目前我们所面对的太空环境
自宇宙大爆炸以后，随着宇宙的膨胀，温度不断降低，现在，太空已成为高寒的环境，平均温度为-2703℃。在太空中，各种天体也向外辐射电磁波，许多天体还向外辐射高能粒子，形成宇宙射线。如太阳有太阳电磁辐射、太阳宇宙线辐射和太阳风。太阳宇宙线辐射是太阳在发生耀斑爆发时向外发射的高能粒子，而太阳风则是由日冕吹出的高能等离子体流。
许多天体都有磁场，磁场俘获上述高能带电粒子，形成辐射很强的辐射带，如在地球的上空，就有内外两个辐射带。由此可见，太空还是一个强辐射环境。
太空还是一个高真空、微重力环境。重力仅为百分之一到十万分之一克（即重力加速度），而人在地面上感受到的重力是1克。
太空垃圾危害自20世纪50年代开始进军宇宙以来，人类已经发射了4千多次航天运载火箭。据不完全统计，太空中现有直径大于10厘米的碎片9千多个，大于1.2厘米的有数十万个，而漆片和固体推进剂尘粒等微小颗粒可能数以百万计。
不要小看这些太空垃圾，由于飞行速度极快（6~7千米/秒），它们都蕴藏着巨大的杀伤力，一块10克重的太空垃圾撞上卫星，相当于两辆小汽车以100千米的时速迎面相撞，卫星会在瞬间被打穿或击毁！试想，如果撞上的是载人宇宙飞船……而且人类对太空垃圾的飞行轨道无法控制，只能粗略地预测。这些垃圾就像高速公路上那些无人驾驶，随意乱开的汽车一样，你不知道它什么时候刹车，什么时候变向。它们是宇宙交通事故最大的潜在“肇事者”，对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。
目前地球周围的宇宙空间还算开阔，太空垃圾在太空中发生碰撞的概率很小，但一旦撞上，就是毁灭性的。更令航天专家头疼的是“雪崩效应”——每一次撞击并不能让碎片互相湮灭，而是产生更多碎片，而每一个新的碎片又是一个新的碰撞危险源。如果有一天，等地球周围被这些太空垃圾挤满的时候，人类探索宇宙的道路该何去何从呢？
太空垃圾是人类在进行航天活动时遗弃在太空的各种物体和碎片，它们如人造卫星一般按一定的轨道环绕地球飞行，形成一条危险的垃圾带。太空垃圾可分为三类：一是用现代雷达能够监视和跟踪的比较大的物体，主要有各种卫星、卫星保护罩及部件等，这类垃圾目前已达8000多个；二是体积小的物体，如发动机等在太空爆炸时产生的，其数量估计至少有几百万；三是核动力卫星及其产生的放射性碎片，2000年，这类卫星送到地球轨道上的碎片已达3吨。
1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，揭开了人类太空时代的序幕，同时也为太空送去了第一批垃圾。当时，宇航员完成飞行任务，把卫星的装载舱、备用舱、仪器设备及其他遗弃物都留在了卫星轨道上。此后，随着人类太空史上的一次次壮举，太空垃圾与日俱增。人类先后已将4000余颗卫星送入太空，目前仍在正常运转的仅有400余颗，其余的或坠毁于地球表面，或遗留在太空，成为太空垃圾。据统计，目前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔，而其数量正以每年2％~5％的速度增加。科学家们预测：太空垃圾以此速度增加，将会导致灾难性的连锁碰撞事件发生，如此下去，到2300年，任何东西都无法进入太空轨道了。
