1．从幻想到科学
嫦娥奔月
人类很早就有登上月球的梦想了。相传在远古时候，天上有十个太阳同时出现，晒得庄稼枯死，民不聊生。一个名叫后羿的英雄，力大无穷。他同情受苦的百姓，登上昆仑山顶，运足力气，拉开神弓，一气射下九个太阳，并严令最后一个太阳按时起落，为民造福。后羿因此受到百姓的尊敬和爱戴。后羿有个美丽善良的妻子，名叫嫦娥。后羿除传艺狩猎外，终日和妻子在一起，生活过得美满幸福。人们都羡慕这对恩爱夫妻，不少志士也慕名前来投师学艺。有一个心术不正的逢蒙，也跟着学艺的人混了进来。一天，后羿到昆仑山访友求道，巧遇由此经过的王母娘娘，便向王母求得一包不死药。据说服下此药，即刻就能升天成仙。然而后羿舍不得撇下妻子升天，就把不死药交给嫦娥珍藏起来。嫦娥将药藏进梳妆台的百宝匣里，不料被逢蒙看见了，他想偷吃不死药自己成仙。三天后，后羿率众徒外出狩猎，心怀鬼胎的逢蒙假装生病，留了下来。待后羿率众人走后不久，他便手持宝剑，闯入后羿家中，威逼嫦娥交出不死药。嫦娥为避免不死药落入贼人之手，转身打开百宝匣，拿出不死药一口吞了下去。嫦娥吞下不死药后，身子立时飘离地面，冲出窗口，轻飘飘地飞上天去。由于她十分牵挂自己的丈夫，便飞落到离人间最近的月亮上成了仙。
万户
自从嫦娥在月宫上成仙后，月宫对人们的诱惑力更大了，人们登月的欲望也更加强烈。唐代诗人刘禹锡就曾在诗中写道：“少君引我升玉坛，礼空遥请真仙官。云輧欲下星斗动，天乐一声肌骨寒。”他说他曾在道人李少君的引导下，游览了月宫，听过仙乐。但具体的登月过程，他没有写。
弯弯的月亮
唐人张读在《宣室志》中，讲了一个周生登月的故事，就比这具体得多。故事中说，唐代大和年间，有个叫周生的人，跟人学成了道术。在一个中秋之夜，他跟客人一起饮酒赏月。当时明月当空，月色皎洁。周生一时高兴，便对客人说，他能登上月宫，摘一块月亮回来。说罢便取来两条长绳和几百根筷子，做成一架天梯，然后登上天梯前往月宫取月。不一会儿，只觉天昏地暗，空中一片漆黑。正在大家疑惑之时，周生回来了。他说摘下的月亮就在他的衣襟中，边说边从怀中取出一块直径寸余的小月亮。这块小月亮一拿出来，便寒光四射，满室生辉，室内明亮得如同白昼，吃顿饭的工夫方恢复正常。
认识真正的月球的表面
这位周生在一千多年前便想到架梯登月，这想象实在大胆而又奇特。如果说以前登月还只停留在神话想象阶段的话，那么到了明代，人们登月就进入了实践阶段。而最早的登月实践者，就是明代的木匠万户。据记载，明朝初年，有个叫万户的木匠，很喜欢钻研技巧，尤其对技术发明特别痴迷。他从军后，改进过不少军队里的刀枪车船。 万户的高超本领是在明王朝同瓦剌的战事中被发现的。同样对兵器制造很有研究的明朝大将军班背认为，正是因为万户对武器的改良，才使得战争取得根本性胜利，所以他奏请朝廷，让万户到兵器局供职。当时火药、火箭已开始用于军事，所以万户本该大有用武之地。
可惜的是，和万户相交甚笃的班背将军因得罪右中郎李广太等奸臣被革职，幽禁在拒马河上游的深山鬼谷中。为了从深山里营救出好友班背将军，聪明的万户决定造一只“飞鸟”。然而没等“飞鸟”造成，班背就被政敌杀害，救人的计划落空。失去了知己的万户开始厌恶官场和人世间的生活。他开始谋划着逃离这是非不断的官场和人间，决定到月球上去生活。
在那个人类对自然界的认识还很肤浅的年代，木匠出身的万户甚至设计出了一份很详尽的科学理论计算报告。他认为按照当时的火箭技术，再加上风筝原理的帮助，他一定能飞到月亮上去。为了实现自己的理想，同时也为了实现班背将军的遗愿，万户开始潜心研究班将军遗留下来的《火箭书》，并用自己的知识给予完善，造出了各种各样的火箭。然后他又画出“飞鸟”的图形，众匠人按图制造出了“飞鸟”，准备登月。一个月明如昼的夜晚，万户带着人来到一座高山上。他们将一只形同巨鸟的“飞鸟”放在山头上，“鸟头”正对着明月……万户拿起风筝坐在鸟背上的驾驶座位——— 椅子上。他自己先点燃鸟尾引线，一瞬间，火箭尾部喷火，“飞鸟”离开山头直向前冲去。接着万户的两只脚下也喷出火焰，“飞鸟”随即又冲向半空。 结果可想而知。后来，人们在远处的山脚下发现了万户的尸体和“飞鸟”的残骸。 万户登月虽然没能成功，但他的大胆探索和为科学而献身的精神却受到人们的广泛赞扬，万户被认为是人类航天登月的鼻祖。20世纪70年代的一次国际天文联合会上，月球上一座环形山被命名为“万户山”，以纪念这位“人类第一个试图利用火箭飞行的人”。
