Celestia教學活動之七
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\normalsize\slshape Celestia 教學活動之七 - Celestia 的宇宙飛船，第一部分\hfil\upshape
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要開始我們的旅行，只要左鍵點擊\href{file:///C:/Program Files/Celestia161-ED/Activity_cels/Activity7.vbs}{這裡}一次，就等待 Celestia 的打開。
34. 數周內，探索者1號開始墜落並停止傳送數據。最終，它墜落出軌道並在大氣層中燒毀，但它是美國新太空計劃的一個刺激促進。「太空競賽」在蘇聯和美國之間正式起步。探索者1號的發射也影響到幾個月之後國家航空和航天局(NASA)的成立。
35. 全部問題在作業的 8-12 題。去做作業。
\begin{center}\section*{4 - 為月球做準備}\addcontentsline{toc}{section}{4 - 為月球做準備}\end{center}
36. 「我認為這是國家應由自己完成的目標，在這一個十年結束之前，發射人到月球並且使他安全地返回地球。」美國總統約翰 F. 肯尼迪於 1961 年五月在國會前講演說的簡單一句話。這句話交給美國設計，部署，建造，發射和回收太空飛船來有能力帶人從地球到月球，使他們在另一個世界登陸，並且帶他們再安全地返回地球的目標。
37. 它是勇敢和魯莽的陳述。從 Sputnik 1 的發射到肯尼迪在 1961 年的講話的四年里，美國和蘇聯發射了 25 個不載人飛船而僅有 2 個載人太空艙。它們中的十幾艘失敗或墜毀。經受大量的事件，不誇張地說要求科學家僅在之後的九年里設計，安排和開發運送人到月球並安全地使他們返回是一個魯莽的要求。這使世界震驚，然而，美國做到了！
38. 在載人太空飛船的年表中，第一個曾經到達太空並在失重中自由墜落的人是蘇聯宇航員尤里 加加林。在 1961 年四月，距肯尼迪講話僅一個月，加加林從發射 Sputnik 1 的同一個拜科努爾航天發射場發射進入軌道。他乘坐 Vostok 1 ，一個空間受限但有效的太空艙。雖然飛行沒有持續長時間（一個環繞地球軌道僅少於 2 小時），它再次成就蘇聯在太空競賽中的領先地位，也讓加加林先生世界聞名。
39. 讓我們觀察尤里在他的太空艙里——第一個載人飛船進入太空。要那樣，點擊這裡。那個下點就是 Vostok 1。看它的特寫鏡頭，按[G]鍵。它將放大進入視野。你的飛船穿着一件有力場的「斗篷」來從加加林的視線中隱藏它和你。
40. 你看到的景象不是活着的事物而是看到從前地球上曾經有過的生命歷史，一幅我們家世界的美麗景色。加加林先生最後承認在它的美麗和雄偉前他流淚了。
41. 仔細查看 Vostok 1。[鼠標右鍵-按住-拖拽]環繞它。它看着像可以包括大量儀器的大個金屬物。注意它僅有三個小窗戶。給宇航員加加林一個舒適的飛船或一個好視野對飛船的設計者們不重要。
42. 接下來一個 108 分鐘的軌道（環繞飛行），Vostok 1 點火它的制動火箭並開始使人驚悚地墜落到地面。像一道流星下落，沒有人知道如果飛船在和空氣的摩擦中超過高溫並熔化，第一個人要在太空中死去。作為一個成果，Vostok 1 設計為在大氣層上面釋放一個降落傘來減慢它的下落。它工作得很好而且當宇航員加加林的飛船到達距離地面 6 千米左右的高度時，他從太空艙彈出跳傘從而單獨地下落到地面。這是世界的榮譽...在太空中的第一個人。
43. 作為適當的真實的太空競賽，僅在兩周後的 1961 年五月 5 日，美國發射了他們的第一名宇航員進入「太空」。阿蘭 史波德乘坐昵稱「自由 7 號」的一顆水星太空艙中，從卡納維拉爾角發射，FL 發射綜合和乘坐像是一枚在 Redstone 火箭頂端的大炮彈。這枚火箭拋擲太空艙進入一個彈道弧線僅距離 300 英里的地方快速回落並濺落入大西洋。然而這個功績僅是勉強使史波德在數分鐘內進入太空的外圍，並沒有讓他進入軌道，美國視他如一位國家英雄。數月之後，宇航員 Gus Grissom 在昵稱自由鍾 7 號的第二艘水星太空艙重複了這一成就。這一太空艙在從北大西洋回收時實際上傾覆然而 Gus 很好地出來了，這個太空艙灌滿水並沉沒。在 2001 年，它最終被回收。
44. 在 1961 年八月 6 日，第二名蘇聯宇航員，Gherman Titov，乘坐東方 2 號進入軌道一整天，在安全地返回地球之前環繞地球 17 次。
45. 六個月之後的 1962 年二月 20 日美國人最後發射一個人進入環繞地球的完整軌道。約翰 格林，乘坐名為 "Friendship 7" 的新水星太空艙，於安全地在海洋上着陸之前，超過 4 小時飛行過程中環繞地球三次。
46. 讓我們觀察 Friendship 7。要那樣做，我們必須返回到 1962 年二月 20 日。點擊這裡。
47. 你在格林先生旁邊飛行，在太平洋之上，接近南美的海岸線。你的速度為 24,000 英里/小時，在地面之上超過 250 千米（155 英里）。
48. 想像孤單的你自己，在很遠的地球之上的易損的大機器中的一些時候僅做測試。你的太空艙外面，溫度寒冷到 -200 華氏度。氣壓接近於零。如果一個大的透氣縫隙出現在你的飛船里，你將快速死亡並且很痛苦。幸好，這些太空飛船堅固並且可能出現的泄漏將是緩慢的和有望能夠修理的，但所有這些初期的太空探索者是更為勇敢的人。在 1971 年，三名俄羅斯宇航員在他們的 Soyuz 太空飛船破裂泄漏並泄漏完空氣時死於太空。
49. 讓我們在 Friendship 7 穿越非洲海岸上空時伴隨約翰 格林。點擊這裡。多麼壯麗的景象。用 [Home] 鍵放大接近並右鍵-按住-拖拽。格林先生能夠看到窗外下面的地球並給它拍照。從這個窗看。
50. 在按照肯尼迪大膽的指令去做的這些年裡，蘇聯和美國耗費了大量的時間，力量和資金來發展去月球的能力。出現如 Luna, Gemini, Ranger, Surveyor, Apollo 和 Soyuz 太空飛船計劃。Luna, Ranger 和 Surveyor 計劃產生一系列環繞和登陸（有時撞擊）月球的不載人太空飛船。在肯尼迪的命令之後僅 9 年美國的阿波羅計劃產生人類在另一個世界第一次成功登陸。
51. 全部問題在作業的 13-23 題。去做作業。
\begin{center}\section*{5 - 人類在另一個世界登陸}\addcontentsline{toc}{section}{5 - 人類在另一個世界登陸}\end{center}
52. 肯尼迪讓人在月球登陸的目標繼續全速前進。這個計劃名為「阿波羅」，是依照羅馬/希臘太陽神的名字。1967 年一月，第一艘載人飛船，阿波羅 1 號，開始測試。不幸的是，測試的時候靜止在地面期間，裡面有一組三名宇航員的太空飛船內部發生火災。三個人都死了。
53. 阿波羅 2, 3, 4, 5 和 6 號是來測試完成將推進人們到月球的主火箭而發射的不載人太空飛船，而且測試了太空硬件的其他方面。
54. 阿波羅 7, 8, 9 和 10 號都是載人太空飛船攜帶了三個團隊進入太空，來繼續測試實際登陸月球表面而需要的硬件和程序。阿波羅 8 和 10 號實際上飛行到月球，環繞到它的背面，沒有登陸而返回地球。阿波羅 7 和 9 號在它們的測試期間停留在地球軌道上。
55. 在 1969 年七月 16 日，在佛羅里達新近命名為約翰 F. 肯尼迪空間中心的發射平台上一個巨人般的 Saturn V 火箭發射升空從而打開了人類歷史新的篇章。火箭的頂端乘坐三個人，隱藏在複雜的，作為所知的昂貴的機器的阿波羅 11 號太空艙里。太空飛船由四部分構成；指令艙，服務艙和登月艙（上升級和下降級）。我們不久就會觀察那些。
56. 悲劇性的肯尼迪總統，製造阿波羅 11 號實現了太空夢想，在 1963 年被刺殺並且不能夠證明這一歷史事件。他的繼任者，林頓 約翰遜，迅速地以他的大名為佛羅里達發射聯合體重新命名。
57. 觀看和收聽阿波羅 11 號真實的發射，點擊這裡，並等待 Apple QuickTime 視頻的打開和播放。確定你打開了你的揚聲器。如果你是在計算機教室，降低揚聲器的音量。同時按 [Ctrl + 2 或 3] 鍵增大你的播放屏幕大小。
58. Saturn V 火箭直立高度有 364 英尺而重量超過六百萬磅。它是曾經製造的第二最強有力的火箭（一枚俄羅斯火箭動力更大一點）。下面一級配備五個發動機，每個是一輛大卡車大小。發射時，這些發動機每秒鐘噴出 15 噸的液體火箭燃料。這五個發動機產生總和七百六十萬磅的推力最終推動火箭達到每小時 6,000 英里（超過每小時 9,500 千米）的速度。片刻之後，大的一級從火箭的其他部分分離並持續下落，落回地球墜入大西洋。
59. 第二級（火箭的中部）點火五枚較小的火箭並加速阿波羅的宇航員到每小時 15,000 英里（每小時 24,000 千米）的速度。最後，那一級掉落下去而第三級（在上部的一個小部分）點火它的單一火箭，推進太空飛船進入高處的地球軌道，併當再次點火時在每小時 25,000 英里（差不多每小時 40,000 千米）的速度運送阿波羅 11 號的有效載荷和宇航員到月球。在僅一次的路途中，宇航員也拋棄了第三級。阿波羅宇航員飛行的這個速度是歷史上所有人類曾經旅行得最快的，在那時或者現在！
60. 從發射日期到抵達，它用三天到達月球。一到那裡，阿波羅 11 號點火它的指令/服務艙火箭緩慢下降，並下落進入月球軌道。接下來的一天，指令長尼爾 阿姆斯特朗和駕駛員巴茲 奧爾德林進入登月艙（昵稱 "LEM"）從停留在軌道上的指令/服務艙分離，點火 LM 的下降火箭發動機並成功在月球表面登陸，在 1969 年七月 20 日着陸。
