『壹』 天文同好請進
Stellarium 對於天文愛好者來說當然是首選,這個是綠色版，濾掉了許多沒用的文件
http://www.xdowns.com/soft/6/15/2006/Soft_33530.html
Asynx Planetarium 這是一款天文教學軟體，包含了2500多顆星星信息，還提供行星的實時位置。下面是詳細介紹，不過我認為有些言過其實，注意取捨吧。
Asynx Planetarium 是一款免費的天文教學軟體，它里頭包含了多達 2500 顆星星的詳細信息、九大行星（目前應該算是八大行星了）的完整數據，以及 88 個星座的分布樣式，讓喜愛天文研究的朋友可以從中得到豐富的信息。也讓想要一窺星星神秘面紗的朋友可以得知適當的觀測時間。
http://www.xdowns.com/soft/23/115/2007/Soft_34712.html
還有漢化版：http://www.xdowns.com/soft/23/115/2008/Soft_40978.html
立體星圖V3.8.2 呵呵，中國人自己的天文軟體，支持一下吧。
《立體星圖》軟體的設計宗旨，在於幫助普通天文愛好者增加天文方面的知識和興趣。通過這個軟體，讓天文愛好者能夠更直觀的了解星空，理解各種星體的運行規律。
http://www.xdowns.com/soft/23/115/2006/Soft_6374.html
Celestia V1.5.1 也是一款著名的天文軟體。
是一個免費的開放源代碼天文類軟體，通過它你不僅可以鳥瞰地球，還可以暢游太陽系，以及其它多達10萬顆星，甚至是銀河系以外的星座。你可以遠觀星雲，也可以近看飛行器。所有的查看和縮放都非常平滑。Celestia包含了巨大的天文資料庫，包括恆星，行星，衛星，彗星以及太空船；如果原帶的這些庫還不能滿足你，你可以方便的下載和安裝擴展信息庫。
Celestia雖然是英文軟體，但操作並不復雜，甚至可以通過快捷鍵控制。
http://www.xdowns.com/soft/23/115/2006/Soft_23197.html
Google Earth 4.2/4.3 從4.2版起，Google Earth中增加了一個新的模塊：Google Sky，它可以讓你暢遊星空。Google Sky引用哈勃太空望遠鏡的天文照片，清晰度當然是世界一流。（吐血推介！！！）
這個各大網站都有下載，我就不提供下載地址了。
微軟世界望遠鏡(微軟太空望遠鏡) Microsoft WorldWide Telescope 2.1.8.1
微軟世界望遠鏡 WorldWide Telescope是微軟太空望遠鏡軟體。用戶可以觀看夜空，也可以將任何地域的數據放大。
微軟表示要加入哈勃望遠鏡和多個環繞地球的太空望遠鏡，為用戶提供更為准確的數據服務。當用戶查看一個地域時，可以從不同的角度觀看。
與谷歌推出的谷歌天空(Google Sky)相比，微軟世界望遠鏡(微軟太空望遠鏡)性能更好。（我不這么認為，因為速度有點慢，我看你的機器配置比較老，還是算了吧，不過下載了試試也未嘗不可，畢竟是免費的）最主要的是其用戶界面，圍繞天空的縮放，實現了無縫操作。在WorldWide Telescope項目中，微軟將使用目前絕大部分的照片技術。
http://download.pchome.net/instry/geography/detail-88342.html
Skymap 我給你個漢化版吧：
http://download.pchome.net/instry/geography/download-9936.html
『貳』 宇宙深處的「閃靈」，這種閃靈是什麼該如何了解
宇宙的最深處是什麼樣的？宇宙無邊無際，浩瀚無邊。那麼，宇宙的中心在哪裡？宇宙的邊緣在哪裡？所以，讓我們來想像一下。一個無邊的東西，它的中心在哪裡，它的邊緣在哪裡？答案只有一個：哪裡都可以是它的中心，而它的邊緣就是觀察者自己的參考坐標中心的邊緣。換句話說，中心和邊緣都是相對術語。那麼，根據這個推理，我們的地球可以被認為是宇宙的中心，而它的邊緣是人類科學目前所能達到的最遠的地平線。
所以可以說，宇宙的最深處看起來就像地球現在的樣子。，當然，這不是我的想法，而是著名的超弦理論物理學家布萊恩-格林的想法，在他的書中可以看到，好像隱藏的現實，他也測量過，即使在離我們10的122米遠的地方，也一定是一個與我們完全一樣的地球，一切都與我們對應。所以不管事情有多大，就在10的122米遠的地方，另一個你選擇重新做；如果沒有，在無限的宇宙中，有無限多的你，有無限多的選擇，你會有一次正確的選擇，對嗎？
『叄』 WWT星空免費嗎
免費
WorldWide Telescope
[編輯本段]簡介
WorldWide Telescope是微軟推出新的桌面軟體。用戶只能通過Windows應用程序下載該軟體，用戶可以觀看夜空，也可以將任何地域的數據放大。
通過Microsoft WorldWide Telescope,用戶可在桌面上瀏覽夜空,並且可以在不同的區域進行縮放觀看.其數據是來自近哈勃望遠鏡及近十個分布於世界各地的天文望遠鏡.當你選定一個區域後,還可以以多種不同的模式觀看,比如紅外線及非可見光模式.微軟稱,由於使用了高性能的Visual Experience Engine技術,WorldWide Telescope的用戶界面將非常出色."此外,WorldWide Telescope所提供的數據也達到了TB級別.
