师：同学们好，今天我们要学习的内容是北师大版第16章第二节《浩瀚的宇宙》和第三节《能源危机与希望》。“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星”，这首歌同学们从小就会唱。布满夜空的繁星、移动的行星、变化的月相、浪漫的流星雨，这些从小就能看到的自然现象，让我们对神秘的宇宙充满想象与期待。从人类祖先第一次仰望星空，惊叹于其中的玄妙时，人们就开始试图破译日月星辰等天体现象的奥秘。古人认为，“天圆如张盖，地方如棋局”，天像一个半圆的球盖在地上，地面方正平直，像棋盘一样承载着天。到了16世纪，波兰学者哥白尼认为太阳是整个宇宙的中心。从18世纪后半夜开始，天文学家们用各种望远镜对宇宙中的天体进行了系统观测，这让我们不仅认识到太阳不是宇宙的中心，而且有能力对宇宙的生成和演化做出一些说明，人类从此踏上了揭示宇宙之谜的科学之旅。
对无法探知的领域，我们总是怀着好奇心，对宇宙也不例外。宇宙内部究竟是什么样子呢？宇宙非常辽阔，运行着数不清的天体，还有各种气体和尘埃。天文学家发现宇宙中有数以万计的星系，每个星系都包含10亿颗行星，这说明宇宙中分布着数不清的物质。虽然宇宙中有以亿为单位的星体，但由于它异常辽阔，大量星体和其他物质显得微不足道。科学家认为，每立方米的空间仅仅只有两三个原子。宇宙的形状未知且无形，它时刻都在变化，这也是人类的一个未解之谜。
我们居住的地球，是浩瀚宇宙中太阳系内的一颗行星。太阳系的中心天体是太阳，它是一个半径约为7×10?千米、表面温度达6×103开尔文的恒星，其核心温度高达1.5×10?开尔文。太阳系中有8颗行星，它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。这些行星的赤道半径以及和太阳间的距离等数据，同学们可以看课本第200页的表格。以前的一些科学资料里会提到太阳系内有九大行星，第九颗行星在最外侧，它叫冥王星。但在2006年8月24日的会议上，冥王星从九大行星的队列中被除名，降级为矮行星。具体原因，感兴趣的同学可以阅读第200页的“科学窗”。现在我们知道，地球在太阳系内，而太阳系则在宇宙中一个较小的星系里，这个星系叫做银河系。它是由无数星体组成的庞大天体系统，直径约为10万光年，最大厚度约1万光年，看起来像是一个中间凸起、四周扁平的铁饼。在北半球，一年四季都能在夜空中看到银河星带，七八月份观测夜空时，银河星系正好位于天顶，尤其明显。感兴趣的同学可以在能见度较高的夜晚瞭望星空。
我们的银河系有1000亿到4000亿颗恒星，中心是一颗超大质量的黑洞，所有恒星都围绕着这个超大质量的黑洞旋转。银河系有五条主旋臂，每条悬臂之间的距离大概是2500光年，它们分别是英仙臂、猎户臂、人马臂、矩尺臂和半人马臂。如果把银河系比作一个城市，我们太阳系处在“二环”，也就是处在猎户臂上，这个位置正好属于银河系的宜居带，距离银河系中心大概2.6万光年，而银河系直径约为10万光年。我们的太阳系绕银河系中心旋转一周的时间约为2.7亿年。目前太阳系已经诞生46亿年，已经绕着银河系中心转了17圈。太阳系上次在这个位置的时候，地球上诞生了恐龙，这次又诞生了人类，那么下次又会诞生什么新物种呢？
银河系之外还有数以十亿计的类似星系，人类肉眼可见的最远天体仙女座河外星系就是其中之一。它跟银河系相距220万光年，也就是说我们现在在夜空中观测到的是220万年前的仙女座星系，正所谓“一眼万万年”。
我们对宇宙的这些了解，是天文学数千年发展的结晶，是世世代代天文学家和天体物理学家历经艰辛、上下求索的结果。探索宇宙的奥秘，是世代天文学家从未停止过的追求。据史料记载，我国早在公元12世纪就产生了喷气推进火箭，可看作是最早的飞行器。明朝的万户是世界上第一个试图利用火箭飞天的人，他把47个自制火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力飞向天空，然后利用风筝平稳着陆。很不幸，火箭爆炸，万户献出了生命。虽然他失败了，但他是全世界想利用火箭飞行的第一人，值得我们自豪和骄傲。
时间来到1903年12月17日，奥维尔·莱特爬进一架重272公斤的飞行器，并在美国北卡罗来纳州的小鹰镇进行了人类历史上第一次有动力的、持续的可操作飞行。1931年5月，德国科学家领导的宇宙航行协会成功实验了欧洲第一枚液体火箭，这使人类飞出地球成为可能。1957年10月4日，前苏联宣布成功把世界上第一颗绕地球飞行的人造卫星送入轨道。1961年4月12日，前苏联发射第一艘载人飞船“东方1号”，著名宇航员加加林成为在宇宙中遨游的第一个地球人。