61. 留在後面的是指令/服務艙里德航天員，邁克爾 科林斯。阿姆斯特朗和奧爾德林在成為 Mare Tranquillitatus, 即英語中的「靜海」的堅硬，平坦的古火上熔岩流的岩石平原上着陸。一些準備之後，尼爾 阿姆斯特朗邁出了歷史中任何地球生命形式在其他世界曾經歷的第一次行走。當他邁入月球時，阿姆斯特朗先生的聲音他的著名引述，「那是人的一小步，人類巨人般的跨越」。
62. 要真實地聽錄音和看哪個歷史事件的錄像，點擊一次這裡並等待它的打開。
63. 用 Celestia，讓我們首先模擬發射和向月球的行程。我們將開始於 1969 年七月 16 日的佛羅里達上面的肯尼迪航天中心的地面上。我們將在那時持續增加我們的速度直到我們達到每小時 17,000 英里（每秒 7 千米），如從我們下降着陸的地方我們所看到的。你準備好了嗎？
64. 只點擊\href{cel://Follow/Sol:Earth/1969-07-16T15:32:45.90786?x=2tT0deDPkrEG&y=NwS867S3gv///////////w&z=RFBgs1pz7aA0&ow=-0.171054&ox=-0.651283&oy=-0.710882&oz=0.203023&select=Sol:Earth&fov=31.472271&ts=0.000000<d=0&p=0&rf=40855&lm=0&ver=2}{這裡}一次。按 [A] 鍵一次來啟動推進器，那時立刻按 [Q] 鍵一次來產生逆向推力。發射！
65. 當你上升的時候，給 [A] 鍵短暫的輕擊來加快速度。每秒鐘保持輕擊差不多直到在左下角顯示你的速度讀到每秒 6 千米左右（僅是達到接近）。別讓它着急。它看上去像阿波羅 11 號太空飛船真實時間所達到的那個速度。
66. 當你達到地面之上 400 千米左右時，按 [down] 箭頭鍵或者在數字鍵盤上的 [2] 鍵來使你傾斜緩慢上升直到你可以看見地球的美麗地平線。那時按 [S] 鍵來關閉你的發動機。
67. 按 [\verb"\"] 鍵來重新開始實際時間。你現在滑行在地球之上的高空，在你到月球的途中。
68. 阿波羅 11 號繼續在途中加速並最終在一天後當它脫離地球軌道的時候達到每秒 11 千米開始了它到月球的歷史性航行。阿波羅 11 號需要兩天的時間到達月球。我們從來沒有這時間，我們將在很大程度上高於每秒 11 千米的速度上在哪裡飛行。
69. 現在點擊這裡返回 Celestia。在遠方是我們的月球。太陽的光從遙遠的右側傾斜過來形成一個漸滿的新月。
70. 現在地球在我們的後面。要看到它，按 [Shift + *] 鍵來轉動在你飛船後部的攝像機。在做完後再次按它們，確定讓你看到了月球。
71. 來增加我們的速度。按 [F3] 鍵一次。這將提速到每秒 1000 千米，那是比真實的阿波羅 11 號飛船快一百倍。到那時，輕擊 [A] 鍵若干次提速到每秒 2,600 到 3,000 千米之間。在左邊較上部提示，到月球的距離正在減小。
72. 片刻的觀察。要我們離開所看到的背後的地球，一同按 [Shift + *] 鍵。再次按它們來轉回前方的視野。請要知道這個速度在目前是虛構的。你飛行得比任何人類曾經的航行都要非常非常快。
73. 你快速抵達。當你到達月球大約不超過 10,000 千米時，按 [S] 鍵來關閉你的發動機。使用 [Shift + *] 鍵觀看背後的地球。再次按它們轉回到月球的視野。
74. 點擊這裡來最後調整方位。
75. 在你的白色文字工具套件中，[uncheck] 駕駛艙欄來給你一個更好的景象。
76. 你的目的地是 "Mare Tranquikkitatus" （靜海）。它是在月球右上角的黑暗，圓形的多岩石平原。這是阿波羅 11 號登陸的目標。要找到它，在 Celestia 的 "Render" 下拉菜單中，選擇 "Locations" 標籤條，並檢查說 "Maria" 的菜單欄。在那時一同按 [Shift + \&] 鍵。這打開位置標籤。你將發現在月球上的一些「月海」。
77. [右鍵-按住-拖拽] 那樣靜海是在你下面。
78. 在十八世紀，科學家們在地球上通過粗陋的望遠鏡觀察月球看到這些黑暗的區域並感覺它們一定是凍結的大洋即水結了冰的大海。它們像是沒有洞穴（火山口）。他們，因此命名它們「海」，在拉丁語中那是「海」的意思。已證實它們不是水。它們是平坦的遠古熔岩流形成的堅硬岩石。一次，月球的火山活動並在月球堅硬表面的縫隙熔岩流出並覆蓋表面，變硬成為月海。
79. 一直以來它們平坦而少有火山口，它們是成為首次在月球表面登陸的好地方。
80. 阿波羅 11 號和 Celestia 1 號飛行得一樣快正對我們飛船在靜海着陸的地方。首先，我們要開始為安全着陸而安排的環繞月球軌道。阿波羅 11 號的宇航員已經先於我們一點點下降進入軌道。要超越他們，單擊這裡。
81. 你所看到的景色壯麗，阿波羅 11 號，在月球和地球輪廓背景上。
82. 阿波羅 11 號由四個獨立部分組成。有發動機的大個的銀灰色圓柱體稱為服務艙，並包含大量設備，一些容器，燃料，氧氣，發動機等。三人組成的團隊乘坐在銀色的指令艙從月球，那叫做，「哥倫比亞」。它是有窗的一個。兩名成員乘坐在登月艙或 LM 里去月球並返回。它的昵稱是 "Eagle"。LM 包括兩部分；金箔覆蓋著的下降級和灰/銀色的上升級。它沒有空氣動力因為它的飛行將只通過沒有空氣的空間（月球沒有大氣）。
83. 全部問題在作業中的 20 - 30 題。去做作業。
84. 全方位仔細觀察阿波羅 11 號，用你的鼠標拖拽控制。這是一個在任何模擬程序里能有的這個飛船最精確的模型而且是用數百工時來製作！讓人喜歡的是反射陽光像它們從飛船金屬般的表面彈落。
85. 你現在規劃房間各處從而讓 Celesia 未發揮的專長帶你到 1969 年的那個位置。想像你自己像是宇航員阿姆斯特朗，奧爾德林和格林離家那麼遙遠，從指令艙的窗口看遙遠的地球和下面的月球。如果他們的飛船損壞呢？他們沒有援救飛船可用。他們將陷於困境，並死在環繞月球的軌道空間...永遠。世界將一直崇敬他們的勇氣。
86. 在 1969 年七月 20 日世界時(UTC)17:47:00，登月艙 "Eagle" 從指令艙分離並載着指令長尼爾 阿姆斯特朗和駕駛員巴斯 奧爾德林在歷史中第一次下落到另一個世界的表面。在 20:17:40 UTC，分離之後 2 1/2 小時左右，Eagle 在「靜海」，即 "Mare Tranqillitatus" 的堅硬的平坦區域登陸。讓 Celestia 1 號到那個斑點，處於 LM 登陸時的月海上方。
87. 要那樣，點擊這裡。阿波羅 11 號指令和服務艙為邁克 柯林斯乘坐是可以看到。LM 有阿姆斯特朗和奧爾德林是看到右側下方的遠處，朝着表面下降。放大來觀察 CSM。
88. 你的飛船在較慢的速度追蹤 LM。要觀察它點擊這裡。顯示在遠離地球之處，在右下角！它是驚人的。LM 經過一次，按 [F] 鍵和 [G] 鍵到它那。當按 [\verb"\"] 鍵時回到實際時間。
89. [右鍵-按住-拖拽] 從全方面觀察 LM。嘗試去仔細觀察在那裡的飛船，向在另一個世界着陸而下降。哇！你是在一個特權座位上。
90. 見證登陸並聽真實的從阿波羅 11 號的播音，點擊這裡。那個移動的小圓點是 LM。當你的飛船時鐘讀到 20:17:23 時，按鍵盤上部的 [3] 鍵來聆聽從 CM （確定你的計算機擴音器是打開的）的播音。在 Celestia，觀看 LM 登陸。按 [3]，再一次登陸。
91. 當按 [G] 鍵時 Celestia 1 號將帶你下落到表面，處於 LM 上方。
92. 輕擊 [End] 鍵或者鼠標滾輪僅僅一點來繼續縮放，在那時右鍵-按住-拖拽圍繞它。兩人將從灰色頂端部分上邁上樓梯平台並攀下梯子第一次進入另一個世界。當指令長阿姆斯特朗邁下最下的梯級到月球表面時，他說，「這是人的一小步...人類的一大跨越」。
93. 要看到阿波羅 11 號在靜海中的位置，按住 [End] 鍵直到你可以看到兩個白點和月海的全景。那斑點是人類創造太空歷史的地方！
94. 阿波羅 11 號的宇航員在月球上停留少一一天。在七月 21 日 17:52:17 時，登月艙的上部（灰色上升級）升起離開月球載着宇航員阿姆斯特朗和奧爾德林經過上空返回到與指令艙相匯合處。
95. 下降級（LM 下面金色部分）停留在後面並將永遠遺留在月球上。因為那裡沒有水或大氣，那裡沒什麼損毀，腐蝕或風化太空飛船。除非將來某一天它恰巧受到隕石的撞擊，它將存留在表面數百萬年不會損毀。甚至宇航員的腳印可以保存一千年不會擾亂。將來某一天，它們將吸引月球旅行者中重要的一個旅行者（也許你的曾曾外孫將是看到 "Eagle" 的人。
96. 當上升級接近指令艙的時候使阿波羅 11 號重新接合。要那樣做，點擊這裡。兩艘飛船將在還沒有對接的一段時間，他們先確保自己所有的系統排列成一直線為對接做好準備。對接是緊張的時刻。一個稍微不在一條直線上那麼兩艘飛船可能損毀或者對接棒彎曲。如果那發生了....
97. 幾小時之後，登月成員拋棄登月艙上升級（不是長時間需要），它墜落到月球並撞擊它。他們那時點火大發動機你看到指令艙/服務艙的背面並在那個飛船里返回地球。作為他們從月球看到的離別景象，點擊一次這裡。地球映襯在群星中的輪廓。現在按 [G] 鍵到那裡。
98. 阿波羅計劃又接連成功發射五艘阿波羅太空飛船，接連搭載 15 人到月球。他們中的十人在它的表面行走而且甚至駕駛漫遊車。他們執行重要的科學研究和收集月球背面岩石為在地球上研究。那些岩石讓我們能夠知道月球如何形成（閱覽 Celestia 教學活動 9 - 原始地球和月球的全部故事）。第六次任務，阿波羅 13 號，在 1970 年前往月球途中在太空經歷了一次近於致命的事故並中止了任何登陸的嘗試。在服務艙內的爆炸導致太空飛船失去它的大部分氧氣供給。這個團隊，指揮者吉姆 洛威爾，承擔精確估計來保存他們所剩餘的那一點氧氣。在他們的氧氣耗盡之前他們僅夠完成返回地球一次成功恢復。
