为什么要进行宇宙探索？意义何在？

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仅仅是为了太空资源？还是其他的？

索支较

因为本质上，任何系统如果不与外界交流获取资源信息，保守封闭结果就是熵增热寂是这个系统走向停滞乃至死亡。没有哪个社会是只看闭关锁国自给自足就能长期生存与发展的。

宋长宁

我小闺女刚出生的时候躺在摇篮中，大部分时间都在昏昏沉睡，偶尔睁开眼睛似乎都用尽了全身的力气。但每次睁开之后，她都会认真观望眼前的这个崭新世界。医学告诉我，新生婴儿的视力极弱，只能看到眼前20公分的物体，而且还是黑白的，但这并不妨碍她的好奇心。而到了七个月左右的时候，她能慢慢爬出摇篮到地上，好奇心更浓了。她能看清楚各种彩色的东西，会把能抓到的所有东西都放在手里把玩，甚至放到嘴里品尝。大部分时间，都是奇奇怪怪不好吃的东西，但是运气好了，可能还会是片掉落的面包，这还挺好。经过我的观察，她的探索逻辑很简单：东西就在那里，我要看一看尝一尝。
每每看到这些温情之余，我脑子里也总会冒出一个想法：人类探索宇宙，其实也是如此。
生命演化了数十亿年，终于诞生了最智慧的生物，人类。地球，也成为一个完美的摇篮。人类在绝大部分历史中，是在无知和荒芜中昏昏沉睡。对头顶星空偶尔的观测，也被赋予了迷信和想象的意味。近代的文明带来了望远镜，可通过它看到的范围也是极小极模糊的。直到1950年代进入航天时代，人类开始走出地球这个摇篮，逐渐探索地球的周边。我们会派出探测器详细观测，也会通过载人航天实地探访。有很多失败，自然也有巨大的成功。我们进行航天探索的逻辑其实也同样简单：宇宙就在那里，我们要看一看摸一摸。


从今天的角度来看，人类的航天探索还非常初级。无人探索中，最远的旅行者1号也仅飞出去了230亿千米；而人类的实际脚步，仅到了38万千米之外的月球。这比起宇宙实在太渺小了。宇宙很老，已有138亿年的历史，由于宇宙在不断膨胀，它的实际尺寸还要大于这个年纪乘以光速。根据目前的天文学研究成果，人类可观测到的宇宙已有465亿光年半径。1光年就是长达9.5万亿千米之远，即便现在坐上中国的“复兴号”高铁一刻不停往前冲，走完1光年也至少是300万年后，这时间甚至远远超过了人类进化历史。可想而知，宇宙的尺寸是个多么恐怖的数据。对了，这些数据都是人类已有知识，它们还在随着人类科技提升带来的更多宇宙认知快速“增长”。
从你和我之间的距离，到我们日常的生活范围，国家，大陆，地球，地月系统，太阳系，银河系，本星系群，室女超星系团，拉尼亚凯亚超星系团……,哪怕这些空间的尺寸从100千米级逐渐上升到1亿千米级，它们在宇宙的面前都不值得一提。人类，实在太渺小。宇宙，实在太庞大。如果人类只能偏安于地球这个生命的摇篮，抑或是宇宙中只孕育出了人类这种“高等级生命”，都太浪费这巨大的时空。
人类，必须要离开地球摇篮。外面的世界很大，就算付出很大代价，就算没有什么“收获”，我们都应该出去看看，这是进行宇宙探索最本能的意义。好奇心，是人类最宝贵的财富。

郑州科威

一个宇宙大发现的时代才刚刚开启，而探索宇宙的意义，就隐藏在浩渺的星空里。


当30多万年前，最早的人类成员第一次抬头仰望星空时，对宇宙的好奇与探索便永远种在了我们心底。
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02.措学仁玛的星空，摄影师@南卡


从第一台望远镜，到遨游在地球上空的哈勃，我们窥探宇宙深处的瑰丽图景。
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03.今年迎来“30岁生日”的哈勃望远镜，图片来源@NASA

从直径几米的天线，到口径500米的“天眼”，我们接收可能来自地外文明的讯息。
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04.近日宣布开始地外文明探索的“中国天眼”——FAST，摄影师@李子韬

从第一个缓缓升空的热气球，到咆哮着飞天的大火箭，我们拓展着人类的视野。
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05.长征五号B首飞成功，摄影师@陈肖

从第一颗人造卫星，到庞大的国际空间站，我们在开拓着新的家园。
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06.从发现号航天飞机上拍摄的国际空间站，图片来源@NASA

人类本身，也在无数先驱的带领下，不断向太空迈进。
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07.1961-2018年历年进入太空人数，制图@郑伯容/星球研究所

如今，哈勃望远镜迎来自己的“30岁生日”，“中国天眼”FAST正式开启了地外文明的探索，长征五号B火箭成功发射升空，一个宇宙大发现的时代才刚刚开启。
我们为什么要探索宇宙 ？宇宙中又有些什么？
让我们亲自从地表出发，飞向星空的尽头去寻找答案。
<hr/> 01、家园