[編輯本段]相關技術
微軟建立了一個在線目錄的SDSS的數據，作為一個網上查詢的資料庫，隨著可視化工具，用來分析數據（ skyserver.sdss.org ） 。結果是， SQL Server的™資料庫擁有約140億行。現在每個人都可以使用其中一個世界上最好的望遠鏡。該網站已經取得了極大的成功，約10 ％左右的參觀者是學生在使用的網上課程，但主要用戶是天文學家們在分析現有數據。
Skyserver必須支持許多瀏覽器運行於多種平台，所以我們採取了一種瘦客戶的方式，使大多數加工是做了一台伺服器生產標準的HTML 。許多伺服器端的邏輯是落實在T - SQL存儲程序。
微軟表示，「世界望遠鏡」將免費提供給用戶，它是獻給吉姆·格雷(Jim Gray)的一份禮物。格雷是微軟的一名研究員，2007年在加州海岸失蹤。微軟主席比爾·蓋茨(Bill Gates)在聲明中說：「『世界望遠鏡』是用於科學和教育的一個強大工具，它讓所有人探索宇宙成為一種可能。我們希望這款軟體能夠激發年輕人學習天文學和科學的興趣，同時幫助研究人員加深對宇宙的了解。」
下載地址：http://content.worldwidetelescope.org/equinox/wwtequinoxsetup.msi
官網：http://worldwidetelescope.org/
http://research.microsoft.com/projects/wwt/
微軟表示，「世界望遠鏡」將免費提供給用戶，它是獻給吉姆·格雷(Jim Gray)的一份禮物。
『肆』 天文望遠鏡
推薦Meade LX200R
LX200R 地球上使用最廣泛的科研望遠鏡如今受到最先進的空間光學系統的影響。Meade最新的LX200R望遠鏡為世界各地的天文愛好者帶來了先進的R-C光學系統。世界上幾乎所有的天文台都使用R-C系統的反射鏡，包括NASA的哈勃太空望遠鏡。現在你可以邁向專業領域了。LX200R包含前一代LX200系列的所有功能，包括GPS定位，主鏡鎖，無影像抖動微型聚焦器，超大口徑的主鏡，智能驅動，智能鏡座，AutostarⅡ等。另外，LX200R的光學鏡片生產於加利福尼亞，附帶一隻5片結構的5000系列PL目鏡。最新的LX200R系列是自LX200系列發布以來天文界最大的喜訊！
先進的f/10 R-C光學系統：R-C光學設計在專業的天文攝影家中知名度很高，而且是世界上大型天文台望遠鏡的首選光學系統。LX200R對於要求苛刻的觀測者和熱心的攝影者來說是個完美的工作平台，望遠鏡的口徑有8"，10"，12"，14"和16"。
Meade超高透光率鍍膜（UHTC）：相對於Meade的標准鍍膜，透光率和亮度差不多都提高了20!%。諸如恆星、星雲、星系之類的天體都會變得更加明亮。
無影像抖動微型對焦器：允許你在沒有圖像抖動的情況下獲得精確的聚焦。
主鏡鎖：在長時間曝光中鎖定主鏡的位置。
超大的主鏡：實際直徑要大於標示的數值（例如：直徑8"的LX200R實際直徑是8.25" ）。這額外的1/4" 直徑全面增加了視場的亮度。
智能鏡座：每次當一個天體被瞄準和校正後，便不斷地細化指向准確度。無論是赤道式還是地平式都可以使用。
智能驅動：通過一次或多次訓練階段來學習和平衡錯誤，在雙軸上提供長周期錯誤校正（PPEC），以便減少長時間曝光中的導星錯誤。在兩個軸上以及赤道/地平模式中都能提供PPEC功能。
索尼公司的GPS接收器：自動輸入精確的時間、日期和地理的位置以便快速精確的校正望遠鏡。
自動校正：Meade的自動校正望遠鏡有預先校正功能。這些望遠鏡對外界的星空了如指掌。自動校正為您選擇兩顆校準星並放在您的尋星鏡視場中。將它們調整到校正器中央，宇宙的奧秘盡在您的指掌。
AutostarⅡ：控制器有一個「熱鍵」可以快速進入包含145000多顆天體的資料庫。AutostarⅡ能用最新的升級軟體更新，導航信息和實時的天體信息如彗星，都可以在Meade的網站獲取。
美國製造：所有的LX200R望遠鏡都是在Meade位於美國加利福尼亞的設計與製造中心生產
『伍』 現在哪些國家有中繼衛星
跟蹤與數據中繼衛星系統(Tracking and Dada Relay
Satellite System，簡稱TDRSS，是為中、低軌道的航天器與航天器之
間、航天器與地面站之間提供數據中繼、連續跟蹤與軌適測控服務的系
統，簡稱中繼系統。
跟蹤與數據中繼衛星系統(TDRSS)是20世紀航天測控通信技術的重
大突破。其「天基」設計思想，從根本上解決了測控、通信的高覆蓋率
問題，同時一還解決了高速數傳和多目標測控通信等技術難題，並具有
很高的經濟效益。TDRSS系統使航天測控通信技術發生了革命性的變化
，目前還在繼續向前發展，不斷地拓寬自己的應用領域。
現在,美國與俄羅斯兩國的跟蹤與數據中繼衛星系統均已進入應用階段,
正在發展後續系統；歐空局和日本在這類衛星的發展中採用了新的思路
和技術途徑。我國正在積極推進研究跟蹤與數據衛星系統。
美國：
6顆
1983年4月4日發射了第一顆跟蹤與數據中繼衛星TDRS-1，開創了天基測
控新時代;
1993年1月，第6顆跟蹤與數據中繼衛星(TDRS-6 )發射後，該系統具有
了在軌運行和軌道備份能力，這才真正完成其組網過程。
1995年7月13日發射了第7顆TDRS衛星作為應急備用星，結束了長達10餘