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99. 全部問題是 31 - 36 題。去做作業。
\begin{center}\section*{6 - 生活在太空 - Skylab, Soyuz, Apollo-soyuz, 和 Mir}\addcontentsline{toc}{section}{6 - 生活在太空 - Skylab, Soyuz, Apollo-soyuz, 和 Mir}\end{center}
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100. 阿波羅的成功給予，美國人和蘇聯人外層空間活動的刺激，兩者的計劃為未來的探索而得到大量的政府資金。NASA 回應以兩個不同的手段。他們發射了一系列不載人太空飛船去探索太陽系的行星和衛星。我們將在 Celestia 教學活動之八中對那些太空飛船中的一些進行觀察。對於第二個手段，NASA 發射了 Skylab。
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101. 1973 年五月，一枚巨大的 Saturn V 火箭從肯尼迪航空中心發射了整個的太空站進入地球上的軌道。Skylab 由隱蔽在一個總長 118 英尺寬 40 英尺（36 米 x 6.6 米）的巨大圓柱體中的若干「房間」構成。它設計為在最多 90 天的一段時間裡居住三人。它的基本功能是作為從太空使用望遠鏡和儀器研究太陽的一個軌道天文台，並且測試出如果人要生活在失重環境中數月的時間沒有健康影響。
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102. 發射時，Skylab 空間站被損壞。在發射期間一個彈性防護板斷裂而那是擴大覆蓋太空站在太空中保護它來自隕石和高度太陽熱量的傷害。還被損壞的是 Skylab 的主太陽能電池板（那是轉化太陽光為電能）。沒有防護板和電池板，Skylab 將在超熱和產生太少電力下運轉。幸運的是，工程師們在地球上設計出一個黃色太陽傘並在幾個月後由宇航員攜帶上一艘阿波羅太空飛船進入太空展開覆蓋 Skylab。這個技巧完成了。他們也修理了一個斷裂的太陽能電池板，讓 Skylab 有正好足夠的電力來運轉。
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103. 三批三人團隊每次都是乘上阿波羅太空艙航行到 Skylab。第一組呆了 29 天。第二組呆了 59 天，而最後一組在 Skylab 上生後了 84 天。所有三隊在相當好的身體狀態下返回地球。不過，登陸之後，第三隊需要一些時間進行鍛煉恢復他們的腿部肌肉。生活在沒有重力（在自由降落中）的結果是你的肌肉顯着地變得很無力。
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104. 來觀察 Skylab，點擊這裡。你的飛船將飛行在你返回第二隊任務期間會聚的時候。裡面是宇航員 Alan Bean, Jack Lousma, 和 Owen Garriott。Skylab 將穿過不遠的美國的 Great Lakes 和加拿大及北大西洋上空。記住這是個大物體。它是 3 輛校車長而寬度是兩輛並排。
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105. 如果需要用 [右鍵-按住-拖拽] 並用 [Home] 鍵或者鼠標滾輪放大。 提示 jury-rigged 黃傘。兩組工作中的太陽能電池板對着太陽為電能俘獲陽光。
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106. 觀看 Skylab 穿越北美海岸線上空。從後面觀看它那麼你可以看到它正在向前移動。要轉動你的視野，按 [] 或 [] 鍵。它是激動人心的情景。想像生活在那個金屬裡面可能 3 個月！！
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107. Skylab 對太陽的研究是我們對我們賴以生存的恆星知識的三倍。最後，Skylab 在 1974 年關閉並遺留在軌道上直至 1979 年七月，當它墜落回地球時，在印度洋上空碎裂為碎片。
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108. 相關 Skylab 的全部作業問題是 37 - 45 題。去做作業。
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109. 蘇聯在阿波羅和 Skylab 時代期間沒有無所事事。當美國專註送人到月球的時候，蘇聯專註於完善在太空生活和工作的技能。他們製造出小而有效的太空艙宇航員能在里生活數天到數周的時間。處於地球周圍的軌道上，它名為 Salyut。從 1971 年到 1982 年，蘇聯發射了七艘 Salyut 太空飛船讓人在軌道上有棲身的地方。蘇聯在發射中也獲得了大量經驗，宇宙飛船的對接，太空行走和操作載人宇宙飛船。他們偏愛名為 Soyuz 的類似一個阿波羅太空艙（雖然它的外形大不一樣）的飛船載人從地球到太空。總共，蘇聯發射了 40 艘不同的 Soyuz 載人太空艙，承載着超過 100 名宇航員進入軌道。
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110. 在 1975 年七月 15 日，美國發射了一艘阿波羅太空艙（阿波羅 18 號）進入軌道在同一天和蘇聯處於軌道上的一艘 Soyuz 太空艙(Soyuz 19)會合并對接。一個特別對接通道是為適合它們兩者設計的，那樣蘇聯宇航員和美國宇航員能共享設施並且拯救假若那裡有一次太空事故中的每個人。在七月 17 日，兩艘宇宙飛船對接並成為一條直線。這項任務稱作 "Aollo-Soyuz"。兩天中來自兩艘飛船的成員在失重環境中從一艘飛船飄到另一艘那裡。他們在那時分別並安全地返回地球。
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111. Celestia 1 號可以航行回到這兩艘飛船對接。點擊這裡。慢慢地，飛船將對接。當它們進行時，[右鍵-按住-拖拽] 來仔細觀察他們的飛船緊密聯合。
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112. 在 1986 年二月 19 日，蘇聯發射了它自己的空間站，一個更大的，比 Skylab 更先進的飛船。命名為 Mir，它是裝配在太空的一間間房間，那樣當完成時，它有九個艙室總合為成直角度量的小房子。在整個 1990 年代期間，Mir 是在歷史中最成功的空間站。超過 60 次載人航天飛行由蘇聯而後期由美國的穿梭機來實現，它有一些對接的機會。
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113. Celestia 1 號按預定步驟讓你到 1997 年的 Mir，飛船開始服役之後的 11 年。點擊這裡。這個空間站上的人們，生活在太空中並主持試驗。它超過 32 米（100 英尺長），那比最大的家更長。
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114. 用 [Home] 鍵或者鼠標滾輪放大並用 [右鍵-按住-拖拽] 旋轉空間站。想像和同伴裝入這個太空中的大罐頭裡幾個月的一段時間假如你不能化解你的爭論。無疑這對有幽閉恐懼的人不宜的地方。這個團隊還是成熟了一點...唉...老難題！
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115. 差不多 20 年，Mir 作為一個卓有成效的太空中的前哨站為 2-3 人組工作。當它變老了，無論如何，它的許多零部件開始失靈，威脅到它的乘員。你看到它在 1997 年顯露出它的年齡（損壞的金屬板以及受到多年太陽輻射和隕石撞擊的表面）。
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116. 2000 年末，俄羅斯空間局徹底關閉 Mir。在 2001 年三月，Mir 自動點火一個小火箭緩慢下降並墜落到地球，破裂成碎片在冒着火中下來越過太平洋。要看真實解體的計算機模擬，點擊這個 Mir 燃燒墜落的電影。按 [Cttl + 2 或 3] 來增加視頻大小。
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117. 全部問題是 46 - 49 題。去做作業。
\begin{center}\section*{7 - 穿梭機}\addcontentsline{toc}{section}{7 - 穿梭機}\end{center}
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118. 雖然美國和蘇聯空間成果是不平常的成績，而所有那些宇宙飛船設計者有同一個難題。它們是驚人的昂貴，僅使用一次的飛船。它們花費數億美元來建造和發射，而且使用一次，它們沒有設計為再次飛行。顯然需要的是宜於重複使用的太空飛船。在 1972 年，理乍得 尼克松總統呼籲開發「太空運輸系統」(STS)，這將是返回地球，安全着陸且是整套設備而且為其他任務再次重複發射。