旅程的起点是我们自己的家园——地球。
从高空俯瞰，一切细节都被抹去，这颗行星显露出它的本色。
板块运动为它带来永不停歇的活力，
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08.俄罗斯千岛群岛马图阿岛上的火山爆发，图片来源@NASA



覆盖地表70%的水是生命活动不可或缺的介质，
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09.卫星影像展示了太平洋加利福尼亚寒流中浮游生物的复杂分布，图片来源@NASA

大气和磁场保卫着我们免受过量辐射的伤害，保持着地表适宜的温度。更重要的是，大气中的21%是氧气，大多数地球生物赖以生存。
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10.上海上空的风暴，摄影师@何炜


大气运动带来了降，水有雨水滋润的地方植被繁茂、动物成群。
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11.坝上草原羊群，摄影师@朱哲

大地表面人类的城市整齐划一。
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12.洛杉矶，摄影师@陈剑峰

38万千米，我们进入月球轨道。荒凉的月面上，阿波罗登陆的遗迹清晰可辨。这里的大气极为稀薄，这些痕迹将孤独地留存数万年。
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13.NASA的月球勘测轨道器在距离月面仅24千米处拍摄到的阿波罗11号登月遗迹，图中LM所指的是登月舱，其周围的月面上可以看到黑色的线条，那些是宇航员移动的痕迹，其它箭头所指为科学仪器放置的位置，图片来源@NASA

7800万千米，地球的“孪生姐妹”火星进入视野。它曾有过泛滥的洪水和剧烈的火山活动，但如今它的大气和水流失殆尽，只剩下陨石坑、火山、沙丘。
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14.火星水手谷，图片来源@Kevin Gill


6-13亿千米，穿越火星和木星之间的小行星带，躲过这里四处乱飞的石块，我们来到了外太阳系，这里是“巨人”的世界。
木星，体积有地球的1300多倍，表面是氢元素组成的大气。大气之下压力增大，氢气变为液态金属氢“海洋”， 最内部是岩石和冰组成的内核。
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15.木星大气，图片来源@NASA


土星，情况和木星相似，气态和液态氢外层占据了大部分体积，使得土星的密度仅有0.69克每立方厘米，比水还要轻。
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16.卡西尼号拍摄的土星及其巨大光环，这个距离上看地球只是一个“黯淡蓝点”，图片来源@NASA

在这两颗巨行星的周边，有着数十颗卫星环绕，俨然是缩小版的太阳系。这些卫星大多表面冻结，但在冰面之下很可能存在液态水。
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17.木卫二地表被冰层覆盖，冰上的纹路在太空中亦可见，仿佛盘根错节的植物根系，而冰面之下很有可能有液态水，图片来源@NASA


有的则拥有浓密的大气，地表形成了充满有机物的甲烷海。
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18.土卫六地表可能存在甲烷海，图片来源@NASA

59亿千米，这里的天体变得越来越陌生。
天王星和海王星，两颗巨大的气态巨行星闯入视野。因为距离太阳过于遥远，它们的表面温度低至零下几百摄氏度，肃穆幽静的巨大星体和同样冷漠的卫星，在黑暗中发出神秘的光芒。
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19.海王星的“微笑”，其中较小的天体是海卫一，照片由旅行者2号拍摄，图片来源@NASA

然而我们才刚刚迈出家门口，整个太阳系有着更加庞大的结构。
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20.太阳系结构，制图@郑伯容/星球研究所

海王星之外，无数的石头、冰块组成了一个宽约1500亿千米的区域，柯伊伯带。
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21.柯伊伯带天体，图片来源@NASA


柯伊伯带之外又数万亿千米，是笼罩整个太阳系的奥尔特云，数千亿颗质量更小的天体在这里游荡。
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22.一颗从奥尔特云飞入内太阳系的彗星，图片来源@NASA



然而在空旷的空间中，我们发现了一个人造物，旅行者1号！它正孤独地向着星辰大海航行，这是迄今为止距离地球最远的人类痕迹。
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23.旅行者1号探测器进入星际空间的想象图，图片来源@NASA

告别旅行者1号，也就意味着离开了太阳系，告别了人类目前唯一的家园。
前方，一个光怪陆离的世界在等待着我们。
<hr/> 02、异星

1-3000光年，太阳系外的空间中充斥着尘埃和星际物质，但这里同时也是一个恒星世界，无数颗与太阳大相径庭的恒星在这里闪耀。(
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24.恒星分类，制图@郑伯容/星球研究所

与太阳质量相当或比太阳质量更小的恒星，按质量从大到小分别属于黄矮星、橙矮星和红矮星（G、K、M型恒星）。
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25.一颗年轻的红矮星及围绕它旋转的行星想象图，图片来源@NASA

比太阳质量大的，则被称为大质量恒星，它们温度更高，发出耀眼的蓝光。
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26.图中央的蓝色恒星是一颗巨星Zeta Ophiuchi，它向外发射的辐射和粒子吹动了周围的尘埃，造成了涟漪，图片来源@NASA