年的第一代跟蹤與數據中繼衛星系統的建設工作。
美國之所以如此堅持不解地努力發展這一系統，重要原因就是它是一種
作用很大的衛星。由於發射失敗和衛星本身故障，直到1991年發射第5
顆衛星(TDRS-5)時，只能保持一顆完好的衛星在軌，雖然其間也曾有過
2顆上作衛星在軌的情況，但沒有足夠的軌道備份。盡管如此，這種衛
星系統已發揮了很大作用，它曾為12種以上的各種中、低軌道航天器提
供跟蹤與數據中繼業務。其中包括著名的哈勃望遠鏡。
如今，關國正在研製下一代的高級跟蹤與數據中繼衛星系統
(ATDRSS)新一代跟蹤與數據中繼衛星計劃再發射3顆衛星，稱為TDRS-H,
I, J.其中TDRS-H和I已於2000年6月和2002年9月發射升空。TDRS-H處於
部分工作狀態,TDRS-I處於校驗狀態。
目前,美國TDRSS系統的空間部分由地球同步軌道上的6顆在軌中繼星組
成,即TDRS-F1、F3、F4、F5、F6、F7(TDRS-F2發射失敗)。另外,還有
ATDRSS系統的TDRS-H、I。
前蘇聯/俄羅斯：
4顆以上
即2顆以上軍用，2顆民用
前蘇聯/俄羅斯已擁有多個軍用和民用數據中繼衛星系統。
軍用系統又稱為保密的數據中繼系統，1982年5月發射首顆，1986
，1989年又相繼發射兩顆，都定點於西經14度。可見這種系統至少有2
顆衛星同時在軌服務。
民用系統又稱為「射線」系統，也稱為保密的數據中繼系統分為東部、中部和西部3個獨立的網路。從1985年至今已發展了兩代「射線」中繼星，其空-地段採用Ku波段，空一空段採用UHF波段。直至1993年3月，正常運行的只有2顆衛星構成的兩個網路：即「宇宙」1897衛星服務的中部網和「宇宙」2054衛星服務的西部網。
前蘇聯的數據中繼衛星同其它類型的衛星一樣，壽命較短，因此何
2-3年至少要發射一顆。
歐盟：
2顆
歐洲航天局於1989年決定發展數據中繼衛星，期間有過一些停頓，
到1993年歐州空間局才決定恢復DRS計劃。1999年發射第一顆，2003年
發射第二顆。
日本：
2顆
日木宇宙開發事業團對日本的數據中繼和跟蹤衛星DRTS進行了規劃
，並於1993年確定了4步走的發展策略：
(1)1995年利用工程試驗衛星(ETS)6進行試驗;
(2)1997年利用通信工程試驗衛星COMETS進行試驗;
(3)1998年利用光學軌道間通信工程試驗衛星OICETS進行試驗;
(4)2000年發射2顆實用型數據中繼和跟蹤衛星。
DRTS系統的目的在於為日本空間活動，如地球觀測和國際空間站計
劃，建立通信基礎設施。
中國
1顆
據新華社西昌4月26日電我國首顆數據中繼衛星「天鏈一號01星」
於2008年4月25日23時35分在西昌衛星發射中心成功發射。「天鏈一號
01星」的發射成功，填補了我國衛星領域的又一空白。
我國從上世紀80年代初期就開始跟蹤TDRSS這一新技術，並在「九
五」期間開展了一系列的預研工作，到目前為止已取得了一定的成果。
我國跟蹤與數據中繼衛星系統的發展大致分兩步走。第一步：先建
立單星系統，使其最大返向數傳速率達幾百兆，對用戶航天器的軌道覆
蓋率達50%以上；第二步：採用大型衛星平台建立雙星系統，通過2顆星
使對用戶航天器的軌道覆蓋率達到85%.
『陸』 哈勃超深空的相關
宇宙最原始的星繫到底是什麼模樣？為了回答這一個問題，哈勃太空望遠鏡攝下了這一張哈勃超深空(Hubble Ultra Deep Field, HUDF)照片，它是目前人類在可見光波段所能看到的宇宙最深處。據分析，哈伯超深空中有一個目前所見最冷的星系，這個星系可能是在130億年前，也就是宇宙黑暗時期結束之後不久就誕生的。那時候宇宙的年齡大約只有目前的百分之五。哈勃望遠鏡用NICMOS和ACS相機，花了將近三個月的時間，對准同一個方向拍攝，才完成了這一張照片。在某些波段，哈勃超深空的感光度大約是哈伯深空(Hubble Deep Field,HDF) 的4倍。天文學家們將繼續研究哈勃超深空照片，以期能對宇宙初期的恆星與星系的形成，有更多的了解。這張照片是目前以可見光所看到的宇宙最深處的圖像。科學家形象地描述是將一根2.4米長的吸管深入到宇宙核心所看到的景象。據估計，此照片上有近1萬個星系。
天文學家於八月底和九月初利用新近安裝的第三代廣域相機對這些拍攝到的星系進行了紅外圖像分析。這些星系全部位於南部天空的一小塊地方，稱作哈勃超深空，已經被哈勃望遠鏡和其他很多望遠鏡觀測到。研究者還沒有測量來自這些星系光線的波長，因此他們還不能直接確定這些星系距離到底有多遠。但這些星體的色彩表明大約有16個星系距離地球約129億光年，還有5個左右距離更遠，將打破此前距地球131億光年的最遠星系的記錄。分析顯示在宇宙早期演化進程中亮度大的星系較少，而且這些星系形成星體的速度慢得超乎想像。
「我們在回首130億年前，也就是宇宙大爆炸後6至7億年前的宇宙，那時宇宙就像一個4歲的孩子。」觀測小組成員之一，位於美國聖克魯斯的加州大學天文學家加斯-伊林沃思說。
這三個研究小組最近在數學文獻庫官網上發表了四篇論文，加州工學院天文學家理查德-艾利思是其中兩篇論文的共同作者。他認為科學家們之所以能夠迅速觀測到這些看起來極度遙遠的星系，是因為新相機具有更強的靈敏度和更廣闊的視野。