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119. 國會通過了這筆款項和 NASA 及它的承包人開始工作。九年之後，穿梭機 rolled out of 它們的 hangers。雖然它看上去像一架大的噴氣式飛機，但它不是噴氣機。它的動力來自在它尾部的巨大火箭發動機燃燒非常易爆的氧氣和氫氣液體混合物。從佛羅里達肯尼迪航天中心在豎直狀態下發射，穿梭機點火它的三枚火箭且助力於附於它的兩個大固體火箭。
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120. 在圖 10 中大的紅色箱體時供給穿梭機三枚主火箭燃料的燃料箱。在一起，它們產生驚人的 7.3 兆磅推力舉起穿梭機和它的裝載物進入地球之上幾百英里的軌道，航行在每小時 17,000 英里（每小時 27,000 千米）。當固體火箭和燃料箱被拋掉的時候，乘降落傘返回地球來回收並重新使用。燃料箱落入海洋並丟失。穿梭機繼續在軌道上直到任務執行完。
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121. 那時，它轉向它的尾部面向前方，點火它的火箭來減速下降，並落回地球。在那個方向，它旋轉它的腹部朝向前方並滑行下降到地球。它必須減速下降從每小時 17,000 英里到零當它着陸時僅有的事情是空氣阻力減緩它的下降。它沒有噴氣機發動機那麼如果它偏離跑道，它會撞上地面並且危及機上的所有人的生命。穿梭機在完成着陸前只有一次發射。
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122. 要減速下降，穿梭機腹部裝有遠比同等重量黃金還貴的「特殊」陶片。這些瓦片在再入期間升溫超過 2,000 攝氏度但不融化，從而保護像燃燒的流星一樣墜落回地球時的穿梭機和裡面的成員。
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123. 穿梭機的通常執行的任務是攜帶貨物進入太空。人造衛星是在它大部分服役期間的主要貨物。在它的 60 英尺長乘 15 英尺寬的貨物空間可以裝載一顆大的人造衛星並帶到地球上面的軌道。在那裡，巨大的門在穿梭機的頂部打開，顯露貨艙在外部空間。一個機械臂用來輕輕地銜起人造衛星，把它舉出來並釋放它（記住，一切在軌期間是在實重自由落體狀態那樣不需要非常大的力來銜起甚至一個大的太空人造衛星，緩慢地移動相同的長度）。
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124. 一次人造衛星的釋放，穿梭機由它所用的同一個小火箭發動機持續移動，人造衛星點火它自己的小發動機進而離開地球軌道朝向另一個行星而去，抑或是增加進入一個分別得環繞地球軌道的力量。穿梭機停留在軌道上直至返回地球。它沒有設計成為飛越地球軌道並且沒有燃料去那樣做。
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125. 在最近幾年，穿梭機的主要貨物變化了並且成了國際空間站（看後文）的組成部分。
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126. 穿梭機方案充滿有趣的事實。例如，僅用八分鐘穿梭機就達到每小時 17,000 英里（每小時 27,359 千米）的速度。只一個它的火箭發動機就達到相當於 39 台機車。它們三個同時點火與胡佛水壩的輸出相同而產生足夠的能量為超過 90,000 家庭點亮一整天。氣體離開它的發動機的速度超過每小時 6,000 英里（每小時 9,656 千米），而氣體溫度達到 6,000 華氏度（3,371 攝氏度），幾乎是太陽表面溫度的百分之六十。特殊的隔熱在使用期間保護髮動機熔化。穿梭機的機械臂在地球上的重量是 900 磅左右但可以移動太空中重 66,000 磅（29,937 千克）的貨物，它全部包裝後的大小差不多裝載入靈緹公交車。
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127. NASA 製造了五架工作上的穿梭機名為 Atlantis, Discovery, Challenger, Columbia 和 Endeavour（一架名為 Enterprise 的第六架穿梭機是僅用於測試而現在展覽於杜勒斯機場史密森博物館航空航天中心）。在 1981 年四月 12 日，第一架穿梭機 "Columbia" 從肯尼迪航空中心的發射平台上發射升空執行它的第一次任務。讓我們在太空和它相遇。你準備好了嗎？點擊這裡。
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128. 當 Columbia 飛越非洲海岸線時你將位於它的後面。在你前方是埃及吉薩金字塔。照亮在地平線上面群星世界的夜空。兩個明亮的亮點實際上是我們的行星土星和木星。
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129. 回到問題 50 至 56 題。去做作業。
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130. 這第一次任務僅是計劃測試完成這艘飛船。自那時以來，二十年中 Columbia 執行了十二次飛行任務，搭乘人造衛星，機組成員和科學實驗進入環繞地球的軌道。悲痛的是，在 2003 年一次太空任務返回的時候，在重入期間 Columbia 一側機翼過熱，造成在地球之上 39 英里 still 的時候宇宙飛船解體。失去了飛船和七位成員。在早年，1986 年，穿梭機 Challenger 在肯尼迪航天中心起飛時爆炸，它的成員也死去了。
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131. 讓我們去看在一次關鍵任務期間的另一架穿梭機。點擊這裡。這個日期在 1989 年的五月。這個地方...接近穿梭機 Atlandis 的地球上的軌道。它正從它的貨艙中使 Magellan 入軌並釋放它。
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132. 注意機械臂在貨艙上面靜止的位置。在幾個小時里，Magellan 上唯一的火箭發動機將點燃，在它與行星金星相會和的道路上推動着它。它在金星遇到了引人入勝的事並將在這個活動的第二部分（活動之八）談論到。你會認識到你是在地球那裡。在 Magellan 後面觀望。你認出那大地嗎？
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133. 用 [Home] 鍵放大，右鍵-按住-拖拽，左鍵-按住-拖拽在細節上仔細觀察穿梭機和 Magellan。為轉動你的飛船，用 [left] 和 [right] 箭頭鍵。
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134. 作為特殊待遇，你的飛船有能力 teleport 你到 Atlantis 駕駛艙內部。我們那樣小心不使機組成員看到你（至少可以說他們「暫時行為異常」）。好了，點擊這裡。你現在是在駕駛艙內的前面，坐在飛船右側的座位上。計算機操縱並且可以看到穿梭機的操縱桿。按 [up] 或者 [down] 箭頭鍵和數字鍵盤上的 [6] 鍵或 [4] 鍵來轉動你的視野。哇！多麼有特殊待遇的座位。窗外地球的景色。趕快...機組成員在後面但馬上就回來。我們不能呆很長時間！
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135. 看 Atlantis 當它結束它的 1989 年的任務，點擊這裡。你看到與眾不同的黎明遍及非洲海岸穿越下面的撒哈拉沙漠朝前到右邊。用 [Home] 鍵或鼠標滾輪放大接近 Atlantis 利於留意細節和它的船體結構。右鍵-按住-拖拽。你甚至可以透過窗口看到裡面的駕駛艙。
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136. 讓我們最後停留來觀看穿梭機 Endeavour，當它在 2002 年與國際空間站對接的時候。ISS 是一個由幾個國家的力量建造和管理的一個地球軌道上的大空間站而且將要在下個段落論述。點擊這裡。放大並仔細觀察 ISS 和 Endeavour..注意從 Endeavor 到 ISS 的對接通道。
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137. 之後，回答關於穿梭機的問題 57 至 61 題。去做作業。
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138. 在 2011 年七月，穿梭機計劃徹底用完資金，最後的穿梭機的宇宙飛行從地球起飛向 ISS。貫穿它的存在期間，這 37 年，130 次任務的穿梭機計劃花費美國巨額的 1,960 億美元來製造，發射和管理。它老了並且經歷了兩次災難性的事故，Obama 總統和 2011 年度過會決定終止該計劃。穿梭機 Atlantis 從肯尼迪航天中心發射成為最後的穿梭機的太空飛行，遞送補給到軌道上的 ISS，並在 2011 年七月 21 日返回地球。
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139. 所有遺留下來的穿梭機將轉移到美國的博物館，被用於展覽。在那時沒有能代替穿梭機的。當 2012 年，美國沒有宇宙飛船承載人進入太空的能力。ISS 組員將仍然包括美國宇航員，但他們將由俄羅斯，搭乘他們的 Soyuz 宇宙飛船完成往來 ISS 的飛行。