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中国古代火箭
中国古代火箭有箭头、箭杆、箭羽和火药筒四大部分。火药筒外壳用竹筒或硬纸筒制作，里面填充火药，筒上端封闭，下端开口，筒侧小孔引出导火线。点火后，火药在筒中燃烧，产生大量气体，高速向后喷射，产生向前推力。其实这就是现代火箭的雏形。火药筒相当于现代火箭的推进系统。锋利的箭头具有穿透人体的杀伤力，相当于现代火箭的战斗部。尾端安装的箭羽在飞行中起稳定作用，相当于现代火箭的稳定系统。而箭杆相当于现代火箭的箭体结构。
2．航宇时代的到来
飞机使人类进入航空时代；火箭使人类进入航天时代。被“现代火箭技术之父”戈达德称为“空中仙女和优美的舞蹈家”的火箭，拉开了人类航天序幕，从此人类进入了航宇时代。
1957年10月4日，人类进入航天时代。苏联科学家成功地发射了一个金属球，它用一颗火箭冲破地球吸引和大气阻挡，停留在地外空间，不停地绕地旋转。报纸上报道：“从苏联领土上成功地发射了世界第一颗人造地球卫星。……运载火箭使卫星具有大约每秒25000英尺的速度。“卫星正以椭圆形轨道绕地球远行，在日出和日落时，可以用最简单的光学仪器观察到卫星的航行。根据目前借助直接观察而进一步校正计算，卫星将在离地面高达500英里上空飞行。轨道平面同赤道平面的倾角是65°。“1957年10月5日，卫星将两次通过莫斯科上空。……卫星为球形、直径约22.8英寸，重184磅。卫星上安装有两架无线电发射机，以便持续不断地发射出无线电信号。”以上是苏联塔斯社的报道摘录。这颗卫星就是“卫星一号”或称“旅行者一号”，它其实是一个空心的球，什么都没有，只有一个能发射电码的发报机和最简单仪器。这时，美国可着了急了。航空竞争从很大程度上看是军事和国威的竞争。在空间竞争的第一阶段，美国就落败了，岂不太丢面子了吗?随着世界各地的收音机和电视机都收到那神秘的“嘟嘟”声，到人们真相大白之时，美国党政要员的心也被嘟嘟声搅得心神不宁。20世纪以来，美国人第一次感到抬不起头来。各大首脑急急布置，迎头赶上。谁知话音未落，1957年12月4日，苏联又发射了一颗卫星，这一次重达500千克，而且竟然装了一只活的生物——小狗“莱伊卡”。
火箭之父——戈达德
美国人不甘落后，急匆匆试验，欲发射一枚先锋号。但是“先锋”出师未捷，在卡纳维拉尔角，升空不到2米，一声巨响，七零八落。1958年1月31日，由美国陆军的导弹顾问冯·布劳恩教授设计的“丘比特-C”型火箭将美国的第一颗人造地球卫星送上了天。这使得美国稍稍挽回了一些面子。但是苏联明显是这一阶段的胜利者，因为美国人的卫星又小又轻。我们也看到美国雄厚的科技实力。这些竞争的前身就是大战中火箭的研制。冯·布劳恩是德国一个富裕的地主家庭后裔。他的家人曾经因为他愿意献身火箭研究而感到很不满意。1932年，他被任命为德军火箭研究计划的第一助理。德国的“皮奈蒙德工程”就是火箭的军事研究。所谓V-2号弹就是二战令人恐慌的新式火箭。然而，冯·布劳恩曾一度被纳粹逮捕并警告，因为他“一直研究航天飞行，而不是发展武器。”后来，冯·布劳恩加入美国国籍，成为主要的火箭负责人之一。本来在1955年，美国总统艾森豪威尔宣布美国计划发射人造地球卫星，作为对将于1957年7月1日开始的国际地球物理年的一项重大贡献。