1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗走出“阿波罗11号”飞船的登月舱，在月球表面留下人类足迹，成为人类踏上月球的第一人。他说：“对于个人而言，这不过是小小的一步，但对于人类而言，这是一个巨大的飞跃。”中国的航天事业始于1956年，由著名科学家钱学森向中央提出建立中国国防航空工业的意见。1956年10月，钱学森组建中国第一个火箭与导弹研究机构。1970年，“东方红一号”送入太空。1975年，中国发射了一颗返回式人造卫星，第一次实现了人造卫星收放自如。1981年，中国独立掌握一箭多星的发射技术。1999年，中国第一艘无人实验飞船成功发射。2003年，中国成为世界上第三个将人类送上太空的国家。
2007年，“嫦娥一号”用相机揭开了月球表面神秘的面纱。2008年，“神舟七号”完成空间出舱活动。2010年，“嫦娥二号”探测月球环境。2012年，“神舟九号”和“天宫一号”实现载人对接。2013年，“嫦娥三号”成为中国第一个月球软着陆的无人登月探测器。2018年，“嫦娥四号”带着“玉兔二号”来到月球背面，开启月球探测新旅程。2019年，“长征十一号”首次完成海上发射。2020年11月，“长征五号”成功将“嫦娥五号”送入地月转移轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。2021年6月，“长征二号”送入太空。同学们，看到中国航天事业一步一步走向高峰，有没有一种自豪感油然而生？说到我国航空航天，有些名词同学们应该耳熟能详，比如说“天宫”“神舟”，接下来我们通过一个短片来了解一下。
相信大家对很多名字早有耳闻，像“神舟”“天舟”“天宫”“天河”，还有“问天”“梦天”等等。今天发射这个，明天对接那个，它们到底有啥区别？都是干什么的？今天我们就来聊聊中国自己的空间站。从上世纪90年代开始，中国就制定了载人航天工程的三步走战略。第一步是先能够发射载人飞船，可以将航天员安全地送入近地轨道，并且能够使其安全返回地面。随着2003年我国首位航天员杨利伟安全返回，第一步计划顺利完成。第二步除了要把更多的人送上天外，还要送更多的东西上去。同时，航天员的出舱行走以及实现飞船和空间舱的对接将是这一阶段的重点工作。随着2019年“天宫二号”空间实验室任务圆满结束，第二步计划也顺利完成。第三步，也是最后一步，就是要在太空建立永久性的空间实验室，航天员和科学家可以自由往来于地球和空间站，并进行较大规模的空间科学实验。随着去年航天员们顺利进驻核心舱并开启长期驻留时代，目前这最后一步也已接近尾声。这三步简单来说，就是先搞定送人上去这个核心问题，再扫除建立空间站存在的主要技术障碍，最后剩下的就只是搭建问题了。虽然听起来简单，但载人航天作为一项巨大的系统工程，一路走来历尽艰辛。从1992年正式批复，到1999年第一次成功发射，光起步就花了7年时间。不过这也是具有里程碑式的重要一步，第一艘被送上天的飞船就是大名鼎鼎的“神舟一号”。注意，这里“舟”不是“神州大地”的“州”，而是“赛龙舟”的“舟”，也就是船的意思，所以“神舟”对应的就是载人飞船。
当然，“神舟一号”作为第一艘载人飞船，主要是试验性的。第一艘把真人送上去的是后来2003年的“神舟五号”。此后发射的“神舟”飞船几乎每艘都会把两到三人送入太空。从1999年的“神舟一号”到2013年的“神舟十号”，“神舟”飞船几乎保持着每一到两年就发射一艘的速度。搞定了载人飞船，下一步该考虑建空间站的事了。
2011年9月29日，中国第一个空间实验室“天宫一号”发射升空。从“天宫”这个名字可以看出，它代表的就是未来中国在太空建设的空间站。“天宫一号”更像是未来空间站的一个demo，主要是为了尝试与“神舟”飞船的交会对接，以及保障航天员能够进行短期驻留，为日后建造真正的空间站积累经验。
在“天宫一号”发射5年后，2016年“天宫二号”成功发射。除了具有“天宫一号”的能力外，“天宫二号”还有个更重要的任务。先前通过“天宫一号”我们已有了对接载人飞船的能力，现在通过“天宫二号”，我们要开始尝试对接货运飞船。早在“天宫一号”发射一年后，货运飞船就已进入初期研制阶段。同样在“天宫二号”发射一年后，第一艘货运飞船“天舟一号”发射升空。和“神舟”的“舟”一样，“天舟”的“舟”也是一艘船只，不过“神舟”是送人的，而“天舟”是拉货的。有了运货的“天舟”飞船，中国航天开始正式迈入空间站时代。
随着2019年“天宫二号”退役，原计划继续发射的“天宫三号”计划被取消。不过两年后，迎接我们的直接是中国空间站的重要组成部分——“天河”核心舱。至此，中国人自己的空间站“天宫空间站”正式进入组装建造过程。2021年5月，“天舟二号”货运飞船和“天河”核心舱成功对接。所谓“兵马未动，粮草先行”，这次对接，“天舟二号”为今后航天员的入驻带来了各种物资和设备。此后“神舟十二号”正式带航天员入驻核心舱，“神舟十三号”更是开启了航天员的长期驻留时代。目前的“天宫”空间站主要还只是个核心舱，未来还会在上面对接两个实验舱组成梯形结构。