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2023年04期

版权&卷首 | 苍穹无限，中国将探索不止

1978年5月28日，美国时任总统吉米·卡特委派国家安全事务助理兹比格涅夫· 卡齐米日· 布热津斯基到访中国，为祝贺1979年1月1日中、美将正式建立外交关系，赠予中国一份特殊的礼物——1克重的月球岩石样品。这是中国科学界第一次接触月球岩石样品。 2020年12月17日，中国探月工程三期发射的月球探测器——嫦娥五号，完成了在月球上的自动采样与返回，将1731克月壤和月岩带回了中国。这是中国第一次

特别策划 | 叩问苍穹　揽月归来

嫦娥一号 2017年中国的探月之路始于2004 年，那一年，中国首次探月工程立项启动。 2007年，中国首个月球探测器嫦娥一号绕月飞行，绘制出月球表面影像图和月球表面主要元素与矿物分布图，全球月壤层分布与厚度变化图，计算出月壤中蕴藏大约110万吨氦-3资源。未来核聚变发电实现之后，氦-3是一种储备能源原料，足够全人类使用1万年。嫦娥二号 2010年 2010年，嫦娥二号继续

特别策划 | 水稻种子的太空旅行

“奇遇之旅”——“上天”大冒险 “入地”开盲盒 1987年8月，中国返回式卫星首次将一批水稻、番茄和青椒等种子送入太空，开启了种子的太空“奇遇之旅”。这种“旅行”被称为航天育种，是让种子先“上天”，利用太空近似真空、充满宇宙射线、微重力等特殊环境，诱使种子发生基因突变。变异后的种子再“入地”，经科研人员筛选及多代选育，最终获得优良新品种。太空“奇遇之旅”的优势在于变异过程快，变异几率高、

特别策划 | 风洞——地面巨龙

JF-22超高速风洞可以复现40到100千米高空、时速最高达10千米／秒，相当于约30倍声速的飞行条件；目标是助力天地往返系统，若成功可以把卫星和航天器发射费用减掉90%；最核心的技术，就是通过正向爆轰驱动器为基本功能，提供平稳的驱动气流。风洞运行原理，让空气动起来风洞是空气动力学试验的一种管道状设备，由洞体、驱动系统和测控系统组成。驱动系统产生气流，测控系统调节并控制气流，使

特别策划 | 中子星“游记”

恒星中的“二力平衡” 由牛顿的万有引力定律可知，凡是具有质量的物质都会产生引力，引力的大小与质量成正比，即质量越大产生的引力也越大。引力的特点是以物质的质心为中心来计算的，所以恒星虽然拥有巨大的体积，但它的引力还是以质心为原点的。星体内部的物质所受的引力指向星体核心，需要星体物质自身产生较高的压强，净压强沿着星体半径的方向朝外才能抵消引力，最终通过受力平衡来形成稳定的星体。星体内部的引力

特别策划 | 引潮力

月球正面月球背面为什么海洋每12个小时要经历一次潮起潮落？为什么人们抬头望月只能看到月球正面？太阳系的8颗行星中，为什么有的行星会自带光环……这些看似奇怪的现象，在宇宙中却是普遍存在的，让我们一探究竟吧！不均衡的引力——引潮力引力潮汐力，简称引潮力，是指一切天体对其他天体或物体的引力差，会导致后者发生形变。它是作用在两个天体间无形的手！根据牛顿的万有引力定律，两个物体之间的

特别策划 | “多彩”的月亮

黄月亮月球是个不会发光的球体，但总有一面（即半个球体）被太阳照亮。我们所看到的月球的光，就主要来自它对太阳光的反射。月球刚升起或落下时，在地球表面所示的颜色，大多为黄色。这是因为，此时的月光是斜着进入大气层的。与它位于高处时相比，光穿过的地球大气要厚上几倍。因此，波长较短的蓝紫色光子会被大气中的分子以及尘埃颗粒散射出去，波长越短、散射就越厉害。于是，波长较短的蓝光几乎被散射殆尽，波长较长的