艾利思說：「我們都認為現在是觀測的黃金時刻，所有的研究團隊都在利用不同的軟體對數據進行獨立的分析，並公開發表研究成果和觀點。」
一個研究小組包括伊林沃思和另一名來自聖克魯斯加州大學的理查德-鮑文斯，他們於9月11日發表了他們的發現。另一個小組包括羅斯-麥克盧爾、蘇格蘭愛丁堡大學的詹姆斯-鄧祿普以及艾利思和他們的同事，他們於9月15日發表了他們的報告。第三個小組由英國牛津大學的安德魯-班克領軍，艾利思也是成員之一，他們於9月15日發表了一篇對哈勃望遠鏡最新觀測數據的分析報告。
觀測者們發現隨著望遠鏡觀測得越遙遠，回溯的時代越久遠，明亮星系的數量顯著下降。巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的哈利-弗格森根據銀河系群星的亮度變化判斷，這種下降可能是星系形成中的共有模式。
德國加興的馬克思-普朗克天體物理研究所科學家西蒙-懷特認為，觀測結果「似乎表明星系形成還處於早期階段」。弗格森和艾利思認為，因為哈勃超深空極其微小，只有天空中月亮在滿月時表面積的1/150，而且第三代廣域相機剛開始拍攝，很難確定觀測結果能在探索早期宇宙其他星系方面具有多大的代表性。
艾利思表示新的發現意味著新的謎團。他的小組判斷，這些遙遠星系正在以非常緩慢的速度形成星體。它們太過渺小，以至於哈勃望遠鏡難以准確分析。在某些情況下，如此緩慢的速度僅相當於每年形成太陽質量的0.25%。按照目前的模式，這樣的速度無法產生足夠的紫外線，而紫外線圖像對於研究宇宙演進具有重要意義。
大爆炸約40萬年後，宇宙明顯冷卻，質子和電子重新形成原子。但是宇宙長期以來都被電離，氫原子再度分裂成質子和電子。很多天文學家斷定來自最古老星系的紫外線引起了原子分裂。
當然，艾利思並不認為這會成為天文學的困擾。也許早期的星體產生紫外線輻射的效率超過我們的想像。也有可能早期星系的紫外線較之此後產生的星系更容易散發出來。懷特則認為還有另一隻可能性，「或許還有許多未被發現的星系在發射紫外線。」隨著新的數據會越來越多，有希望解決這樣那樣的宇宙奧秘。艾利思說：「令人激動的時刻已經到來。」
哈勃太空望遠鏡堪稱世界上最著名的太空望遠鏡，自從1990年開始，哈勃望遠鏡就開始圍繞地球工作，它發回了關於星系最壯觀的一些圖片，科學家們也據此把宇宙的年齡定為137億年，知道了黑洞是大多數星系的中心，他們還監控行星的信息，並發現宇宙正在以更快的速度擴張。哈勃太空望遠鏡「服役」將滿20年，但似乎又煥發了青春。哈勃太空望遠鏡之所以「愈老彌堅」，是因為在今年5月的大修為其增添了新設備。新安裝的廣域相機3號可以觀測到更遠的太空，並在三個光譜范圍捕捉圖像：紫外線、可見光和紅外線。另一個新設備名叫宇宙起源光譜儀，它可以把光線分解，天文學家可以藉此研究宇宙的結構和起源，如星系、恆星和行星是如何形成並發展的。
『柒』 看了生物圈二號,你有什麼啟示
說明了生態系統的復雜性，人類不可能模仿自然建造出穩定的生物圈，只就表明人類只有一個適合生存的環境，也說明物質循環和能量流動是不能模仿的
http://..com/question/116578.html?fr=qrl3
美國建於亞利桑那州圖森市以北沙漠中的生物圈2號是一座微型人工 生態循環系統,因把地球本身稱作生物圈1號而得此名.它由美國前橄欖球運動員 約翰·艾倫發起,並與幾家財團聯手出資,委託空間生物圈風險投資公司承建,歷時8年,耗資1.5億美元.
1991年9月26日4男4女共8名科研人員首次進駐生物圈2號,1993年6月26日走出 ,停留共計21個月,在各自的研究領域內均積累了豐富的科學數據和實踐經驗.來自英國,墨 西哥,尼泊爾,南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實驗人員在對首批結果進行評 估並改進技術後,於1994年3月6日二次進駐,工作10個月後於1995年1月走出.他們在這期間 對大氣,水和廢物循環利用及食物生產進行了廣泛而系統的科學研究. 生物圈2號是世界上最大的閉式人工生態系統.它使人類首次能夠在整體水平上研 究生態學,從而開辟了了解目前地球生物圈全球范圍生態變化過程的新途徑.更為重要的是, 它將作為首例永久性生物再生式生保系統的地面模擬裝置而有可能應用於人類未來的地外星 球定居和宇宙載人探險.
一,概況
佔地1.28公頃的生物圈2號的地上部分為塗有粉劑的立體鋼架構型,配有雙層玻璃 窗板;地面部分為焊接不銹鋼板,並用鋼墊密封.總體積約為180000m3.其內部主要由7種 生態群落區和兩個大氣擴張室(也稱作"肺")組成.此外,還設有能量中心和冷卻塔等設施 .其外觀及有關結構參數如表1和圖1所示.
為了減輕立體結構的負荷,生物圈2號的內部壓力略高於周圍大氣壓.眾所周知,溫 度改變必然導致壓力變化,而這種伸縮中的壓力變化足以破壞玻璃窗板(計算值極易超過kPa ).為了解決這一矛盾,沒有像通常那樣採取抵抗壓力的措施,而是為該圈裝配了兩個稱為" 肺"的體積可變室,以使大氣在恆壓下脹縮.兩"肺"就如同巨大活塞通過密封膜連接在氣 缸上一樣,上下垂直運動距離約達15m.活塞重量產生相對於周圍大氣壓力的內部正壓.正壓 具有兩大優點:不論什麼地方有泄漏,內部大氣就會向外擴散從而保證排除外界污染;活塞的 持續下滑則表明某處出現泄漏.兩"肺"的體積佔到該圈密閉體積的30%.