\begin{center}\section*{8 - 國際空間站(ISS)}\addcontentsline{toc}{section}{8 - 國際空間站(ISS)}\end{center}
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140. 太空是一個通常需要「大」形容詞的話題...最廣大，最遙遠。最巨大，最熱，最重大...現在可以加入「最昂貴」到這個清單。在 1980 年代末 Ronald Reagan 總統提議啟動一個新的太空計劃。他希望美國，以其他國家的國際協助，來建造在環繞地球軌道上的新的長期「空間站」作為繼續空間研究的基地而工作。理論上講，小組成員能作為美國穿梭機或者俄羅斯 Soyuz 太空艙的乘客而穿梭於空間站，到達空間站並在它上面生活長達六個月的一段時間。定期地，團隊成員將會變換新的面孔，此外補給從地球運送到空間站。
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141. 成員有他們的時間是另一個問題。起先提議設計名為"Freedom"的較小空間站。它被取消並較晚取代以更大的，設計更複雜的名為「國際空間站」或簡稱 "ISS"。ISS 沒有使宇宙飛船入軌的能力。它沒有火箭燃料並且不能離開地球軌道。它的唯一目的是為做太空「研究」者的生活處所而服務。
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142. 在其中存在難題。當在環繞地球的軌道上失重漂浮的時候，正好你可以在一組狹小太空艙，通道和艙室中做大量「研究」。你可以實驗晶體的生長和在沒有重力下熔化金屬以及其他液體看它們如何形成小液滴。你可以培養細胞，植物，動物組織甚至金魚來通過延長一段時間看生物的活動，一個對人在任何時候長期在太空航行或生活的重要考慮因素。你可以從望遠鏡研究地球和仔細觀察深空的一些方面（雖然 ISS 沒有裝備任何作用強大的望遠鏡）。這些全都是令人愉快的話題，但讓許多空間站的批評者恐懼的而現在更遠為他們真正害怕的，是它的建造和維護的財務費用。
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143. ISS 設計為九個獨立「模塊化」相連房間而成總合 356 英尺寬 250 英尺長，加上一個緊急逃生飛船（一艘俄羅斯 Soyuz 太空艙）。每個艙室比一輛校車大一點，那樣室內差不多等同於 10 輛校車大小左右，加上許多支撐船梁，構架，太陽能電池板，等等。在一起，空間站重量超過 1 兆磅（500 噸）。所有每次從地球運送到 250 英里上的軌道的每一磅都由穿着太空服的宇航員在太空自由漂浮時（稱為太空行走）裝配的。這一切，46 次獨立任務由美國和俄羅斯從地球發射到空間站當 2012 年使 ISS 在太空構成，仍然沒有完成。
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144. 總共，當 23 年前里根總統最初提議時 ISS 的預算是...80 億美元。在 2010 年，準確的當前用於建造，維修和管理國際空間站的費用估算顯而易見。它現在估算的費用在 1,200 億美元（那是 \$120,000,000,000），創造了人類歷史上人曾經建造的最昂貴的單一「東西」昂貴得多。這個費用分攤到 ISS 的 15 個成員國，包括加拿大，丹麥，德國，法國，英國，意大利，日本，荷蘭，俄羅斯，美國和瑞士，而很大程度上仍然是美國使它出世。
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145. Let's revisit the ISS as it exists today and see what all this is about. 那樣做，點擊這裡。你的飛船 NAV 計算機將讓你位於空間站的巨大太陽能板右側一個邊緣的激動人心的位置上。觀看 ISS （和你）在地球軌道上一同莊嚴地轉動方向。
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146. [左鍵-按住-拖拽]和[右鍵-按住-拖拽]。深入探究 ISS。
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147. 你看到每部分和部件從零開始設計，極精細地製造，在地球上的測試室里，QC 測試，冷卻，置於高真空中，搖動顛簸，射線攻擊和聲波爆破，所有都是保證它是足夠結實來經受發射和太空的嚴酷環境而不壞。它們只經受一次考驗而存留下來，它們就會在巨大的潔凈的室內包裹起來並運到肯尼迪航天中心，裝進穿梭機的貨艙。
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148. 很難設想僅僅再多幾年的運轉時間這就是在全部歷史中最昂貴的物體。耶！整個空間站計劃在 2016 年關閉（封存）。當然，如果這些國家決定這樣運作那也會有變化。然而，由於穿梭機計劃的終結，那是它自地球的主要貨物和供給運輸線，過了 2016 年繼續消減 ISS 多出的規模！
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149. 讓我們測試你的駕駛技術。作為 Celestia 1 號的駕駛員，讓我們看到你可以在 NASA 穿梭機使用過的同一個艙門和 ISS 對接，不要撞上它而/或毀壞 Celelstia 1 號。這是個關鍵的練習；一個事故而你...和 ISS 的居住者不能企望倖免。你的飛船安排讓你到距離 ISS 大概 50 千米的起始位置。你準備好了嗎？點擊這裡。我們暫停時間。在你前面的空間站是微小的一點。你飛船的 NAV 計算機鎖定它但你要很好地完全駕駛來完成和它的對接。
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150. 你的第一個任務是仔細觀察下面的兩幅圖片，以先前的穿梭機為例。你要由圖 12 中藍色箭頭路標接近 ISS。在內測藍色箭頭尖端是對接艙門。你的飛船要和它正處在一條直線上，當你接近 ISS 時你首先要飛到它的左側，當轉動你的飛船朝向 ISS 時看到下面圖 13 中位於 Celestia 1 號船首前方要連接的對接艙門的特寫。成功的關鍵是緩慢地移動。你最後接近速度不要超過每秒 0.5 米（0.5 m/s）。任何更快的速度你就有撞上空間站的危險。那結果將不會漂亮！
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151. 好了，讓我們去做。現在，保證是你的飛船轉向和節流操作裝置是使你舒適的。在數字鍵盤上的數字 [2] 和 [8] 使你的船首向上或向下傾斜。數字 [4] 和 [6] 使你的飛船轉向左或右。數字 [7] 或 [9] 讓你的飛船圍繞它的長軸轉動。現在以它們做練習。你沒有時間限制。
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152. 現在練習。[左鍵-點擊] 白色 HUD 顯示的駕駛艙按鈕轉換駕駛艙場景。現在輕擊 [A] 鍵一次。當你的速度顯示在左下角已顯示出時，你的飛船就開始向前移動。再次輕擊它們就會加速。輕擊 [Z] 鍵慢下來。輕擊 [Q] 鍵是相反的航向。再次輕擊它重新開始向前的速度。輕擊 [S] 鍵停止你的飛船。輕擊數字鍵改變方向。
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153. 當你準備好時，按 [S] 鍵停止你的飛船，那時點擊這裡。在那時，輕擊油門 [A] 加速到每秒 450 - 550 米左右。開始讓你的飛船向上朝向 ISS 對準到左邊那樣僅從左側接近 ISS，不要直接向前。
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154. 查看在你的左上方的距離顯示。當你在和空間站 10 千米之內時，ISS 會從一個白色小點變為一個有結構的實體。當到達它時，減慢到每秒 50 米左右並按你的鍵盤上方的 [1] 鍵來打開你的雷達導航。
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155. 當你是在 ISS 內 2 千米時，減慢到不超過每秒 15 米並做你的最後接近。同時，開始用 [7] 和 [9] 鍵轉動你的飛船在你靠近時你更準確地形成一排（看上圖 13）。
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156. 當你到達 800 米之內時，(16Jan2016zyx)在行程中用 [Z] 鍵減速直到當你接近對接艙門時最後的滑行不超過每秒 1 米為止。注意。你甚至在一個微小的角度下都不能接近對接艙門。你必須在正面，端正地接近它。
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157. 當你到達它時，按 [1] 鍵關閉你的雷達，和 [S] 鍵來停止你的飛船。按 [Y] 鍵來銜接對接鎖！如果你接近得不精確，無論如何不要嘗試對接。你要是簡單地讓 Celestia 1 號撞上 ISS 而損壞它們兩者。還是用 [Q] 鍵倒車，回到原距離，如果你有時間輕擊 [Q] 反覆地嘗試。
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158. ISS 很大並在太陽光中明亮反光。你甚至可以看到它穿過你家的上空。如果你有互聯網連接，你可以由點擊互聯網上的 ISS 凌日網站觀看如果/當 ISS 通過你的住地上空。
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159. 回答作業中關於 ISS 的 62 至 64 題，去做作業。