这些恒星并不孤独，它们大部分“两两为伴”，在彼此吸引下共同旋转，被称为双星。(
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27.双星系统开普勒-47想象图，图中发光的两颗为两颗恒星，而在其周围的是围绕双星旋转的行星，左侧最近的行星为开普勒-47c，是一颗气态巨行星，右上角为行星开普勒-47b，图片来源@NASA

更有“三五成群”的、形成多星系统的，可以观赏到三日同辉的景象。
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28.从系外气态巨行星HD 188553 Ab的一颗假想卫星上看到的三星系统，图片来源@NASA/JPL

但是，恒星并非这里唯一的天体。在恒星的光芒中，偶尔会出现一两颗黑色的“斑点”，那是一颗行星的阴影。这些行星围绕恒星旋转，组成了完全不同于我们的恒星系，因此它们也被称为系外行星。
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29.行星开普勒-16b想象图，它是首个被发现的围绕双星系统运转的系外行星，图片来源@NASA/JPL

通过观察恒星前的“黑斑”，我们发现在恒星世界之下是一个更加多样的系外行星世界。
它们有的质量巨大，类似木星或海王星，被称为气态巨行星或冰巨星。
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30.一颗4倍于木星质量的系外气态巨行星想象图，图片来源@NASA

有的质量比地球小，距离恒星距离近，类似水星，表面温度高达700℃。
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31.系外行星Kepler-20e是第一颗被发现的比地球小的系外行星，图片来源@NASA

质量介于地球1~10倍的行星，可能拥有岩石表面以及稳定的大气层，它们被称为超级地球。(
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32.红矮星TRAPPIST-1和它的七颗类地行星想象图，图片来源@NASA


这些行星与其母星的距离不同，有的距离很近，面对母星的一面几乎被烤焦。(
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33.环绕其母恒星绕行的两颗行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c，距我们40光年，图片来源@NASA

有的则距母星遥远，像天王星、海王星一样冰冷。
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34.环绕恒星HR 8799的行星，图片来源@NASA

距离适中的凤毛麟角，它们很可能孕育出类似地球上的生命。
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35.系外类地行星开普勒186-f想象图，半径约为地球的1.17倍，且位于红矮星的宜居带内，图片来源@NASA


通过开普勒望远镜的观测，已经被确定的系外行星数量多达4241颗。
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36.开普勒候选行星，图中大的球体是恒星，恒星表面的黑点，是其行星在经过恒星时遮挡部分光线形成的阴影，通过这种方式，我们得以发现系外行星的存在，图右上角是木星经过太阳时留下的阴影以供参考，恒星的颜色越偏蓝其温度越高，越偏黄其温度越低，图片来源@NASA

但是对于整个银河系而言，我们所看到的这个异星世界还只是一个小小的角落。
<hr/> 03、银河

银河系的天体集中在直径8万光年的巨大盘状区域中，被称为银盘。银盘中间是一个长1.3万光年的“棒子”，即星系棒。星系棒两端伸出4条“触手”，即旋臂。
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37.银河系结构以及太阳系的位置，制图@郑伯容/星球研究所

接下来，让我们穿透旋臂直达银河系中心区域。
3000-20000 光年，穿越旋臂十分危险，这里拥挤而混乱，充满气体、尘埃、辐射以及大量恒星。
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38.马头星云，图片来源@Ken Crawford


当旋臂扫过星际空间，其中的物质被压缩，大量新恒星形成。这些年轻的恒星组成松散的集团，称为疏散星团。
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39.昴宿星团，也叫七姊妹星团，摄影师@朱阳

20000-25000 光年，走向星系核心的最后一段路，我们将穿越星系棒。这里恒星数量更大，密度极高。接近星系中心，恒星密度是太阳附近的500倍，恒星以难以想象的速度高速飞驰。
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40.银河系中心的恒星、尘埃和气体景象，图片来源@NASA

25000 光年，银河系的终极核心，一个超大质量黑洞稳居C位，其质量是太阳的四百多万倍，它是整个银河系的王者，地位无法被撼动。
它更是一个吞噬万物的巨兽，如果恒星不幸误入它的引力范围内，将被残忍撕碎、吞噬。
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41.银河系中心的黑洞，图片来源@Gallery of Space Time Travel


银河系中心是名副其实的死亡陷阱，还是赶快逃离吧！
100000光年，我们调转方向离开银盘，但银河系并未结束，它的物质分布在十万光年范围内。
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42.银河系影像，中心黑洞、银盘和星团，图片来源@NASA

银盘之外并非空无一物，那里的每一个球状星团都由数十万颗恒星组成，这些恒星的平均年龄超过100亿岁，彼此间的引力使它们高度聚集成球状。
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43.NGC 2419等球状星团 ，图片来源@ESA/NASA

这个年迈而高密度的世界并不适合行星的生存，有的行星与母星失去引力联系，沦落为“流浪行星”，漂泊在星际空间。
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44.一个类似木星的流浪行星想象图 ，图片来源@NASA/JPL