除上述設施外,其內部還包括分析,醫療,獸醫,監控,維修,鍛煉,影視等室,分布在不同 部位.
與地球生物圈類同,生物圈2號在物質上閉環,通過工程手段禁止它與外界大氣和地 下 土壤進行物質變換.在能量上開環,允許太陽光通過玻璃結構供植物進行光合作用,同時引入 電能供技術系統操作運轉.在信息上也同樣開環,通過計算機系統,電話,攝像,電視與外 界進 行數據信息交換,並通過電視可以與外界工作人員及親屬進行面對面的交談,還可放映電影和 收看商業電視節目.電能及熱控能源從外界通過氣密裝置輸送進來,當進行能量轉移時,不允 許內外流體進行任何形式的交換或混合.
表2 圈內大氣溫度,壓力及重量范圍
生物群落 溫度(°C) 最高 最低 大氣成分 壓力�(kPa) 百分比�(%) 總重量�(kg)
熱帶雨林 35 13 O2 18�10 20�51 31800
熱帶草原/ 38 13 N2 67�51 76�51 103775
海洋/沼澤 CO�2 0�03 0�03 67
沙漠 43 2 H�2O 1�78 2�02 1761
集約農業區 30 13 Ar 0�81 0�92 1782
居住區 35 15 總量 88�24 100�00 139185
生物圈2號的"神經系統"是一個完整的計算機數據採集和控制系統,它是從位 於居住區的指揮室輻射出的微處理機網路系統.這一內部"神經系統"通過信息通路與外界 附近的"飛行控制"樓內的計算中心相聯通.該樓作為分析中心而成為生物圈1號 和2號間獲取分析數據及通訊的主要窗口.居住區內的指揮室通過遍布圈內的5000 多個感測器(每15分鍾記錄一次並讀入無限增長資料庫)能夠有效地控制所有主要的操作參數 ,如溫度,濕度,光強,水流量,pH值,CO�2濃度,土壤濕度,儀器運作狀態等,並能進行 數據感測器及所有報警裝置的狀態顯示.每件裝置均有手動控制開關以防"神經系統"任何 部位的失靈.
盡管整個圈內為熱帶氣候,但由於不同生物群落的冷暖要求不同,因此,各自又有相對獨立的 溫度.由於生物圈2號位於海拔1200m的沙漠上,其外圍大氣壓不是標准壓力101.3 kPa,而僅約為88.2kPa,因此,其內壓只能略高,即為88.24kPa.詳細情況見表2.利用機械 系統模擬地球自然環境,例如製造海洋波浪,潮汐,溪流,瀑布以及按照季節要求控制風, 雨,濕度等,並控制鹽分梯度及營養循環速度和進行海水淡化.
二,生態群落
生物圈2號有5個野生生物群落(熱帶雨林,熱帶草原,海洋,沼澤,沙漠)和兩個 人工生物群落(集約農業區和居住區).它們以地球北回歸線和南回歸線間的生態系統為樣板 ,分別由美英生物和生態學家設計而成.
圈內共有約4000個物種,其中動物(包括浮游,軟體,節肢,昆蟲,魚類,兩棲,爬行,鳥類 ,哺乳等),植物(包括浮游,苔蘚,蕨類,裸子和被子等)約3000種,微生物(包括細菌,粘 菌,真菌,微藻等)約1000種,它們分別來自澳大利亞,非洲,南美,北美等地.
該系統既有高大的樹木(如紅樹),也有矮小的灌木草叢植物,錯落有致,憩靜秀美.各個野生 生物群落中的生境並不一致,它們分別有4,6,4,4,6種生境,如海洋有海灘,淺鹹水湖, 珊瑚礁和海水等4種類型.生物群落間均有相對獨立的生態區將它們互相隔開,例如,熱帶草 原和沙漠間有一簇灌木叢而相對隔離.為了保護各個群落不受環境脅迫,在其周圍種植了耐 性強的植物,例如,熱帶雨林的三周圍是濃密的姜科植物,從而保護內部樹種免遭側面強光照 射,而與海洋的界面間種有竹子來抵禦鹽分滲入.
為了盡量貼近自然環境,該圈中的土壤,草皮,海水,淡水均取自外界的不同地理區間,通過 一定的人工處理再利用.例如,實驗用的海水是將運進來的海水和淡水按照適當比例配製而 成的.
生物圈2號中選擇植物的標准主要考慮動物消費者的生命保障,分類多樣性,物理 參數,植物的可利用程度和美學價值.為了適應達爾文的自然選擇過程,植物種類開始時比 系統能支撐的要多一些,這樣可以補償物種的遺失或滅絕,並最終促進系統的持續穩定.
三,研究范圍與主要結果
首批8名科學家在21個月的密閉人工生態環境中按照各自的研究范圍進行了廣泛,細致,深 入的觀察,記錄,分析,研究項目包括生物地球化學,土壤,水,海洋,"全球"生物量, 農 業,遺傳,生理,營養,醫學,心理以及技術和工程學等內容.本文僅就幾個較為重要的研 究結果概括如下:
1�大氣動力學與大氣泄漏
在微小的閉式生態系統中生物地球化學循環速率顯著加大,這是由於它缺乏地球生物圈所具有的巨大貯存作用以及有機體與無機物的比率大大增加的緣故.即使在生物圈2號這樣大的裝置中,大氣CO2的平均滯留時間僅為1～4天,而地球生物圈中則約為3年.