特别策划 | 探月“征途” 逐梦星辰

回顾嫦五探月“路” 嫦娥五号的整体结构就像一串糖葫芦，从上往下依次是上升器、着陆器、返回器和轨道器，重达8.2吨，整体高度约7.2米，相当于两层楼高。 2020年11月28日嫦娥五号在完成两次轨道修正后，正式进入环月轨道飞行，此后会进行一系列堪比体操世界冠军的高难度飞行动作。整体过程可分为：由中国新一代大型运载火箭长征五号“胖五”来发射；然后轨道器和返回器组合体绕月飞行，分离出的着陆器和上

特别策划 | 少年天文学家养成记

古老又富有活力的天文学天文学是研究天体、天体系统乃至整个宇宙的科学。粗略地讲，一方面是研究天体或天体系统的个体性质，另一方面是研究宇宙的整体性质。具体而言，天文学研究的是宇宙中天体的位置、运动，化学组成、物理状态和过程，以及它们的起源、结构和演化。它既古老，但又富有活力。仰望星空埋下天文梦我自孩提时起，夜深人静、晴空万里时就喜欢在乡村旷野观察天穹上的星星点点，关注月亮的阴晴圆缺，并时常

特别策划 | 天文学家的科研日常

仰望星空的“侦探” 小到一粒尘埃，大到整个宇宙，都藏有无穷秘密。天文学家就像一群侦探，从蛛丝马迹中去了解星星、星团、星系，乃至整个宇宙表观和内在的物理规律。可蛛丝马迹从哪里来呢？这里要感谢一位伟人——400 年前发明望远镜的意大利天文学家、物理学家伽利略。借助于望远镜，天文学家可以观测到太阳系以外的星空。我们的主要工作是观测天文现象，模拟天文预测，建立理论模型来解释天文现象。其中，测光和

探索发现 | 量子故事汇（下）

决战“量子之巅” 1927年举办的第五届索尔维会议，集结了一系列物理学泰斗级的人物。哥本哈根学派的丹麦物理学家玻尔与德国物理学家海森堡，和以爱因斯坦（美国和瑞士双国籍的犹太裔物理学家）、奥地利物理学家薛定谔、法国物理学家德布罗意等人为首的思想阵营，在会议上进行了量子力学领域思想上的激烈碰撞。哥本哈根学派阐述了他们对于量子力学理论的诠释，双方各执己见，辩驳对方的理论。爱因斯坦反驳哥本哈根学

探索发现 | 诗意满江红　不起眼的庞然大物

满江红（供图/武玉东）槐叶蘋（供图/武玉东）上阵父子兵下水亲兄弟蕨类植物中，满江红绝对算得上特立独行。与众不同的它们，并不像其他的蕨类植物那样喜欢生长在土石之上、密林之中，而是钟情于江湖水泊。满江红是满江红属（Azolla ）植物的统称（约9 种），是蕨类植物里罕见的漂浮于水面的生物类群，其学名Azolla 就是来源于希腊语中的“azo（干燥）”和“ollyo（杀）”，由二者组合

探索发现 | 各自精彩的“尾翼”

维持平衡的利器——水平尾翼飞机在稳定飞行时，全机升力和重力相等，两个力的作用点分别为重心（也叫质心）和压力中心。重心是飞机设计中最重要的因素之一，俯仰、偏航和滚转这3 种飞机的基本运动形式都是围绕重心进行的，其中的俯仰运动又与机翼、平尾以及发动机拉力或推力等因素的作用密不可分。飞机的俯仰受力平衡（绘图/ 周游）以民航客机来说，其重心和压力中心不重合，而且重心通常位于压力中心之前。这