当我们离开球状星团，就接近了银河系的边缘，现在让我们花点时间转头回望，银河系的千亿颗星星正在黑暗的背景中闪耀。
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45.银河系全景，图片来源@Two Micron All Sky Survey


但我们的旅程尚未结束，银河系之外还有一个更加庞大的星系世界在等待着我们。
<hr/> 04、宇宙

254万光年，此时我们所在的位置，是距离我们最近的大型河外星系，仙女座星系。它拥有多出银河系数倍的恒星。
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46.仙女座星系，摄影师@秦建

银河系、仙女座星系等众多星系组成了本星系群，本星系群又与其它星系群、星系团组成了本星系团，本星系团和其它星系团组成了本超星系团，本超星系团又和其它超星系团组成了可观测宇宙。
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47.宇宙中的星系示意，制图@郑伯容/星球研究所

这个庞大的星系世界，共包含着1000亿个以上的星系，每一个都是一个独立的世界。有的和银河系一样，中央有一个星系棒，为棒旋星系。
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48.NGC 1300，图片来源@NASA


有的则没有星系棒，直接成旋涡状，为旋涡星系。
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49.草帽星系M104，由于侧面对着我们所以呈现出这种特殊的模样，图片来源@Adam Block


有的没有触手一般的悬臂，整体呈椭圆形，为椭圆星系。
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50.NGC 1316，图片来源@NASA


有的则没有固定的外形，为不规则星系。
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51.星系M 82，图片来源@NASA

有的在中心拥有活跃的超大质量黑洞，被称为射电星系。
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52.射电星系Hercules，图片来源@NASA


有的拥有剧烈的恒星形成活动，被称为星暴星系。
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53.半人马座A，中心拥有一个超大质量黑洞，图片来源@ESO


它们涌动、爆发、吸积、喷流、扰动，组成一个个奇异的世界。
465亿光年，这里是我们可观测的宇宙边缘，来自古老星系的光芒在黑暗中闪烁，我们看到的影像来自几百亿年前，它们如今变成了什么样我们一无所知。
旅程在此到达终点，回头寻觅，连巨大的银河系都已经不知所踪，更不用提那颗小小的蓝色星球，以及生活在其上的人类了。
我们在宇宙中的位置，正是如此微不足道。
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54.哈勃超深空场，拍摄到最古老的星系，图片来源@NASA


然而，也正是通过这样的探索，我们认识到地球的不可替代，认识到的生命的珍贵和文明的稀有。
作为宇宙中拥有文明的一个物种，我们又是何其幸运。
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55.德雷克方程，生命和文明的出现需要满足极为严苛的条件，制图@郑伯容/星球研究所

现在让我们返程，走出星系的“迷宫”，回到众星闪烁的银河，通过无数奇特的异星世界，在那条普通的旋臂上找到那颗普通的恒星——太阳。
再经过早已熟悉的海王星、天王星、土星、木星、火星，回到了我们当下唯一的家园，地球。
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56.地球，图片来源@NASA

脚下是坚实的大地，耳边是微风与鸟鸣，你我的生活继续忙忙碌碌、鸡毛蒜皮，
但请记住星空教会我们的事：
谦卑地看待宇宙，谨慎地对待地球


全文完，感谢阅读。
<hr/>本文创作团队

撰稿：成冰纪
编辑：张楠
图片：任炳旭
设计：郑伯容
审校： @云舞空城 @haibaraemily @刘博洋
封面图来源：NASA/JPL

本文主要参考文献：

• [1]苏宜. 天文学新概论[M]. 科学出版社, 2009.
  
• [2]胡中为，徐伟彪. 行星科学[M]. 科学出版社, 2008.
  
• [3]（英）罗德里·埃文斯. 天体写真[M]. 北京联合出版公司, 2017.
  
• [4]（美）麦克米伦. 太阳系和地外生命探索[M]. 机械工业出版社, 2016.
  
• [5]田丰. 宜居环境与地外生命[J]. 科学通报, 2016.
  
• [6]NASA系外行星档案，网址：NASA Exoplanet Archive
  
• [7]系外行星百科，网址：The Extrasolar Planets Encyclopaedia
  
• [8]NASA开普勒项目网站，网址：Kepler and K2 Missions
  

↑一群国家地理控，专注于探索极致世界。

数脚趾头耍媳

进行宇宙探索取得的成果在地球上和地球外都可以使用，可以增进我们对自然界和自身的认识，帮助我们抵御灾难、继续生存，提高我们认识世界、改造世界、发展进步的能力，满足我们的好奇心与求知欲，进而改善人们的科学素养、推动科学的发展进步。
我们现有的航天技术只是婴儿级，但它已经改变了世界：

• 航天带来了间谍卫星、卫星定位系统、洲际弹道导弹等强大的工具和武器，改变了全球安全形势与战争的面貌。
  
• 卫星观测、遥感、空间望远镜等在地球和其它天体上发现了大量过去不知道的变化规律、地质现象、资源储藏，让我们对基础物理、太阳活动、全球气候、自然灾害、地区天气等有了大量的新理解。
  