\begin{center}\section*{9 - 中國的神舟飛船}\addcontentsline{toc}{section}{9 - 中國的神舟飛船}\end{center}
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160. 在 2003 年十月 15 日，中國的第一艘載人宇宙飛船，神舟 5 號，從中國甘肅省的酒泉衛星發射中心發射。宇宙飛船由楊利偉駕駛，在返回之前航行了一個 21 小時的環地球軌道的飛行。
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161. 中國自從 1996 年有了空間計劃並發射了超過 20 顆宇宙飛船進入軌道，主要是通信衛星。這是第一次發射載人任務。
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162. [左鍵-點擊] 工具裝備箱關閉你的駕駛艙景象。觀看 2003 年十月當時在地球軌道上的神舟 5 號，點擊這裡。當它飛越戈壁沙漠時你會看到它，那是一處有利發射的地方。它是極其滿意的飛船。用 [右鍵-點擊-拖拽] 轉向你看到的飛船景象並/或放大。北京，中國的首都，穿越國家的南部地區。
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163. 回答有關神舟的 65 至 67 題。去做作業。
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164. 在 2005 年並再次於 2008 年，中國發射了神舟 6 號和 7 號。它們兩個上有人作為乘客在環繞地球的軌道上飛行幾天。
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165. 中國所確定的目標不是在之後 10 年使人登陸月球，就是要有能力在地球軌道上建設它自己的小型空間站。它明確控制太空競賽！\begin{center}\section*{10 - 地球軌道望遠鏡}\addcontentsline{toc}{section}{10 - 地球軌道望遠鏡}\end{center}
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166. 宇宙是一個非常大的地方。沒有儀器來放大模糊的天體，我們能用肉眼看到的只會是很少的我們的宇宙知識。
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167. 直到 1609 年伽利略讓我們使用折射望遠鏡人們了解宇宙。他一旦使用了它，他就發現了一個宇宙。一個關鍵的發現是地球不是宇宙的中心（地心說）這一真相，在數百年間教育了全歐洲。更確切地說，地球和所有其他行星在我們的太陽系中圍繞太陽的軌道上運行（日心說）。這一學說大約早於 60 年由尼古拉斯 哥白尼深入發展。伽利略的發現幫助證實了它。
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168. 自從伽利略，僅一百年前望遠鏡在多方面為我們開啟了沒有一個料想到的宇宙。新的望遠鏡發現了使人驚奇和無法解釋的事物激發我們的想像力；巨大的黑洞吞噬整個恆星把它們吸入它自己空間中的多維縫隙，來自深空的伽馬射線暴如此巨大它們彷彿有一整個星系能量的爆發，還有圍繞其他恆星軌道運行的系外行星。
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169. 即使在我們的太陽系，我們有驚人的發現。以木星為例，有 63 顆衛星。它們的一個有超過 300 座爆發中的火山。在太陽系各處自由運動的小行星能摧毀地球上的所有生命。一些必然在將來和地球發生衝突。
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170. 望遠鏡是探測電磁能量（EM 能量）的設備。電磁能可以看成是稱作「光子」的單獨微粒（像肥皂泡）的洪流以極高的光速（每秒 186,000 英里，即每秒 300,000 千米）一起穿行於空間。光子運動在直線上並以一個無法衡量「大小」的數量即密度湧來。為簡化工作，科學家將所有這些光子能量分叢到粗略的七組即「範圍」中。這些組命名為「射電，微波，紅外，可見，紫外，X 射線和伽馬」譜系。請記住那不是理所當然的光子七個類型。它們實際具有數萬億個能級。我們簡單地把它們分叢為七大組為的省事。
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171. 你會驚訝得知你的身體能夠「察覺」飛速穿越太空與地球表面交叉的最多的電磁能光子。例如，你有眼睛可以察覺「可見光範圍」的光子。你的皮膚當天氣炎熱時可以感覺「紅外光子」。其實，不僅我們的太陽發出紅外光子，而且你的身體也發出紅外光子那是以光速自你不斷快速（你在黑暗裡的紅外光上明亮發光）。
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172. 來自太陽的「紫外(UV)光子」轟擊你的皮膚會與你的皮膚細胞相撞擊而損傷它們達到會被灼傷的程度（你得了太陽嗮斑）。過於暴露在 X 射線和伽瑪射線下它們的轟擊將嚴重傷害你身體中的任何組織你會快速死去。甚至人能察覺到微波。它們使你體內的水分非常迅速地變熱（如果你無故爬進微波爐並啟動它，你會快速開始沸騰（喔！）像一隻熱水杯）。只有無線電波光子穿過你顯得無害而沒有引起你的注意。
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173. 幸虧天文學的研究，宇宙充滿光子。天空中的所有大小的每一顆星每一秒產生巨大數量的能量從電磁到伽馬。
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174. 作為例子，你能看到星星是因為它們發出可見光光子。你能感覺太陽的熱量是由於從太陽不斷發射而在 8 分鐘之後抵達地球的紅外光子。我們的銀河中心在電磁波段正在撥發。給一台設備就可以「看」並接收無線電光子（無線電天線），我們可以看到銀河系的心臟。
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175. 20 世紀期間，人們開始發明能探測已知存在於大自然的光子的所有波段。我們建造天線來監聽射電光子。我們建造雷達天線會看到微波光子。我們發明探測器「觸摸」紅外光子並轉換它們成為我們能在電視熒光屏上看到的可視圖像。我們製造大而又大並以照相底片來收集可見光子的光學望遠鏡。在近 50 年，我們開發的望遠鏡可以看到紅外線，紫外線，X 射線和伽馬射線的光子。它們指向太空極大地拓寬了我們的天空知識。
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176. 幸好生活在地球，我們的行星大氣層吸收和阻擋大部分高速穿越太空的光子。這好處在於沒有我們的大氣層，紫外線，X 射線和伽馬射線轟擊地球而殺死我們行星上的一切是幾天內的事，而紅外線光子會很快把你烤脆。遺憾的天文學家希望在細節上研究星星，從星星發出的大量信息不能到達地球的地面。這些光子為我們的空氣所吸收（看圖 14）。除非我們可以發送接收器在大氣層之上，我們在行星，恆星，星雲和星系機制的知識是有限的。
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177. 圖 14 所顯示，一些光子到達地面。它們包括全部射電光子，一些微波光子，一小部分紅外光子，全部可見光子和少量紫外光子。所以，我們可以從地球很好地「看到」在射電和可見光能量範圍中的星星。結果，我們正在地面上建造巨大的望遠鏡。以地球上最大的射電望遠鏡為例，是在 Poerto Rico 的阿雷西博射電望遠鏡。它的直徑是 305 米（1,000 英尺）並佔據整個山頂。
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178. 也有許多建築大小的鏡面的巨大可見光望遠鏡。最大的單一望遠鏡是在 Canary Islands 的 Great Canary 望遠鏡。
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179. 就是用以上設備，然而，地球大氣是不潔凈不清澈的。它使到來的能量模糊不清。此外，由於它阻擋了所有其他範圍的光子，不通過到大氣層上面的途徑我們不可能研究在太空中那些範圍內的對象。
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180. 隨着太空時代的到來，這個難題解決了。與 Sputnik 同時開始，我們開始製造要送到大氣層之上的太空望遠鏡。今天，人類發射了許多上面提到那樣的宇宙飛船而它們的發現使我們對宇宙的了解發生了重大的改變。
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181. 讓我們去看環繞地球軌道上的四台最卓有成效的望遠鏡/探測器。我們的第一站是曾經製造出的最有效力的光學望遠鏡，哈勃空間望遠鏡。點擊這裡。在那時按 [G] 鍵。