科学微距 | 前沿

赤藓糖醇分子式示意图人工甜味剂或与心脏病事件有关 2月28日，最新的一项研究表明，一种常用的人工甜味剂赤藓糖醇可能与心脏病事件相关。美国克里夫兰医学中心的研究人员对1157名经过心脏病风险评估且有3年数据的人群中进行了初步研究。研究人员分析受试者血液中的化学物质后发现，多种人工甜味剂（尤其是赤藓糖醇）的化合物水平与心脏病、中风风险增加有关。该发现表明，血栓风险升高可能与赤藓糖醇水平

科学微距 | 声音

周忠和院士 “ 中学地理课亟须升级为地球科学课。” ——周忠和全国政协委员、中国科学院院士 “现行中学地理课程缺少地球科学整体视野，难以容纳其他分支学科内容，无法适应高校对地学人才早期培养的要求，问题和矛盾十分突出。”全国政协委员、中国科学院院士周忠和直言。周忠和表示，目前，虽然小学地理课程已经扩增了部分地球科学内容并纳入小学科学课程，中学课程改革也吸收了部分意见并多次修订，但仍然主

科学微距 | 数字

7000年近日，河南安阳八里庄发现一处以裴李岗文化为主体的新石器中期聚落遗址，7000多年前的先民生活图景正依托丰富的考古材料被不断还原。考古勘探发现，八里庄遗址区内广泛分布红烧土块，多数上面有植物茎秆印痕，初步确定应是房屋红烧土墙体残块。八里庄遗址考古发掘队领队孔德铭说，这些建筑遗迹的发现表明当时的先民已经过上定居生活，这为探讨7000多年前先民们的居住生活形态提供了考古线索。裴李岗

科学微距 | 趣闻

“听声辨崽”，大熊猫妈妈就是这么厉害！近日，北京师范大学生命科学学院与中国大熊猫保护研究中心的一项研究成果显示，大熊猫母兽可以根据幼崽的尖叫声辨别自己的后代。大熊猫幼崽有3类叫声：吱吱叫、尖叫和咯咯叫。其中，咯咯叫是幼崽在具有生理需求时发出的，主要功能是刺激母兽对其生理需求做出行为响应，例如哺乳、辅助幼崽排便等；而吱吱叫和尖叫均是在幼崽受到外部刺激时发出的，主要功能是激起母兽对其安抚和照

科学有料 | 流浪行星

星系中的“流浪者” 流浪行星，又称星际行星、孤儿行星，是指与行星质量相近、游离于星系（数量巨大的恒星系及星际尘埃组成的运行系统）中的天体，它们不围绕任何恒星公转，如同流浪者一样，在星系中漫无目的地游荡。流浪行星可能是受其他天体引力作用，从它们的母恒星系统中被弹出去的。例如，科幻小说《三体》中，几颗恒星相距较近，一些原本围绕一颗恒星绕转的行星，受到其他恒星的引力作用，被抛射了出去，从此“无家可

学海新知 | 凝望苍穹4000年

中国传统天文星宿图世界最早的天文台：山西陶寺观象台得益于古人的详细记录，中国千百年来积累了大量宝贵的天文数据，即使在现代，很多观测数据仍然具有非常重要的研究意义。例如，世界上第一颗被发现的彗星的近似轨道，就是根据中国古人的观测推算出来的。中国古代天文学萌芽于新石器时代，当时的先民注意到物候现象（受气候、水文、土壤等环境影响，动植物出现的以年为周期的自然现象）和天象（天文现象）的周期变化

学海新知 | 撕裂的大地

2021年9月27日 2023年2月15日土耳其安塔基亚与卡赫拉曼马拉什市区地震前后对比（图片来源/ 谷歌地球）走滑断层示意图（供图/苏德辰）大地的位移——断层地球表面的震动叫作地震，通常由断层活动、岩浆活动、火山喷发、陨石撞击或者重力塌陷所引起，尤以断层活动为首要原因。人工核爆炸或采矿、采集油气等也可引起地震，但震级通常较小，破坏范围有限。而断层是指地壳受力发生断裂，沿断裂面