太空垃圾给航天事业的发展带来了隐患，它们成为人造卫星和轨道空间站的潜在杀手，使宇航员的安全受到严重威胁。要知道，太空垃圾是以宇宙速度运行的。一颗迎面而来的直径为0.5毫米的金属微粒，足以戳穿密封的飞行服；人们肉眼无法辨别的尘埃（如油漆细屑、涂料粉末）也能使宇航员殒命；一块仅有阿司匹林药片大的残骸可将人造卫星撞成“残废”，可将造价上亿美元的航天器送上绝路。在人类太空史上，太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。1983年，美国航天飞机“挑战者”号与一块直径0.2毫米的涂料剥离物相撞，导致舷窗被损，只好停止飞行。1986年，“阿丽亚娜”号火箭进入轨道之后不久便爆炸，成为564块10厘米大小的残骸和2300块小碎片，这枚火箭的残骸使两颗日本通信卫星“命赴黄泉”！1991年9月15日，美国发射的“发现者”号航天飞机差一点与前苏联的火箭残骸相撞，当时“发现者”号与这个“不速之客”仅仅相距2.74千米，幸亏地球上的指挥系统及时发来警告信号，它才免于丧生。据计算，目前太空轨道上每个飞行物发生灾难性碰撞事件的几率为3.7％，发生非灾难性撞击事件的可能性为20％。以此计算，今后每5~10年将可能发生一次太空垃圾与航天器相撞事件，到2020年将达到2年一次。
生长在太空里的植物
人类实现了第一次宇宙飞行之后，航天技术得到迅猛发展，人们不但飞上了月球，还在宇宙空间建立了太空站，可以让人在里面住上一年半载。于是，“宇宙食物”就成了一个亟待解决的大问题。
在长途宇宙飞行和空间站中生活的宇航员需要有大量的食物，如果仅靠自己携带和地球输送，是有困难的。最理想的方法莫过于在宇宙飞船和太空站中种上植物，做到自产自给了。
在太空中种植物，这可能吗？要知道，植物的根有向地性，茎有负向地性，这都是地心引力在起作用。如果它们离开了地球，到没有地心引力的太空中去，是不是还会生存下去呢？
试试看吧，科学家为此进行了一些实验。
1982年6月27日，美国“哥伦比亚号”航天飞机第四次升空，这次飞行的任务之一是进行一些生物实验。在航天飞机上有两个大小的生物箱，里面栽有地球上三种普通的植物——松树、燕麦和绿豆。在太空度过了8天后，人们发现这3种植物都很难适应空间的失重情况，许多茎发生了变形，朝几个不同的方向扭曲生长；根也发生了混乱，有向土壤中长的，也有冒出土壤倒长的。
不过，这些植物虽然看上去长得有些古怪，却还是健康的，而且富有生气。对这些植物进行的生物化学分析表明，木质素生长并不受失重状态的影响，而且蛋白质增长数量很高。
这可是一个鼓舞人心的结果，证明有可能在太空中种植物。当然，还需要解决诸如固定植物和给植物供水之类的问题，但这些都是可以克服的问题。
在“哥伦比亚号”第四次太空飞行后不久，1982年8月19日，苏联发射了“联盟77号”宇宙飞船，将3名宇航员送上了“礼炮7号”太空站，在太空中工作了7个昼夜。他们的任务之一是进行植物栽种实验，女宇航员萨维茨卡娅细心地往“菜园”中栽入葱头，这种“菜园”实际上是些不同形状的容器，中间盛有人造土壤，它含有地表沃土同样的矿物成分以及供给植物生长所需的水、阳光、空气的自动装置，此外还特意加上模拟地球引力场的磁力重力器。结果，7天过去了，葱头上萌出了新芽，长出了绿叶。科学家们满意地看着这些葱头，因为这证明在太空建立飞行温室是可能的事。
与这些实验同时，科学家们还在考虑这样的问题：在太空中长期生活，氧气的供应和人的排泄物处理也是个难题，能不能也通过栽培太空植物来解决呢？