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182. 哈勃空間望遠鏡（或縮寫為 HST）是用 Edwin Habble 的名字命名的，是發現星系種類和活動的著名天文學家。HST 有一輛校車大小。它的發射是美國在 1990 年由穿梭機里攜帶到它現有的地球之上 570 千米（350 英里左右）的軌道。它被釋放而且門朝它的巨大的 98" 寬光學反射器鏡面向太空打開。每個人的擔心，它的初期太空照相是不能令人滿意的模糊。由於設計上的錯誤，哈勃成了近視。要三年來修復它並有賴於宇航員攜帶上一副「眼鏡」乘坐穿梭機 Endeavour 來裝在 HST 的鏡面後面。眼鏡工作了，自從由 HST 捕捉到的圖像傾倒了世界。
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183. 關於哈勃讓人如此震驚的是它的視場。當你可以在 Celestia 里看時，處於地球大氣層之上，在那裡沒有什麼東西使它的宇宙視野模糊...沒有不潔凈的大氣...沒有城市燈光的反射...僅是純凈的太空真空狀態。即使在白天，哈勃能夠看到太空幽深的黑色，因為它在大氣層上面。它所具有的視野。它可以再太空中轉動來指向任何方向的任何地方（除了朝向太陽之外）。
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184. 當你觀看時，哈勃正穿越印度尼西亞上空。在幾分鐘里，它將進入地球黑暗一側。它的儀器可以「看」到可見光，紅外線和紫外線範圍的光子。
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185. HST 所獲得那麼多驚人發現這個文檔未曾充分對它們。NASA 管理一個深愛哈勃空間望遠鏡的網站。它包含全部歷史，重要事實和它的一些驚人發現的極好展覽。
如果由你的老師允許，點擊哈勃畫廊（如果你是互聯網連接）你可以去看那個展覽。
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186. 當你詢問 NASA 的科學家挑選哈勃曾經獲得的最驚人的照片時，許多選擇圖 15。它是黑暗天空中靠近天爐座的一個小點的視場，在 2004 年獲得。你看到的這些對象不是星星。它們全是恆星的星系，它們有 10,000 個。你能猜出這張照片展現的一小塊天空的大小嗎？難以置信，它比以一臂之距所持的沙粒大不了多少。你上面黑暗夜空不是空的。你看到每一處滿是星系和星星...綿延遠到黑暗。只是因為你的雙眼是那麼小不能看到它們全部。
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187. 用你的鼠標，[右鍵-按住-拖拽]，放大，而仔細觀察哈勃望遠鏡的所有側面。由你自己發現浩瀚深空光輝景象。尤其是，轉動望遠鏡那樣你可以向下看到在它的大鏡面裡面它的長筒（在筒的黑色中勉強看得見）。還要留意在它的下側面美麗的地球反光。
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188. 望遠鏡的設備在 2008 年已到使用期限而一些儀器開始失靈。在 2009 年一次維修檢查修復 HST 使它至少足以維持 10 年以上。
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189. 回答 68 至 81 題。去做作業。
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190. 我們第二站是到設計為看到 X 射線中的宇宙的空間望遠鏡。名為錢德拉 X 射線天文台，它由美國在 1999 年發射，而且是一些國家在地球發射進入太空的至少五個在軌 X 射線衛星中的一個。X 射線是由劇烈爆炸和極高溫，太空中激烈過程產生的。由於 X 射線不能到達地球地面，有一架太空望遠鏡能「看到」 X 射線中的天空讓我們得到宇宙中承受激烈事件位置的認定。
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191. 讓我們飛行到錢德拉。要為這次航程指定位置，點擊這裡。地球上的城市在它的夜晚一側點亮燈火。處在你的取景器中央的是錢德拉，在這個距離上看它的大小。
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192. [左鍵-點擊] 工具套件箱打開你的駕駛艙場景。用 [1] 鍵開啟你的雷達。在那時，按 [F3} 鍵。你會加速到每秒 1000 千米。這個倒錢德拉的距離在左上角將開始減小。按 [A] 鍵提高你的速度到每秒 2000 千米。要看到正在向後退去的地球，同時按 [Shift 和 *] 鍵。再次按它們來向前看。當你在到錢德拉 10,000 千米之內時，按 [S] 來停止你的飛船並按 [G] 來讓你的 NAV 引擎在剩餘路程帶你到這個望遠鏡。
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193. 用 [1] 鍵關閉雷達。
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194. 在你前面的飛船是曾經製造出的強有力的望遠鏡之一。用 [Home] 鍵或鼠標滾輪放大並觀看鏡筒的內部。你會看到一組同心環。這些是鏡面。因為 X 射線幾乎穿透所有物質而不彈開，鏡面必須陡峭地傾斜放置那樣到來的 X 射線光子轟擊鏡面幾乎與它們行走的路線平行，當彈回進入望遠鏡背面的探測器時沒有光子被鏡面吸收。這些是鏡面圓環所起的作用。
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195. 自從 1999 年以來，錢德拉獲得了一些不可思議的宇宙 X 射線照片。計算機轉換那些成為我們可以看到的圖像。最理想的一個是獲得自一個遙遠的旋轉星系內部的光而相信在它的中心隱藏着一個巨大的黑洞。在下面左邊的圖像是以哈勃空間望遠鏡在可見光獲得的。相信在它的中心是黑洞，但被塵埃和氣體所遮蔽。在右側是同一個星系在 X 射線光中顯露出來。錢德拉的圖像顯示這個星系深遠內部不是一個而是兩個巨大的黑洞。宇宙中是每一個百萬恆星的集群，還有每一個在圍繞另一個的軌道上高速運行，正受到最大引力折磨的一個和旋轉星系。
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196. 為第二個可以看到的樂趣，點擊這裡。你的飛船超反常地到了巨大的省略星系名為 NGC 1132 前面的位置。背景圖像是由哈勃望遠鏡獲得。留意所有星系。淡紫色圖像，而是，由錢德拉在 X 射線上獲得併疊加在其他圖像之上。這個星系顯示了五次比之前所設想的更大。它在強烈的 X 射線方面巨大而強烈從而難住了許多天文學家。
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197. 我們第三個空間望遠鏡在 2003 年進入太空。斯皮策空間望遠鏡(SST)是設計為看到紅外能量（IR熱量）中的夜空景象。因為太空非常冷也非常大，少量的熱能從太空中遙遠的天體到達地球（不同於我們的太陽）。因此，觀察 IR 中的天空要非常靈敏的有非常冷的探測器的望遠鏡。在地球上，過於溫暖的大氣中研究紅外深空，但在太空...看到我們的宇宙。
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198. 讓我們去看斯皮策並觀察它的設計。要那樣做，點擊這裡。你的飛船當斯皮策僅以它穿行太空真實速度的百分之一的速度通過時追蹤它。
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199. 去觀察它。按 [J] 鍵反轉時鐘它會再次通過你（回到先前）。再一次按 [J] 鍵重新開始向前的時間，並按 [F] 鍵指令你的飛船鎖定斯皮策。為接近觀察而放大，[右鍵-按住-拖拽] 環繞它。
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200. 按 [T] 鍵來關閉追蹤。
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201. 當你看到時，斯皮策空間望遠鏡是一個有太陽嵌板的 2.5 米左右長（約 8 英尺）的大望遠鏡鏡筒，一個盤狀天線和一個在鏡筒末端背後的大儀器，包含為探測來自深空的紅外光子的儀器。要採集如此微弱的熱信號，SST 要處於遠離我們溫暖行星的軌道上。事實上，你現在在那個距離上，地球僅是在廣闊無垠的太空中微小一點。
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202. 斯皮策必須保持非常冷。這裡是這樣的太空區域，-400 華氏度（-240 攝氏度）。要使它不被陽光加熱，看到由太陽傘保護的鏡筒和儀器。另外，斯皮策攜帶液氦製冷劑，那麼很好地在 -456 華氏度（-270 攝氏度）下保持它的冷卻。
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203. 為什麼有關 SST 是那麼特別》最好的回答方法是看圖 17。它是深空中一個星系的兩張照片組成的。在可見光，由哈勃空間望遠鏡獲得，星系 M81 看上去像右上角小照片中，一個大的白色圓光斑。然而，當看到由 SST 上的紅外相機得到的圖像，這個星系獲得全新的度量。我們可以看到的不是光，而是由星系內的恆星和塵埃微粒所發出的「熱」，展示了不尋常的結構細節和不能用正常光看到的「熱斑」。
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204. 另一個空間望遠鏡是在 2006 年發射的。它稱為 COROT，是由歐洲空間局(ESA)發射進入地球高層軌道。要觀看它，點擊這裡。Corot 是一架有特殊任務的可見光望遠鏡。它正在尋找圍繞其他恆星軌道上運行的其他地球...那行星像我們的...那行星可以維持生命，甚至...智慧生命。