学海新知 | 光也有压力！

从风帆到光压风的本质是空气流动，从微观上讲，它是一团团有质量的空气气团的移动。当前方有障碍物时，这一团团空气便会迎头撞在上面。在日常生活中，用一个玻璃球撞击另一个与它质量相近的静止玻璃球时，我们会发现，撞击后，运动的玻璃球速度会减慢甚至停下来，而静止的玻璃球会开始运动。弹玻璃球（供图/史金阳）牛顿摆（供图/ 史金阳）我们将这一现象总结一下：当运动的物体甲撞击静止的物体乙后，

学海新知 | 自制天文望远镜

实验材料硬纸片、双面胶、凸透镜、凹透镜、透明胶带、尺子、剪子、胶棒、彩纸、铅笔实验步骤 1测量物镜直径并记录数值：我们用的凸透镜（物镜）直径为5厘米。 2制作物镜镜筒：如图所示，在硬纸片上画长为15厘米、宽为5.5厘米（比物镜直径略宽即可）的线条，最后一个宽为3厘米。 3将硬纸片按所画的线条折叠。如果硬纸片太厚，可以用尺子压住操作。 4在3厘米宽的一侧贴上双面胶

艺术中的科学 | 会“伸懒腰”的海昏侯简牍

“简”述千年事“牍”载万卷书据儒家五经之一的《尚书·周书·多士》记载：“惟殷先人，有册有典。”意为殷商时期，即有成册的文书典籍。在纸张出现以前，作为书写载体的材料种类丰富——龟甲兽骨、金石帛（bó）书、竹简木牍……简牍作为古代最重要的文字载体之一，最早可追溯至商，盛行于秦汉，在华夏已有3000多年的历史。简牍是“简”与“牍”的合称，是古人用于书写的木片和竹片。依据材质的不同，可分为竹简

艺术中的科学 | 太阳的“变迁史”

知识链接太阳核心处的氢聚变为氦的过程太阳核心处的氦聚变为氧的过程绘图/ 魏欣太阳的前身——原恒星和所有的恒星一样，太阳是一团气体球。这些气体的前身是弥漫在星际空间的冷暗分子云，范围横跨几十光年，主要由氢和氦组成，密度相当于地球上最好的真空保温杯里抽出的“真空”。分子云的内部并不平静，湍流的扰动或者邻近的超新星爆发，都可能让它内部的密度变得不太均匀，导致一些局部比其他

兵器与谋略 | “料敌制胜”：我预判了你的预判

现在的潼关古城东西魏潼关之战示意图（绘图/ 周游）兵法解析历代兵家都强调“料敌制胜”，例如：成书于春秋时期的《孙子兵法·地形篇》强调“料敌制胜，计险隘远近（指考察地形的险要，计算道路的远近），上将之道也”；成书于北宋末期的《百战奇略》强调“凡与敌战，必须料敌详审而后出兵。若不计而进、不谋而战，则必敌为所败也”。 “料敌”的意思是判断敌情，即同敌人作战，必须准确判断敌情后再出兵，如

行知天下 | 朱载堉：以数学推音律

朱载堉纪念馆坐落在河南省沁阳市老城区内，是在“郑藩乐府旧址”的基础上建立的一座历史名人专题纪念馆。朱载堉是明代伟大的科学家、音乐家、数学家、乐律学家、艺术家。他有很多令人难以置信的、多学科多领域的成就，是一位百科全书式的人物。三分损益法以中国古代的5个音阶宫、商、角、X徵、羽为例，将音高定位宫音，用三分损益法生成五音（绘图/ 周游）乐音的音高是由波长决定的，而波长又由弦长决定。在弦