生物圈2號中濃度為1500ppm的大氣CO2(約為地球大氣CO2濃度的4倍),約相 當於100kg的碳,這一數量與圈內的生物量和土壤中的有機碳相比大大降低,分別為100:1 和5000:1,而地球中的相應比例分別為1:1和2:1.
生物圈2號中CO2的波動范圍為700～800ppm/d,一般為500～600ppm/d,有時會更低,這與季節,晝夜循環和天氣變化導致的光合作用和呼吸作用的動態消長有直 接關系.當光強(光合成光通量,PPF)達到一年的最低值時(16.8mol·m-2d- 1),CO2的平均濃度為2466ppm;相反,當PPF達到最高值時(53.7mol·m-2d-1),CO2濃度則達到一年中的最低值1060ppm.
為了緩沖這一系統在第一年冬季低光照時的高CO2濃度水平,利用一套CO2循環系統首 先將它通過化學反應形成CaCO3,如需要時把後者加熱到950°C便可釋放CO2進入大氣 .4個月間[DK10]約有53880mol(相當於9450ppm)的CO2通過定期使用這一物化系統以CaCO3的形式沉積下來.這一沉澱可以間接說明約1%大氣O2的下降(通過有機碳氧化和隨後的CaCO3分離).相反,1991年12月用來補償大氣泄漏的10%外部大氣的加入影響較小,CO2濃度暫時下降了200ppm,即為每天正常變化的1/3.
CO2的濃度升高可導致海水酸度增加.為了避免此現象發生,在海水中分期加入碳酸鈉和 碳酸氫鈉,這樣可以保持pH值在7.7以上.
表3, 生物圈2號一年內總的農業生產量(kg) 蔬菜: 菜豆8,甜菜葉273,甜菜根308,胡椒13,胡蘿卜88,辣椒63,甘藍83,黃瓜17,茄子155,羽衣甘藍11,生菜90, 洋蔥107,Bok choy12,雪豆1, 南瓜籽8,西葫蘆287,Swiss Chard58,甘薯葉64,番茄288,冬瓜261;糧食:水稻196,高粱131,小麥113;澱粉類蔬菜: 白薯198,甘薯1335, Malanga84,薯蕷20;高脂肪豆類:花生24,大豆14;低脂肪豆類:蠶豆63,豌豆15 ;水果:蘋果1,香蕉1024,無花果39,番石榴41,金柑4,檸檬10,酸橙4,柑桔6,番木瓜639;動物產品:山羊奶407,山羊肉8,豬肉35,魚10,蛋6,雞肉8,總計6630 .
氧氣動力學令人困惑不解.1991年9月到1992年6月間,生物圈2號中氧濃度從20.51%下降到16.95%,到1993年1月中旬時則為14.5%.基於醫學忠告,1992年6月後的幾個星期 在圈內不斷輸入純氧,使其濃度回到19%.O2濃度下降主要發生在密閉後的前4個月,此時為18%,1 9 92年4月以後,O2濃度則以每月0.25%的線性水平下降.O2濃度下降的真正原因並不十分清楚,利用幾種方法的氧氣動力學研究仍在進行,包括研究圈內氧同位素的分布.
生物圈2號氣密性非常高.根據泄漏率和壓力間的關系推知,年泄漏率為6%,而根據標記微量氣體(SF6)逐漸稀釋的測量結果證明,年泄漏率不超過10%.在最初的4個月中(19 91年9～12月),大氣泄漏約10%,相應的外界氣體於1991年末一次性注入.其它閉式人工生態系統(如肯尼迪航天中心製造的生物量生產艙)每天的泄漏率就在1%～10%之間 .
2,食物生產與廢物處理
生物圈2號中的農業系統必須滿足3個主要要求,即無污染,集約型和可持續性.空間生物圈風險投資公司和其農業區的主要顧問亞利桑那大學環境研究實驗室,起初試驗水培和氣培的種植技術,最後由於種種原因而不得不轉向以土壤為基礎的農藝技術.原因之一就是水培必須依賴於化學營養液的輸入,而這在空間是難以解決的.另外一個原因是如果沒有能力做堆肥或利用植物/微生物系統進行廢水再生,那麼促使動物和人的廢物及作物不可食生物量部分等循環利用的相關問題就更難以解決.此外,堆肥或沼澤廢水處理系統較濕氧化或焚化等物理系統更省能.
集約農業區共有50種150個品種,每輪種植約30種,主要有糧食,蔬菜,水果,此外還有飼養動 物和魚(稻田中養殖),動物飼料包括苜蓿,象草,水風信子及各種農作物(利用其不可食生物 量),見表3和圖2.
圖2 生物圈2號集約農業區的部分作 物生長情況
密閉後建立的農業系統平均提供8人80%的營養需要,包括穀物,豆類和蔬菜,但密閉後的前幾個月需食用密閉前種植的食物(其餘20%的營養需要).由於圈內缺乏紫外線輻射,因此,必須補充維生素B12和維生素D.肉類很少,蛋每人每周平均一個.前10個月的平均食物熱量卡值限制在2000Cal/d(1Cal合4.18J),後來增加到2200Cal/d.食用前,食物均進行了稱重和記錄.
農業區內不使用殺蟲劑,而是利用有益昆蟲和噴霧器(如肥皂水和硫磺,芽孢桿菌)來控制病蟲害的發生.廢物循環是把動物廢物和植物不可食生物量做成堆肥,並利用水生植物鹹水湖系統進行"進駐人員"廢水處理.利用"土壤床反應堆"降低微量氣體的積累.使用大氣水分冷凝系統提供飲用水.