• 在艰难的宇宙探索中取得的科技进步衍生出大量的民用产品，大大改善了人们的生产、生活。
  
• 发展航天带来的技术优势、战略战术优势、资源开发优势、防灾减灾优势超过了所有人的想象，包括从业者和拨款给航天计划的政府。
  
• 就连经常被怀疑其价值的国际空间站项目，带来的经济利益都超过了它那巨大的投资。
  
• 在美国与苏联的航天竞争中，美国由于开始的落后而焦虑，甚至从自己的教育制度找原因，使美国对科技的重视大大增加，这后来让其受益良多。
  
• 航天强国间的对抗和妥协导致了《外层空间条约》[1]这样人类历史上为数不多的国际合作条约的诞生。
  

这一切导致任何国家如果谋求在世界上自立自强，就不能不发展航天——无论是独立发展还是和盟友合作。

而“为了太空资源”这种浅显而虚假的理由，是用来应付小孩子或身体是大人·头脑是小孩的宣传对象的。从 1957 年 10 月 4 日苏联发射第一颗人造地球卫星到现在，人类的航天器没有从太空带回任何能叫“资源”的玩意。美国拿回来的那一点月岩、月壤、彗星物质之类用于研究和展览都不够使，当做资源送去工业的话就别说“塞牙缝”了，连牙缝上的一个细菌都喂不饱。拨款给航天计划的政府们并不在乎这些，宇宙探索在地球上产生的利益已经远远超过了它的投资。
资源不是问题，利用资源的科学技术不够才是问题。地球上的物质是有限的，但在太阳提供的源源不断的能量供应下，物质可以循环使用。况且包括我们在内，过去数十亿年以来地球生物圈不过是附在地球表面的一层薄灰，根本没利用多少资源。
人类需要的资源里最主要的是能源，地球表面和近地轨道上总量最多的能源是太阳辐射。

太阳对地球的照射功率约 1.73E17 瓦，一天时间照射到地球的能量约有 1.49E22 焦耳，约相当于五千零八十五亿吨标准煤完全燃烧释放的能量，约可供 75.8 亿人类[2]使用 8650 天。
人类现在大量使用的化石燃料，是地球生物圈与岩石圈的一部分在过去漫长的时间里从太阳辐射中的一小部分转换并储存的化学能。

人类和整个地球生物圈对太阳辐射的利用处于非常初等的状态，潜力巨大。

现在，地球接收的太阳辐射功率里约有 5.2E16 瓦经大气反射与散射、云的反射、地表反射等直接返回太空，其余使大气和地表升温、支持大气圈与水圈的运行：约 8.1E16 瓦以热辐射形式散入太空，约 4E16 瓦用于水循环，约 3.7E14 瓦用于大气流动。地球生物圈利用的太阳能不到太阳入射功率的千分之一，大部分还是光合生物在搞（约 4E13 瓦），是人类文明总功率的两倍。

太阳在今后几十亿年里的输出是徐徐增加的。按照目前的数据，太阳输出的强化会在一千万年内导致现在的人类无法承受，在十亿年内摧毁地球生物圈。这需要人类的进步去解决。
谈论星际文明的物理学家一般相信：如果一个物种已经能够在太空有效地飞行，那么以它的智力水平，除能量之外没有任何资源限制是它无法克服的。

例如在地球上，随着技术的进步，耕地与淡水的限制可以被海水淡化和水培技术解决，原则上我们现在的粮食供应只受到我们的能源供应和我们应用技术的意愿的影响。
由于社会学上的原因，地球人口可能在21世纪末逐渐稳定下来，直到我们向太空扩张。

归根结底，人类现在的社会形态和身体能力还没达到要考虑“太空资源”的时候。照目前的不可持续发展和瘟疫流行、社会分裂的状况，用不了几百年我们就可能自我毁灭。所谓“去太空开拓新的生存空间”，不是说“地球装不下的人口扔到天上去”，而是在地球上发生灾难性的战争、超级传染病、严重天体撞击或巨大火山爆发等全球性自然灾害、失控纳米机械风暴等状况的时候，让人类还有延续下去的可能。
<hr/>其实，五十年前 NASA 就回应过“为什么要进行宇宙探索”这个问题。
1970年，赞比亚修女 Mary Jucunda 给 Ernst Stuhlinger 博士写了一封信。后者因在火星之旅工程中的原创性研究成为 NASA Marshall 太空航行中心的科学副总监。
信中，Mary Jucunda 修女问道：目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，美国怎么舍得为远在火星的项目花费数十亿美元。
Stuhlinger 很快给 Jucunda 修女回了信，同时还附带了一张题为“升起的地球”的照片，这张标志性的照片是宇航员 William Anders 于 1968 年在月球轨道上拍摄的。
他这封真挚的回信随后由 NASA 以《为什么要探索宇宙》为标题发表，全文翻译如下。