行知天下 | 垒石为墙，海草为顶的生态民居

就地取材节约能源海草房的建造材料主要是海草和石头。这两种天然材料是胶东地区丰富的自然资源，就地取材可以减少运输成本及运输过程中产生的能源消耗。而且，用它们建造的海草房，可以很好地满足胶东地区夏天防雨防晒、冬天保暖防寒的建筑需求，也不会对当地环境造成污染。海草房民居垒石为墙冬暖夏凉传统海草房用不规则的石头随圆就方地砌筑厚厚的墙体。因为石头有很好的热稳定性，可以起到防火、隔

科学起航 | 小小志愿者　科普大作为

在2022年全国科普日北京主场活动中，“小小志愿者”代表向第十三届全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢等各位领导汇报在中国科技馆的学习成果在志愿服务中感受科学 “大家好，我是中国科技馆的小小志愿者，欢迎大家来到科学乐园展厅参观，接下来由我为大家介绍‘空间站的一天’这件展项……”这是中国科技馆“小小志愿者”活动岗前培训内容。为鼓励孩子主动走进科技馆，培养讲科学、爱科学、学科学、用科学

科学起航 | 郭永怀：科技为国　一生信念

郭永怀（中）与学生们为救国改变志愿 1909年4月4日，郭永怀出生于山东荣成。1929年，他考入南开大学预科班，在那打下了坚实的数理基础。两年后，郭永怀正式进入南开大学学习，老师们很欣赏他孜孜不倦的学习精神和良好的数学素养，常常给他单独授课，使他在学业上进步神速。因对光学情有独钟，郭永怀被推荐去北京大学跟随著名光学家饶毓泰学习。不负众望，1933年9月，郭永怀以优异成绩进入北京大学物理系

生活解码 | “活地图”还是“易迷路”？

与生俱来的方向感方向感并不是一种单一的感觉，具体来说指的是在环境中定位和执行寻路的能力。这一古老的能力在脊椎动物出现之前就已存在，作为生存的重要基础，动物世界中所使用的“神经导航”在很多方面都是相似的。在大脑中，有一个内置的导航系统。它可以让你感知自己身在何方，可以找到两个地点之间的路线，并且可以将这些信息储存下来，创建“认知地图”。大脑的导航系统非常复杂，由分布于海马体以及内嗅皮层等

青春密语 | 我们该如何讨论死亡？

案例小敏（化名）是初中二年级的学生。这天，她回家后，发现陪伴自己长大的宠物永远离开了。小敏极难过，无助中想找父母倾诉。但父母认为提死亡是种忌讳，所以未与女儿谈论很多。小敏不知道该如何面对这件事，也因无法处理自己的负面情绪而变得沉闷。必不可少的教育许多家庭对死亡的避讳，让青少年缺失了接受死亡教育的契机。其实，引导他们正确面对死亡，化解可能的悲伤情绪，培养珍爱生命的观念，非常有必要。

漫画科学 | 神奇的液态金属机器人

“磁活性固液相变机器人”是一种将磁性粒子嵌入熔点仅为29.8摄氏度的金属镓所制成的复合材料，只需利用交变磁场（当电场和磁场都随时间变化时，由变化着的电场激发的磁场和由变化的磁场激发的电场的总称）对磁性粒子的产热效应来改变其温度，就能轻松实现固态和液态之间的状态转变，并且在磁场的引导下快速运动。在临床应用上，它能够将药物输送到大脑来治疗血栓；在工业上，它可以承受超过自身重量30倍的物体，

漫画科学 | 能阻挡病与虫的种菜薄膜

薄膜使用了吸水性较强的水凝胶材料，在其上下放置营养液后，便可满足植物生长的需要。更神奇的是，这种薄膜身上还布满了纳米小孔——植物根系可以穿过小孔吸收水分和营养，而细菌、线虫等则会被这些小孔拒之门外。由此，植物可以轻松获得营养物质，又避免了病虫害的侵袭。所以，这种薄膜不仅能提高作物产量，让果蔬更有营养，还可以在沙漠、冻土甚至受污染的土地上进行农业生产。对于废弃的薄膜，只要将其放入