3�物種種群的動態變化
野生區域內的植物生長旺盛,前9個月生物量就增加了60%～75%.在熱帶雨林,樹冠龐大茂 密,相連成蔭,因而抑制了小型植物,尤其是肉質植物的生長.沙漠中的多年生草本植物生長 迅速,這也證明乾旱條件下沙土有利於多年生草本的生長.
野生種數量起初有所下降,其中植物不到10%,陸地動物和昆蟲不到30%,海洋種約為10%～20%.當食物網更為一體化且株冠成熟後,物種遺失的數量則減慢,且許多動植物在此時期 均有不同程度的繁殖.自從建立了生態系統後,人就作為主要捕食者來控制雜草和病蟲害發 生並保持生物多樣性.如果沒有人的直接干預,在生物圈2號的初期運轉期間,生物 多樣性必然會下降.
4�生理,營養及醫學試驗
生物圈2號中生產的食物基本上能滿足"每日推薦飲食配額"(RDA)的需要,但沒有什麼剩餘.進駐人員自從密閉後體重減輕了約10%～20%,這是對新環境初時不適應的結果.1992年4月後,體重不再下降,有人甚至還胖了一些.這種低脂肪,低熱量,富營養的食物可以顯著降低膽固醇(從平均值約195降到125),血壓,白細胞數量和血糖含量.以前對小鼠的試驗也有類似結果,並證實因此而可以延緩衰老,增加壽命.
上述下降後的氧濃度相當於海拔2900m處的O2分壓,通過不斷監測紅細胞數量,形態及其生理生化指標和呼吸率等則可獲知低O2濃度對健康產生的不良影響.一旦O2濃度繼續下降時,可望能適應相當於海拔4600m處的O2分壓.此外,在圈內的人和動物間,沒有發生傳染性疾病.
四,結束語
大量證據表明,火星土壤和月球表土經過一定的生物和化學技術處理後可以用作潛在的植物栽培基質,這樣就使得生物再生式生命保障系統在空間居住地的應用比需要地球資源的裝置要經濟得多.但是到目前為止,在生物再生式生命保障系統中很少有以土壤為基礎的技術實驗 .生物圈2號是第一個建成並運作的以土壤為基礎的生物再生式生命保障系統.因此,有關其操作性能的數據對應用於空間的類似系統是非常有用的.
生物圈2號無論從規模,技術難度和復雜程度,以及所取得的效果來看,均堪稱人類科學史上的一大傑作,受到國際上的普遍關注與贊賞.但近來也遭到某些公眾的嚴厲批評 .
引起公眾非議主要是由於主客觀兩方面的原因:(1)商業投資造成遊人絡驛不絕,給人一種缺 少科學嚴肅性的印象;(2)遇到嚴重的陰雨天氣和病蟲害,造成欠收,開始時曾出現大氣泄漏;(3)人們對他們的科學試驗活動了解不多;(4)理論和實踐經驗不足;(5)行政管理不善,導致可以做的而沒有去做.
生物圈2號與其100年的設計壽命相比,現僅處於搖籃時代,出現這樣那樣的問題和異議均在情理之中.只要不斷總結經驗,汲取教訓,勤於實踐,勇於探索,一定能夠取得豐碩成果.向宇宙進發可以看作是人類要生存下去不可避免的問題.欲在那裡建立居 民區,必 須開發生態生命保障系統,創造一個舒適的小地球樣環境,從而為未來的太空人提供品種多樣,營養豐富的食品以及氧氣和水,並將CO2,廢水和廢物等再生為有效資源而重復利用 .生物圈2號恰恰能夠教給人們這一本領.此外,通過了解其中:(1)生態系統逐漸 成熟的結果;(2)處於各種脅迫環境中的部件的穩定性;(3)遺傳種群的連續性;(4)生物地球化 學的循環作用,可望為每況愈下的地球生態系統找到出路.
被視為反面教材的生物圈2號現狀如何 它還是"奢移的偽科學嗎" 美國石油大王所投的巨資是否打了水漂
生物圈2號,你還好嗎
若干年前,在美國亞利桑那州的沙漠中再造一個"迷你地球"的實驗失敗後,耗資2億美元的"生物圈2號"一時間成為笑柄,甚至被斥之為"奢侈的偽科學".直到今天,生物圈2號仍然被很多人看作是藐視自然的反面教材.然而,或許很少有人注意到,這些年來生物圈2號正在悄悄發生變化:它吸引了大量遊客和學生,成為一個絕佳的旅遊勝地和教育基地;尤其重要的是,它漸漸贏得了科學界的尊重,成為一個非常難得的關於全球氣候變化效應的研究中心.
"奢侈的偽科學"
曾經有人提出過一個看似天方夜譚的設想,在我們生活的地球上再造一個"迷你地球",探求人類在這個現代"南泥灣"之中自給自足,以及未來在月球或火星上建立生存空間的可能性.美國得克薩斯州的石油大王愛德華·巴斯為此憧憬不已.
從1984年到1991年,巴斯個人出資2億美元,在美國亞利桑那州圖森市以北的沙漠中建起了"生物圈2號".生物圈2號佔地13000平方米,彷彿一個巨大的溫室,雨林,沙漠,草原和海洋應有盡有."生物圈1號"是我們生活的地球,顧名思義,生物圈2號就是一個"迷你地球".
1991年9月26日,生物圈2號迎來第一批志願者,4男4女開始了為期兩年,與世隔絕的生活.盡管這些居民事先花去幾年時間接受了工程,農業等方面的良好培訓(其中一位甚至接受了牙科訓練),擁有每年耗資百萬美元的技術支持,各種各樣的災難仍然接踵而來:各種動植物大量死亡,蟑螂和螞蟻卻兒孫滿堂;更為糟糕的是,到了1993年1月,生物圈2號內的氧氣含量從21%下降到14%,不得不從外界補充氧氣,自給自足的幻想徹底破滅.
