航天竞赛由此拉开帷幕。
  当时正乘船赴南极洲的范艾伦闻讯立即返回美国,参加美国的太空研究计划即“先锋计划”,以尽快发射美国自己的卫星。这时,同样是美国航天业先驱的威廉·皮克林正担任喷气推进实验室主任。他为美国向太空发射第一颗人造卫星立下汗马功劳。皮克林于2004年逝世。
  1958年1月31日。美国宇航局发射了第一颗人造卫星———“探险者1号”,上面就携带了范艾伦设计的小型科研装备———盖革辐射计数器。
  卫星发射时一般载有测量宇宙射线和其他高能粒子的计数器,但这些仪器到达一定高度后就会停止工作。范艾伦猜测,计数器停止计数,并不是由于粒子数目降到零,相反倒是由于粒子数目太多,计数器根本无暇顾得上计数。由此,他设计了盖革辐射计数器,这是一个由铜遮蔽的计数器。原理便是令它只能接受粒子中的一小部分,用一个简单的比喻,那就像人们在耀眼阳光下戴上太阳镜一样。
  发现“范艾伦辐射带”,成为美太空时代奠基人
  “探险者ⅰ号”卫星升空3个月后,它载有的盖革辐射计数器首次发现围绕地球的高能粒子辐射带。
  范艾伦宣布,美国“探险者”号卫星及“先锋号”卫星在地面上空的地磁场内,发现了两条宽大的辐射带。这两条辐射带离地面400英里起,向上延伸至15000英里。这两条辐射带对称于地球赤道排列,且只存在于低磁纬地区上空。基于范艾伦对发现这一辐射带的贡献,科学界将其命名为“范艾伦辐射带”。
  早在20世纪初,就有人提出太阳在不停地发出带电粒子,这些粒子被地球磁场俘获,束缚在离地表一定距离的高空形成一条带电粒子带。范艾伦终于通过盖革辐射计数器捕捉到了这一信息。为此,1959年,范艾伦还登上了《时代》的封面。
  “范艾伦带”是太空时代的第一个重要天文发现,也为美国进入太空时代奠定了基础。范艾伦也被人称为带美国跑入太空时代的太空先驱之一。除此,“范艾伦辐射带”也衍生出磁层物理这一全新的研究领域,目前全球共有20多个国家的1000多名科学家在从事该领域的研究。
  1992年2月初,美国和俄罗斯的空间科学家宣布,他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带位于内外范艾伦带当中的位置,是由所谓的反常宇宙线———大部分是丢失一个电子的氧离子构成的。而目前,科学家还认为,在地震发生前,范艾伦辐射带内总会出现受干扰情况,由此判断测量范艾伦辐射带的变化可以预报地震。
  “发现‘范艾伦带’象征着工程与科学之间的交互发展,体现世界与研究实验室共同前进,”皮克林后来曾如此骄傲地评述这一重大科学发现。
  反对小布什:让宇航员重返月球不人道
  发现了范艾伦辐射带后,范艾伦并未停歇自己对太空世界的探索。他坚信,范艾伦辐射带是由地球磁场形成的,保护地球免遭危险的太阳辐射。它吸收太阳辐射线,在地球上空盘旋。如果飞行物穿越时间很短,并不会遭受辐射危害。但长时间处于该区域足以让宇航员致命。
  因此,2004年,美国总统布什提出让宇航员重返月球及登陆火星的新太空探索计划,就立即遭到范艾伦的反对。范艾伦强调机器人设备完全可以代替宇航员进行太空探索,相较之下,采用载人飞行的代价就太大。早在1959年,范艾伦就指出太空的恶劣环境会给我们带来伤害。“人类在太空中会遇到很麻烦之事,根本就没必要让自己处于那种不舒服的状态。”
  只是,尽管受到过范艾伦的反对,美国的载人计划还是在实践中,当年,阿波罗号用4小时穿过范艾伦辐射带后,声称并无大碍,就像是接受一次胸部x光透视一样。
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