经过了一系列研究后，科学家把眼光盯向了小球藻。因为它具有生长快、营养价值高、放出氧气数量多等特点，而且，它作为太空粮食，提供同样多的营养成分时要比其他植物轻得多。你想，它生长迅速，在光合作用时可以吸收人们排出的二氧化碳并放出人们需要的氧气；而人的排泄物又能供应它生长所需要的养料，使它成为人类极适宜的食品。这样，小球藻当然就成为太空植物理想的候选者了。
太空中发光的云状天体
冬夜，在湛蓝的天幕上，你会发现两个像闪闪发光的宝石般的天体，这就是猎户座星云和昴星团。尤其是那“像一群散落在一根银色发辫里的萤火虫似的发光物”的昴星团，千百年来不知唤起多少诗人和学者的灵感。
这根银色“发辫”和猎户座里发光的大气体云，天文学家称之为星云。
星云可分为两类，一类是河外星云，顾名思义，就是指银河系以外的星云（也叫河外星系）。一类是河内星云，即指银河系范围内的星系。
现已观测到的河外星系总数为10亿个以上，而用肉眼能够看到的只有大、小麦哲伦星云和仙女座星云。这些看上去像一个个小斑点似的星云，实际和我们银河系一样，是由几亿、几百亿甚至几千亿颗恒星组成的一个巨大的恒星系统，只是因为离我们太遥远而显得渺小罢了。比如，离我们最近的仙女座星云，距离竟达220万光年。如果我们从那里用望远镜看银河系，银河系也成了一个发亮的小斑点了。
河内星云是由极其稀薄的气体和尘埃组成的。河内星云又分为弥漫星云和行星状星云。
大名鼎鼎的猎户座星云就属于弥漫星云，这种星云体积很大，密度却极小。星云形状既不规则，也没明显边界。它的发光，如同行星一样，是反射附近很亮或温度很高的恒星的光造成的。近年来，天文学家在猎户座星云中，发现不少正在形成或刚刚形成的恒星，有的是才有一两千岁的“新生儿”，所以，有人认为星云是恒星的“原材料”。
行星状星云比弥漫星云小得多。星云中间有一个温度高达几万度的恒星，周围是一个发亮的圆环，这可能是恒星爆发时抛出的气体壳层。
人类登天
人们说一件事根本不可能办到，常说：“比登天还难！”连唐代大诗人李白面对举步维艰的蜀道，也发出了“蜀道难，难于上青天”的感叹。可是，随着现代科学技术的飞速发展，人类借助火箭居然实现了登天的梦想。火箭是怎样上天的呢？原来，火箭要冲出地球，飞向宇宙，必须先闯过三道大门。
第一道大门：我们把一个苹果抛向天空，地心引力又使它降回到地面。要使苹果不落地，就要摆脱地心引力。300多年前，牛顿从理论计算出，当速度达到每秒7.91千米时，苹果就可以上天了，并成为绕地球运转的一个卫星。这就是通往宇宙的第一道大门，而每秒7.91千米的速度，又被人们称为第一宇宙速度。
第二道大门：如果物理的运动速度继续增大到每秒11.2千米时，那么这个物体就不再绕地球转圈了，它会摆脱地心引力而沿着抛物线方向飞出地球。这是通往宇宙的第二道大门，也就是第二宇宙速度。
第三道大门：如果物体运动速度达到每秒16.7千米时，该物体就能摆脱太阳系的引力场，沿着双曲线轨道飞出太阳系，真正开始宇宙飞行。这是通往宇宙的第三道大门，也就是第三宇宙速度。
火箭只有达到或超过这三种速度，才能最终实现通往“天堂”的理想。