實驗失敗了.經過短暫的休整,生物圈2號又迎來了第二批居民.5男2女住了個半月後,由於笑氣(N2O)積累過多,在1994年9月17日被迫離開,實驗再度以失敗告終.打那以後,再也沒人在生物圈2號中過日子了.
一個"烏托邦"式的科研計劃宣告破產.生物圈2號遭到了一些人無情的嘲笑,有人甚至斥之為"奢侈的偽科學".
當然,生物圈2號也使人們更加明白一個看似淺顯的道理:"目前地球仍然是人類的惟一家園."不僅如此,它還在不經意間給人們留下了一些佳話.
生物圈2號稱得上是一個"小聯合國",居民分別來自美國,英國,墨西哥,尼泊爾等7個國家.在這個"小聯合國"里,培育出了愛情之花.實驗結束幾個月後,兩批居民中分別有一對結成伉儷.這或許應了一句古話:患難見真情.
另外,由於糧食歉收,生物圈2號的居民不得不控制飲食.結果第一批居民中的4名男性體重平均下降18%,4名女性體重平均下降10%,膽固醇的平均值由195下降到正常值125,使得這些平常為減肥而痛苦不已的人平添一份驚喜,真可謂無心插柳柳成蔭.當時的一位居民,加利福尼亞大學洛杉磯分校的羅伊·沃爾福德教授甚至繼續維持當時的食量,"因為那樣有助於健康".
走出烏托邦
痛定思痛,巴斯決心調整生物圈2號的定位.於是,他求助於哥倫比亞大學的科學家,看看用2億美元打造出來的生物圈2號到底能做些什麼.
1996年1月,巴斯乾脆把生物圈2另交給哥倫比亞大學打理,並投入4000萬美元作為今後5年的改造和運行費用.經過一番考慮,哥倫比亞大學計劃把生物圈2號改造為一個致力於地球系統科學的研究中心,同時請來威廉·哈里斯擔任新的負責人.哈里斯曾在美國國家科學基金會工作多年,是一位管理大型科研項目的高手.
其實,建造生物圈2號的2億美元並不像一些媒體所說的那樣"全打了水漂".就拿容量高達378萬升的人造海洋來說,無疑是研究海洋科學的一個很好的平台.這大概也是哥倫比亞大學和哈里斯願意接手爛攤子的原因之一.
處於轉型期的生物圈2號,首先迎來的是痛苦和迷惑.關於生物圈2號究竟可以派上什麼用場,科學家們就出現了分歧,有人希望把生物圈2號打造成一個生物多樣性的研究中心,有人則希望著力於全球變化效應研究.再加上技術方面存在的困難,轉型計劃一度受挫,士氣因此大受影響,一些科學家先後離開了生物圈2號.
有道是,峰迴路轉.兩年後,人造海洋終於"濺起了一些水花".發表在1998年2月13日美國《科學》雜志上的一篇論文稱,隨著生物圈2號內溫室氣體二氧化碳含量的增加,人造海洋中珊瑚的生存受到了威脅.
這樣一篇論文,對外行來說或許沒什麼大不了的,對生物圈2號來說卻大概算得上一個轉折點.在全球變暖日益受到國際社會高度重視的今天,那篇論文清楚地表明:生物圈2號恰恰是研究全球變暖如何影響生態系統的一個理想平台.
2001年4月,世界著名植物學家貝瑞·奧斯蒙德接替哈里斯領銜生物圈2號.生物圈2號研究中心的林光輝博士告訴本報記者,目前已有多項與全球氣候變化有關的研究項目正在生物圈2號開展,吸引了不少世界一流的科學家.
新的夢想
生物圈2號昔日失敗的陰影正在逐漸消失,全新的形象也逐漸樹立起來.
據林光輝博士介紹,2001年12月,在生物圈2號召開了一次有世界各國科學家和美國能源部官員參加的學術會議.與會專家對生物圈2號過去5年的科學研究成果做出高度評價,也提出了未來的研究計劃.
如今,生物圈2號已成為哥倫比亞大學手中的一張王牌."我們的目標是,將生物圈2號發展成對地球系統的科學,政策和管理事務進行教育,研究和交流的首選."該校副校長邁克爾·克羅說.與當初那個受人嘲笑的目標相比,這個目標更為務實,但同樣是野心勃勃.
由於生物圈2號過去5年的表現得到了各方的認可,合同期滿後,哥倫比亞大學又與巴斯續簽了10年.哥倫比亞大學董事會決定從2001年到2005年投入2000萬美元,巴斯也表示要追加3000萬美元.
當初曾被人譏諷為不懂科學的巴斯,對科學研究可說是"仁至義盡".在2002年1月的《科學美國人》雜志上,哥倫比亞大學的格麗特·霍洛韋撰文稱,到2010年,巴斯很可能最終以象徵性的100萬美元,將生物圈2號及周圍100公頃土地賣給哥倫比亞大學.
歷經風雨的生物圈2號,它究竟會給人類的生活帶來什麼 新的夢想會實現嗎 新的努力會再次遭受失敗嗎 或許,洛克菲勒大學喬爾·科恩和明尼蘇達大學戴維·蒂爾曼的話能給我們以信心.
這兩位科學家認為,生物圈2號與哈勃望遠鏡有某些相似之處.耗資巨大的哈勃望遠鏡剛剛上天之時,由於所拍照片模糊不清而備受批評,但時至今日它已成為天文學研究不可或缺的重要工具.同樣地.生物圈2號也有望在今後成為人類進一步認識地球的重要基地.
在科學研究上,恐怕沒有人能夠保證,只要有投入就一定會有回報,古今中外都不乏數以億計的投資有去無回的實例.問題在於,我們是否明白科研計劃失敗的真正原因,是否真正理解"失敗是成功之母".生物圈2號的今昔,為我們提供了一個極好的範本.
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