科幻空间站 | 夸父号飞船

“人类历史上最伟大的探险活动——环宇航行马上就要开始了。屏幕上这艘形状奇特的飞船就是即将环宇航行的夸父号。”新闻飞船上，著名主持人叶知秋用有磁性的男中音解说着。镜头对准了位于地球同步轨道上的夸父号，它像一枚球果嵌在广袤的天幕上。镜头拉近，其详细面貌显现。夸父号端部是一个直径300千米、用高强度钨晶须编织成的收集网，形状与手电筒的反光镜类似——用来收集太空中的游离氢原子，使之作为冲压式飞船的

科幻空间站 | 浮城

2177年4月9日，新泛大洋中部，“破晓”号浮城上的高塔。随着全息屏上的数字变成“06∶00”，这个近30平方米大小的房间犹如“活”了一般——灰色的防护挡板自动收缩，乳白色的遮光板徐徐升起，清晨的第一缕阳光透了进来。与此同时，温柔的女声响起，这是“破晓”号的高级AI精灵阿萱的声音。 “早上好！陈帆先生，现在是早上6点，‘破晓’号位于您的祖国上方，并以70节（1节≈0.5144米/秒）的速

科幻空间站 | 探索未知，以科幻的方式

《夸父号飞船》节选自中国当代著名科幻作家王晋康的作品《新安魂曲》。王晋康多次荣获中国科幻银河奖，其写作风格沉郁苍凉，作品既融汇前沿的科学元素，又有对宇宙生命的哲理思考，深受读者喜爱。这部《新安魂曲》表达了人类探索太空的无限勇气。夸父号飞船的使命是为证实爱因斯坦的宇宙超圆体假说。这个假说认为：宇宙是多维的，三维宇宙空间通过更高维数的折叠形成一个超圆体，如果我们在三维的宇宙中一直向外走，最

编读互动 | 梦穿太空

“一粥一饭，当思来处不易；半丝半缕，恒念物力维艰。”午饭后，看到倒掉的饭菜，我常常感到可惜。杂交水稻之父袁隆平爷爷经过多年的辛苦付出和研究，解决了中国的粮食短缺问题。我们应该珍惜农民伯伯的劳动成果，珍惜父母的劳动成果。听着校级德育广播站对同学们发布的倡议书，我陷入沉思：虽然陆地上可以种植农作物，但农民伯伯风吹日晒，很辛苦。那在太空空间站里是否也能种出粮食？这样一来，农民伯伯也不用担心粮食的产量

编读互动 | 问天访月

有人说，中华民族是追求浪漫的民族。的确，大漠孤烟、悬泉瀑布……无一不是我们津津乐道的美景。然而，中华民族的浪漫不仅体现在锦绣山川之间，还蕴藏在浩瀚天穹，皎洁明月之上。茫茫遥天穹，攸攸长征途。屈原的《天问》跨越千年叩响我们的心弦，万户飞天的悲壮历历在目，中华民族对天穹的痴迷和渴望由来已久，哪怕粉身碎骨，也要披荆斩棘、负重前行。幸好岁月温柔，未来可期。从“一箭一星”到“一箭多星”，从一无所有到“

百问百答 | 百问百答

北京林业大学副教授、中国观鸟组织联合行动平台朱雀会理事中国是世界上鹤类分布最多的国家，全世界现存15种鹤类中，有9种在中国分布。保护鹤类是保护生物多样性和湿地生态系统的关键，也是保护民族文化的需求。2023年2月25日，中科馆大讲堂邀请到北京林业大学副教授、中国观鸟组织联合行动平台朱雀会理事贾亦飞，和我们一起保护身边的鹤类、水鸟和湿地。鹤的种类 Q 鹤类吃什么？ A鹤类是杂食性动物，很