亲爱的 Mary Jucunda 修女：
　　每天，我都会收到很多类似的来信，但这封对我的触动最深，因为它来自一颗慈悲的饱含探求精神的心灵。我会尽自己所能来回答你这个问题。
　　首先，请允许我向你以及你勇敢的姐妹们表达深深的敬意，你们献身于人类最崇高的事业：帮助身处困境的同胞。
　　在来信中，你问我在目前地球上还有儿童由于饥饿面临死亡威胁的情况下，为什么还要花费数十亿美元来进行飞向火星的航行。我清楚你肯定不希望这样的答案：“哦，我之前不知道还有小孩子快饿死了，好吧，从现在开始，暂停所有的太空项目，直到孩子们都吃上饭再说。”事实上，早在人类的技术水平可以畅想火星之旅之前，我已经对儿童的饥荒问题有所了解。而且，同我很多朋友的看法一样，我认为此时此刻，我们就应该开始通往月球、火星乃至其他行星的伟大探险。从长远来看，相对于那些要么只有年复一年的辩论和争吵，要么连妥协之后也迟迟无法落实的各种援助计划来说，我甚至觉得探索太空的工程给更有助于解决人类目前所面临的种种危机。
　　在详细说明我们的太空项目如何帮助解决地面上的危机之前，我想先简短讲一个真实的故事。那是在 400 年前，德国某小镇里有一位伯爵。他是个心地善良的人，他将自己收入的一大部分捐给了镇子上的穷人。这十分令人钦佩，因为中世纪时穷人很多，而且那时经常爆发席卷全国的瘟疫。一天，伯爵碰到了一个奇怪的人，他家中有一个工作台和一个小实验室，他白天卖力工作，每天晚上的几小时的时间专心进行研究。他把小玻璃片研磨成镜片，然后把研磨好的镜片装到镜筒里，用此来观察细小的物件。伯爵被这个前所未见的可以把东西放大观察的小发明迷住了。他邀请这个怪人住到了他的城堡里，作为伯爵的门客，此后他可以专心投入所有的时间来研究这些光学器件。
　　然而，镇子上的人得知伯爵在这么一个怪人和他那些无用的玩意儿上花费金钱之后，都很生气。“我们还在受瘟疫的苦，”他们抱怨道，“而他却为那个闲人和他没用的爱好乱花钱！”伯爵听到后不为所动。“我会尽可能地接济大家，”他表示，“但我会继续资助这个人和他的工作，我确信终有一天会有回报。”
　　果不其然，他的工作（以及同时期其他人的努力）赢来了丰厚的回报：显微镜。显微镜的发明给医学带来了前所未有的发展，由此展开的研究及其成果，消除了世界上大部分地区肆虐的瘟疫和其他一些传染性疾病。
　　伯爵为支持这项研究发明所花费的金钱，其最终结果大大减轻了人类所遭受的苦难，这回报远远超过单纯将这些钱用来救济那些遭受瘟疫的人。
　　我们目前面临类似的问题。美国总统的年度预算共有 2000 亿美元，这些钱将用于医疗、教育、福利、城市建设、高速公路、交通运输、海外援助、国防、环保、科技、农业以及其他多项国内外的工程。今年，预算中的 1.6% 将用于探索宇宙，这些花销将用于阿波罗以计划、其他一些涵盖了天体物理学、深空天文学、空间生物学、行星探测工程、地球资源工程的小项目以及空间工程技术。为担负这些太空项目的支出，平均每个年收入 10000 美元的美国纳税人需要支付约 30 美元给太空，剩下的 9970 美元则可用于一般生活开支、休闲娱乐、储蓄、别的税项等花销。
　　也许你会问：“为什么不从纳税人为太空支付的 30 美元里抽出 5 美元或 3 美元或是 1 美元来救济饥饿的儿童呢？”为了回答这个问题，我需要先简单解释一下我们国家的经济是如何运行的，其他国家也是类似的情形。政府由几个部门（如内政部、司法部、卫生部与公众福利部、教育部、运输部、国防部等）和几个机构（国家科学基金会、国家航空航天局等）组成，这些部门和机构根据自己的职能制定相应的年度预算，并严格执行以应对国务委员会的监督，同时还要应付来自预算部门和总统对于其经济效益的压力。当资金最终由国会拨出后，将严格用于经预算批准的计划中的项目。
　　显然，NASA 的预算中所包含的项目都是和航空航天有关的。未经国会批准的预算项目，是不会得到资金支持的，自然也不会被课税，除非有其他部门的预算涵盖了该项目，借此花掉没有分配给太空项目的资金。由这段简短的说明可以看出，要想援助饥饿的儿童，或在美国已有的对外援助项目上增加援助金额，需要首先由相关部门提出预算，然后由国会批准才行。
　　要问是否同意政府实施类似的政策，我个人的意见是绝对赞成。我完全不介意每年多付出一点点税款来帮助饥饿的儿童，无论他们身在何处。
　　我相信我的朋友们也会持相同的态度。然而，事情并不是仅靠把去往火星航行的计划取消就能轻易实现的。相对的，我甚至认为可以通过太空项目，来为缓解乃至最终解决地球上的贫穷和饥饿问题做出贡献。解决饥饿问题的关键有两部分：食物的生产和食物的发放。食物的生产所涉及的农业、畜牧业、渔业及其他大规模生产活动在世界上的一些地区高效高产，而在有的地区则产量严重不足。通过高科技手段，如灌溉管理，肥料的使用，天气预报，产量评估，程序化种植，农田优选，作物的习性与耕作时间选择，农作物调查及收割计划，可以显著提高土地的生产效率。
　　人造地球卫星无疑是改进这两个关键问题最有力的工具。在远离地面的运行轨道上，卫星能够在很短的时间里扫描大片的陆地，可以同时观察计算农作物生长所需要的多项指标，土壤、旱情、雨雪天气等等，并且可以将这些信息广播至地面接收站以便做进一步处理。事实证明，配备有土地资源传感器及相应的农业程序的人造卫星系统，即便是最简单的型号，也能给农作物的年产量带来数以十亿美元计的提升。
　　如何将食品发放给需要的人则是另外一个全新的问题，关键不在于轮船的容量，而在于国际间的合作。小国统治者对于来自大国的大量食品的输入会感到很困扰，他们害怕伴随着食物一同而来的还有外国势力对其统治地位的影响。恐怕在国与国之间消除隔阂之前，饥饿问题无法得以高效解决了。我不认为太空计划能一夜之间创造奇迹，然而，探索宇宙有助于促使问题向着良好的方向发展。
　　以最近发生的阿波罗 13 号事故为例。当宇航员处于关键的大气层再入期时，为了保证通讯畅通，苏联关闭了境内与阿波罗飞船所用频带相同的所有广播通信。同时派出舰艇到太平洋和大西洋海域以备第一时间进行搜救工作。如果宇航员的救生舱降落到俄方舰船附近，俄方人员会像对待从太空返回的本国宇航员一样对他们进行救助。同样，如果俄方的宇宙飞船遇到了类似的紧急情况，美国也一定会毫不犹豫地提供援助。
　　通过卫星进行监测与分析来提高食品产量，以及通过改善国际关系提高食品发放的效率，只是通过太空项目提高人类生活质量的两个方面。下面我想介绍另外两个重要作用：促进科学技术的发展和提高一代人的科学素养。
　　登月工程需要历史上前所未有的高精度和高可靠性。面对如此严苛的要求，我们要寻找新材料，新方法；开发出更好的工程系统；用更可靠的制作流程；让仪器的工作寿命更长久；甚至需要探索全新的自然规律。
　　这些为登月发明的新技术同样可以用于地面上的工程项目。每年，都有大概一千项从太空项目中发展出来的新技术被用于日常生活中，这些技术打造出更好的厨房用具和农场设备，更好的缝纫机和收音机，更好的轮船和飞机，更精确的天气预报和风暴预警，更好的通讯设施，更好的医疗设备，乃至更好的日常小工具。你可能会问，为什么先设计出宇航员登月舱的维生系统，而不是先为心脏病患者造出远程体征监测设备呢。答案很简单：解决工程问题时，重要的技术突破往往并不是按部就班直接得到的，而是来自能够激发出强大创新精神，能够燃起的想象力和坚定的行动力，以及能够整合好所有资源的充满挑战的目标。
　　太空旅行无可置疑地是一项充满挑战的事业。通往火星的航行并不能直接提供食物解决饥荒问题。然而，它所带来大量的新技术和新方法可以用在火星项目之外，这将产生数倍于原始花费的收益。
　　若希望人类生活得越来越好，除了需要新的技术，我们还需要基础科学不断有新的进展。包括物理学和化学，生物学和生理学，特别是医学，用来照看人类的健康，应对饥饿、疾病、食物和水的污染以及环境污染等问题。
　　我们需要更多的年轻人投入到科学事业中来，我们需要给予那些投身科研事业的有天分的科学家更多的帮助。随时要有富于挑战的研究项目，同时要保证对项目给予充分的资源支持。在此我要重申，太空项目是科技进步的催化剂，它为学术研究工作提供了绝佳和实践机会，包括对月球和其他行星的研究、物理学和天文学、生物学和医学科学等学科，有了它，科学界源源不断地出现令人激动不已的研究课题，人类得以窥见宇宙无比瑰丽的景象；为了它，新技术新方法不断涌现。
　　由美国政府控制并提供资金支持的所有活动中，太空项目无疑最引人瞩目也最容易引起争议，尽管其仅占全部预算的1.6%，不到全民生产总值的千分之三。作为新技术的驱动者和催化剂，太空项目开展了多项基础科学的研究，它的地位注定不同于其他活动。从某种意义上来说，以太空项目对社会的影响，其地位相当于 3000~4000 年前的战争活动。
　　如果国家之间不再比拼轰炸机和远程导弹，取而代之比拼月球飞船的性能，那将避免多少战乱之苦！聪慧的胜利者将满怀希望，失败者也不用饱尝痛苦，不再埋下仇恨的种子，不再带来复仇的战争。
　　尽管我们开展的太空项目研究的东西离地球很遥远，已经将人类的视野延伸至月亮、至太阳、至星球、直至那遥远的星辰，但天文学家对地球的关注，超过以上所有天外之物。太空项目带来的不仅有那些新技术所提供的生活品质的提升，随着对宇宙研究的深入，我们对地球，对生命，对人类自身的感激之情将越深。太空探索让地球更美好。