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205. 它是一個困難的工作。發現遙遠恆星周圍像我們地球一樣小的行星要有特殊的儀器和有力的反射鏡和透鏡。Corot 具備它們。
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206. 放大並 [右鍵-按住-拖拽]。驗證它！
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207. 在 2008 年六月，一架有力的空間望遠鏡由美國發射。它稱為費米伽馬射線空間望遠鏡（之前名為 GLAST），是設計為研究從伽馬光子看到的天空。一個天文學中最大的不可解釋的事是稱作伽馬射線暴的現象。它在太空中是如此巨大的爆炸好像整個星系的能量都被釋放出來。它是罕見的。GLAST 被設計為研究和發現它們。
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208. 在 2009 年三月，開普勒空間望遠鏡發射進入太空中遙遠環繞太陽的軌道上，聯合 Corot 搜尋其他恆星軌道上的行星。當 2012 年四月，它已發現 25 顆已證實的行星和超過 1,200 顆其他可能存在的候選者。
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209. 2009 年 ESA 也發射了普朗克空間望遠鏡。它的工作特殊是研究深空微波輻射（稱作「宇宙微波背景或 CMB」）那可以幫助科學家繪製大尺度宇宙結構和溫度以及它的時期。它也觀察理論上的不可見物質的跡象，科學家現在認為宇宙中全部自然物質的百分之九十應該是由「暗物質」構成。
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210. 普朗克的運行軌道是在一個稱為 L2 的遠離地球的位置上環繞地球。要觀看它，點擊這裡。普朗克是在左上，與遙遠的地球之間標上紅線。
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211. 在普朗克上 [左鍵-點擊]，並在宇宙飛船 [放大]。右鍵和左鍵-按住並拖拽。
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212. 普朗克在天文學中達到了一個里程碑。它現在是太空中最冷的物質物體。普朗克配備有效的冷卻器降低它的溫度下降到驚人的 -273.05 攝氏度的低溫，僅以 0.05 攝氏度就超過了絕度零度 - 在我們宇宙中理論上可能存在的最冷溫度。對於普朗克的探測器必須是那樣的低溫來觀測宇宙微波背景(CMB)。現在的探測器是那麼靈敏它們能發現月球表面上一隻兔子的熱量。
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213. 全部問題是 82 - 91。去做作業。
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214. 自從 Sputnik 在二十世紀五十年代發射以來，人類把數以千計的機器設備在巨大的金屬火箭頂部發射進入太空。問題是，太空不是完全空的，至少不靠近地球。小流星，塵埃顆粒，來自以前火箭的塗層微粒，丟掉的金屬和塑料碎片，拋棄的助推火箭和所有散落的碎片作為「垃圾」任由進入太空。根據美國政府的說法，現在靠近地球的太空中有數以百萬計的太空殘骸的小碎片可能與我們的人造衛星相撞而且在雷達上發現至少足有 29,000 個人造物體。
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215. 那裡還發生了碰撞。幾乎每一個太空艙進入太空的位置（和空間站一樣遙遠的一切），同小的微流星和其他高速移動的固體碰撞。一個高速運動的單個塗層微粒竟然造成現已退役的穿梭機外壁和前窗出現凹痕。幸運的是，這個損傷沒有災難性的危及生命和身體的傷害發生。然而，已經受到了傷害。
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216. 國際空間站(ISS)是一個大物體並為大量的散落小碎片撞擊。在最近幾年中至少在五個時候，地基雷達跟蹤太空垃圾安排空間站在軌道上竟把它的位置移動了幾英里，來躲避會擊穿它的散落碎片的撞擊。
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217. 在一部名為「火星任務」的好萊塢電影中，一群卵石般大小的流星在 20 倍槍彈的速度快速運動着撞擊承載着人員去火星的虛構的宇宙飛船。這艘飛船被摧毀了。同樣的事發生在圍繞地球軌道位置的人造衛星上。只是撞擊不是由流星而是由一顆金屬微粒的太空拋棄物與太空艙高速相撞。在 2009 年，兩顆在軌人造衛星相互撞擊並都被摧毀。它們留下數千塊碎片而所有將會被標出和跟蹤。
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218. 根據簡單的物理定律，一個小玻璃彈球大小的太空殘骸的碎片在軌道上以每小時 22,000 英里的快速運動具有從十層建築物安全落下的 400 磅動能。也就是說，如果它擊中了你，你就死了。如果它擊中了你的飛船，將會在船身上出現一個穿洞。
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219. 讓我們去看上述的殘骸碎片。點擊這裡。你將繞過用於美國阿波羅計劃的一枚火箭的陳舊碎片。用 [1] 鍵開啟你的雷達。你可以看到它在遠處不斷翻滾。它這麼大！（10 米即 40 英尺左右長）。它大概有一節鐵路罐車大小的一塊。願意以它的高速被它撞上嗎？
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220. 讓我們嘗試一個實驗來獲得知識。你的飛船計算機鎖定了它。輕擊 [F2] 鍵你會靠近它在正面相撞。這一撞擊會將 Celestia 1 號和那個物體兩者完全撞毀。幸好，由於這只是計算機程序，這次它將穿過你和你的飛船而沒有「物理損傷」。
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221. 嘿！按 [S] 鍵停止你的飛船。用 [1] 鍵關閉你的雷達。在那時，點擊這裡並輕敲 [A] 鍵而飛向那個物體。正要相撞之前快速按 [S] 鍵來停止你的飛船。仔細觀察太空丟棄物的特寫。
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222. [F2] 鍵在僅每秒 1 千米撞進你。在太空，適合更大的每秒 20 千米的截止速度。願意了解它，點擊這裡。我們再次讓你朝向殘骸碎片，但這次，你距它 200 千米。反覆按 [A] 鍵直到你前進的速度是每秒 20 千米左右，看！不要眨眼！哎呀！！
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223. 它又一次去「穿越你的飛船」，按 [S] 鍵停止！
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224. 設想有一個目標有大量裝載的卡車在那個速度上攻擊你，你可能會理解為什麼許多人對工作在太空的人的安全而擔憂！遺憾的是，在它那裡沒有多少我們能做的。你不能炸開太空拋棄物的碎片因為那對你正有數千更小的碎片，所有都能穿透你的飛船。所有我們能做的是跟蹤它們，並嘗試避開它們的路徑。
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225. 回答問題 92 - 94。去做作業。
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226. 六十年來，科學家和工程師們艱難地設計着宇宙飛船向尋找處理艾薩克 牛頓著名的兩條物理定律的方法前進。牛頓第二運動定律陳述為加速一物體（變為運動），你要用一個力。根據他的第一定律，一次力的作用，物體將繼續在同一個方向上移動（你讓它在任何速度上移動），直到另一個力作用到它來改變它的速度或方向。作為例子，如果一個火箭工程師在忽略行星或恆星引力足夠遠的距離點火宇宙飛船上的火箭，宇宙飛船會開始向前移動並持續加速直到關閉火箭發動機或燃料用完。到那時，宇宙飛船僅會在恆定速度下向前滑行，基本上永遠，直到某個其他的力減慢它或改變它的航向。
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227. 現在這個活動中的所有宇宙飛船你都看過了。它們沒有火箭發動機繼續在燃燒。它們在恆速向前滑行。引力影響它們并力圖拽它落向地球。這改變它們的運動方向，但它們向前的速度基本沒有變化，這樣它們不會掉下來。
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228. 問題是，火箭最終耗盡燃料而且燃料非常沉重。推舉火箭進入太空所消耗燃料超過全部的 70% - 80% 是僅用在推升燃料自己。作為例子，開始看到的 Saturn V 火箭，超過 30 層樓高，幾乎全部是燃料。全部有效荷載（阿波羅太空艙）僅是巨大的燃料箱頂端的一個小包裹。
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229. 有此效果，宇宙飛船盡量小而輕。同樣，航行到太空中的遠方也成為不切實際。它正需要過多的火箭能量來推動巨大的宇宙飛船
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