1957年10月4日，人类发射了第一颗由前苏联制造的人造地球卫星，送这颗卫星上天的三级火箭时速达28400千米，即每秒7.91千米的第一宇宙速度，使人造卫星终于成了牛顿幻想中的“苹果”。1961年4月12日，第一艘载人飞船发射成功，前苏联宇航员加加林首次遨游太空，实现了人类登天的梦想。1969年7月20日，美国“阿波罗”登月飞船首次把人类送进“广寒宫”，从此敲开了宇宙天体的殿门。1981年4月21日，美国“哥伦比亚”号航天飞船首飞成功，标志着人类征服宇宙技术的重大突破。
古今人类对宇宙的认识
自古以来，人类对茫茫的宇宙就充满了遐想。各种各样的宇宙观从幼稚到成熟，从神话到科学，经历了漫长的岁月。
自然说：产生于古印度。古印度人把地球设想为驮在4只大象身上，而大象竟是站在一只漂浮在大海上的海龟背上。
盖天说：又称“天圆地方说”，产生于春秋时期，是我国古代最早的宇宙结构学。
认为人类脚下这块静止不动的大地就是宇宙的中心。地像一方形大棋盘，天如同圆状大盖。倒扣在大地上，上面布满了数以千计的闪光体。
宣夜说：是我国历史上最有卓见的宇宙无限论。最早出现于战国时期，到汉代得到进一步明确。
宣夜说认为宇宙是无限的。宇宙中充满了气体，所有的天体都在气体中飘浮运动。星辰日月都有由它们的特性所决定的运动规律。
浑天说：是继盖天说后，由我国东汉时期著名天文学家张衡提出的。
他认为“天之包地犹壳之裹黄”。天和地的关系就像鸡蛋中的蛋白包着蛋黄，地被天包在其中。
中心火说：由古希腊学者菲洛劳斯提出。他受了前辈哲学家赫拉克利特关于火是世界本原思想的影响，认为火是最高贵的元素，由此提出宇宙结构的“中心火学说”，即宇宙的中心是一团熊熊燃烧的烈火，地球（每天一周）、月球（每月一周）、太阳（每年一周）和行星都围绕着天火运行。
地心说：最早由古希腊哲学家亚里士多德提出。认为地球为宇宙的中心，是静止不动的。从地球往外，依次有月亮、水星、金星、太阳、火星和土星，它们在各自的轨道上绕地球运行。
日心说：1543年由波兰天文学家哥白尼提出。他“推动了地球”，并将宇宙中心的宝座交给了太阳。认为太阳是行星系统的中心，一切行星都绕着太阳旋转。地球也是一颗行星，它像陀螺一样自转着，同时与其他行星一样绕太阳运行。
星云说：18世纪下半叶由德国哲学家康德和法国天文学家拉普拉斯提出的。认为太阳系是一块星云收缩形成，先形成的是太阳，剩余的星云物质又进一步收缩深化，形成行星和其他小天体。
大爆炸说：是1948年由俄裔美国天文学家伽莫夫提出的。他认为，宇宙最初是一个温度极高、密度极大的由最基本的粒子组成的“原始火球”（有称“原始蛋”）。这个火球不断迅速膨胀，它的演化过程就像一次巨大的爆炸，爆炸中形成了无数的天体，构成了宇宙。
太阳系中的环境
说起太阳系里行星的表面颜色，一般都认为是“黄色”的。其实不然，太阳系是个色彩斑斓的花花世界。
水星：从望远镜里看是棕黄色的，但水星的反射光谱则说明它的表面颜色更近似月球，呈深棕灰色。
金星：宇宙飞船拍摄的金星是橙褐色，不过这只是橙色光被金星浓密的大气吸收造成的假象，其实金星表面是深棕黑色。
地球：太阳系中最美丽的也是唯一有生命的行星。海洋呈浓艳的天蓝色，云彩白中透亮、大陆深、浅褐色交织成网状结构，犹如一幅悬挂在宇宙的油彩画。
火星：并非传统以为的“红色”。望远镜中的火星像一块被光照亮的巧克力，很接近橙色。反射光谱表明，火星表面是深棕黄色。
木星：其真实颜色是浅黄灰色。
土星：与木星表面颜色相似。
天王星：从望远镜中就很容易观测到它具有淡淡的海蓝色。
海王星的圆面太小、亮度太暗，冥王星又太遥远，它们是什么颜色，还是个谜。
太阳系的卫星们也是各具特色。