　　随信一块寄出的这张照片，是 1968 年圣诞节那天阿波罗 8 号在环月球轨道上拍摄的地球的景象。太空项目所能带来的各种结果中，这张照片也许是其中最可贵的一项。它开阔了人类的视野，让我们如此直观地感受到地球是广阔无垠的宇宙中如此美丽而又珍贵的孤岛，同时让我们认识到地球是我们唯一的家园，离开地球就是荒芜阴冷的外太空。无论在此之前人们对地球的了解是多么的有限，对于破坏生态平衡的严重后果的认识是多么的不充分。在这张照片公开发表之后，面对人类目前所面临的种种严峻形势，如环境污染、饥饿、贫穷、过度城市化、粮食问题、水资源问题、人口问题等等，号召大家正视这些严重问题的呼声越来越多。人们突然表示出对自身问题的关注，不能说和目前正在进行的这些初期太空探索项目，以及它所带来的对于人类自身家园的全新视角无关。
　　太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子，它还能给我们带来全新的技术，全新的挑战和进取精神，以及面对严峻现实问题时依然乐观自信的心态。我相信，人类从宇宙中学到的，充分印证了 Albert Schweitzer 那句名言：“我忧心忡忡地看待未来，但仍满怀美好的希望。”
　　向您和您的孩子们致以我最真挚的敬意！