月球1号
美苏竞争，苏联紧接着宣布也于1957年发射。两国默默研制，没想到在人们拭目以待的时候，苏联走在前面，赢得了宣传上的大胜仗。1958年3月15日，苏联发射第3颗人造卫星；美国随即发射第2颗即“先锋1号”。接下来苏联一直领先，回收技术也不断精确。1960年，苏联发射了月球卫星，在这之前苏联的卫星有一颗已经撞在了月球上。1960年8月15日，苏联将载有两条狗以及一些植物的“太空舱2号”回收。1960年，苏联发射了第一颗气象卫星。自此之后，苏、美以及其他国家的卫星任务日益复杂。有军事卫星、气象卫星、地质考察卫星、传播信息卫星。人造地球卫星可以观测到植物生长区、融雪、矿藏甚至森林大火。气象卫星可以很好地观测台风，特别适合观察大海与荒漠。通讯卫星可以传播数万千米之外的电视节目。
自从1959年以来，苏联的“月球1号”成为第一颗太阳系人造行星；1970年“月球16号”在月球着陆，收集土样；同年“月球车1号”从地球摇控的月球车在月球着陆，美国也研制了火星、月球探测器，为人类进一步走向太空打开一条通路。发射卫星这只是航空时代的一个基础技术，人类真正的梦想是冲出地球。美苏竞争中，美国一直稍稍落后于苏联，这已经使它很着急了，甚至开始从根本教育制度找原因。顺便说一下，这使得美国对科技的重视大大增加，使它受益不少。
1961年，美国正苦苦追赶苏联的时候，又一件事情发生了：苏联宇航员加加林少校驾驶着“东方1号”飞上了太空，在327千米的高空上，他渐渐地适应了失重情况，并完成了各种科学实验。太空漫步不再是梦想。1961年4月21日上午9时7分到10时25分，加加林开始返回太空。离地面7700米时，加加林与座椅一起弹出，成功地落地，实现了人类第一次太空飞行。美国总统肯尼迪说：“看到苏联在太空比我们领先一步，没有人比我们更泄气了。……无论如何，加加林的飞行终止了人是否能在太空生存的争论。”美苏两国均加紧实验，不断有宇航员进入太空，漫步遨游。在卫星的基础上，宇宙飞船使人类有了太空列车。1969年，人类成功登月。现在，飞船与卫星可以被设计成各种尺寸和形状，以便完成各种特定的科学任务。它们并不都是金属球状的，有的像地窑，有的是圆柱状，进入宇宙空间后，由于它的太阳能翼板、天线和其他部件都将从卫星主体上伸展出去，所以形状也会更复杂。五六十年代开始，人们一边发展载人研究，一边发展无人探测技术，都取得丰硕的成果。例如小型的天文台，资源分析中心，实验室。美国的空间技术从登月开始超过了苏联。1973年5月，天空试验室——空间站使人在较长时间中体验失重的感觉，并进行更深入的研究。航天飞机与空间站的诞生，使人类移民成为可能。
东方1号宇宙飞船
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光学仪器
光学仪器是由单个或多个光学器件组合构成。光学仪器主要分为两大类，一类是成实像的光学仪器，如幻灯机、照相机等；另一类是成虚像的光学仪器，如望远镜、显微镜、放大镜等。
太阳能
一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。
3．人类首次登月
迄今为止，阿波罗登月是历时最长、规模最大、投资最多、最富传奇性的人类对太空的探险行动。早在1957年就开始设想阿波罗登月计划，经过若干年科学、技术和财政支持的多方面综合论证，1961年5月25日，美国正式宣布实施该项计划。历时10年多时间，于1972年12月底阿波罗登月计划结束。参加阿波罗登月计划的，除美国航空航天局宇航中心外，先后有 120所高等学校、20000家工厂、400多万人，耗去资金250亿美元。在执行阿波罗登月计划的10年时间里，共进行了17次飞行试验，包括6次无人亚轨道和地球轨道飞行、1次载人地球轨道飞行、3次载人月球轨道飞行、7次载人登月飞行（其中6次成功，1次失败）。