您诚挚的，
　　　　　　Ernst Stuhlinger
　　　　　　　　　科学副总监

　　　　　　　　　　　　　　　　1970 年 5 月 6 日
<hr/>读者不想“柴米油盐一辈子、一眨眼剩下骨灰盒”的话，人对自然界、人类社会和自己的精神世界的一切需求与愿景都需要一定的力量来实现，这包括而不限于人力、物力、科学技术、精神思想。
在打算教给人工智能来防止它们将来毁灭人类的各种概念里，人类的追求被 Elierzer Yudkowsky 表述为连贯的外推意志，其内容是这样的：

我们的连贯外推意志是我们想要知道更多，思考得更快，变成比我们所希望的更好之人，能一起更远地成长。外推是汇集的而不是发散的，我们的愿望是连贯的而不是被干扰的；我们想要外推的被外推，我们想要解读的被解读。

所谓科学，就是让人类可以用自己的双手创造谁也没见过的事物的力量，由此上溯至人类古老的、一贯的追求：随心所欲地存在并实现一切愿望的力量，永生与力量。可以参照此处[3]。
如果读者希望自己或自己的后代能存活到遥远的未来，乃至永远生存下去，那么物理定律是挡在我们前面的障碍。认识并改造物理定律需要我们对宇宙进行巨大规模的研究与解析。
对人类可能不会长期延续的担忧主要集中在人类可能会自我毁灭上。人类取得超越的技术并永远延续下去的可能性不为零，技术乐观主义者甚至认为 2045~2075 年人类就可以抵达技术奇点[4]、获得上帝般的力量。
而人类以外的地球生物圈在一千万年内就会开始被日益升温的太阳消灭，在十亿年后会全数灭亡。在过去 38 亿~45 亿年的生命史里地球生物都没演化出抵御届时的环境的能力，无法期待今后十亿年里能整出来。如果没有技术文明，没有任何地球生物能超越这个限制。
好消息是，我们已经观测到一些疑似卡尔达肖夫文明指数 Ⅲ 型文明的活动之产物的宇宙构造。这意味着我们也有非零的可能性做到那样的事情。

椭圆星系的传统形象是恒星形成过程已基本结束的星系，主要是衰老中的恒星，偶尔有少量的恒星形成。通常，椭圆星系看起来是黄色或红色，与在旋臂上有高热的年轻恒星而呈现淡蓝色的螺旋星系有很大的差异。但是红色的螺旋星系与蓝色的椭圆星系都是实际存在的。

我们已经知道至少 8 个几乎不发射紫外线的红色螺旋星系，其中 5 个有很强的中红外发射。这和淡蓝色螺旋星系完全不一样。在我们知道的范围内，这可能是星系合并的产物，或者像是将整个星系的蓝色恒星拆解为红矮星的超级工程。那基本上需要卡尔达肖夫文明等级指数Ⅲ型文明。
类似的是 Messier 105(NGC 3379)，有若干新生恒星的椭圆星系。

PGC 54559，6.12 亿光年外的一个有极其特异的形态的星系，直径约 10 万~12 万光年。

这样的星系在我们观测到的河外星系里占比不到千分之一，成因还未确认，没有人能斩钉截铁地证明它们不可能是文明的产物。这里提出了我们近未来可以对它进行的一些观测[5]。