你知道21世纪科学发展将给我们的生活带来哪些改变吗？通过阅读本书，你就能找到以上问题的答案！

全书内容涉及航天、海洋、能源、基因与生命、光信息材料、纳米等当代科技发展前沿诸多领域的100多个焦点，内容新颖丰富，语言通俗生动，读来趣味盎然，相信能得到读者的喜爱。

你知道21世纪科学发展将给我们的生活带来哪些改变吗？本书介绍了科学家们推荐的6个最前沿科学领域：航天、海洋、能源、基因与生命、光信息材料、纳米，通过大量现实生活中的科技应用展示了科学的巨大影响，并进一步描述了科学中一些神奇的未知领域，让每个人都忍不住要爱科学、学科学。

全书图文并茂，深入浅出，是一本适合大众、特别是广大青少年阅读的新世纪科学小百科。

上册

序

第一篇 航天币斗技

 一 漫漫登天路

编织登天之梦

奏响第一乐章

打开天门的金钥匙——中国火箭

现代航天之父

现代火箭之父

现代火箭的始祖——v-2火箭

炫目的舞剧

人类第四个里程碑

 二 登天之梯

运载火箭

登天之路

登天之门

登天逐鹿

 三 人造小“月亮”

人造卫星上太空

人造卫星运行轨道揭秘

兴旺的人造卫星家族

透视卫星的五脏六腑

卫星返回的技术

卫星点将台

 四 往返天地之间

神奇的太空之舟

开路急先锋

太空“穿梭机”

拥抱“第八大洲”

孤寂的航天母舰

 五 中国的载人航天

流产的“曙光”

从“863”到“92l”

功不可没的无人试验飞船

神奇之舟

完美迈出第二步

第二篇 海洋探密

 一 海洋的形成与概况

地球是个蓝色的大水球

海洋的形成及发展概况

海、洋之间的区别

世界四大洋

中国四大海

海底的面貌

海水的压力及有关知识

潜入海洋

大海的脉搏——海浪

有趣的潮涨潮落

奇特的海流

 二 海洋——蓝色聚宝盆

富饶的海洋生物资源

丰富多彩的海水化学资源

多种多样的海洋矿产宝藏

海洋中的海洋能

中国的海洋资源

 三 神奇的海洋生物世界

生命起源于海洋

海洋食物链

奇特的海洋生物

 四 与人类息息相关的大海

神奇的海洋药物

海水淡化

海洋将是“温室效应”的克星

海洋中的魔鬼三角区

有趣的海洋知识

奇特的海洋现象

21世纪的海洋

第三篇 新能源

 一 能源世界

什么是能源．

能源的分类

能源的昨天、今天和明天

能源与人类

 二 太阳能

能源之母

谁主沉浮

太阳能技术

太阳能技术的应用

太阳能的发展趋势

 三 风能

永不枯竭的风能

风能技术

风力发电的新思路

风能的应用

风能的应用前景

 四 海洋能

蓝色的煤海

借得碧海万顷潮

波涛滚滚电力来

海洋温差发电前景看好

携带着巨大能量的洋流

 五 地热能

“大地热流”产生的能量

地热发电

华清池与地热利用

我国丰富的地热资源

 六 沙漠能

 七 氢能

氢能的基本知识

氢能的特点

氢的制取

氢气的储存和运输

氢能的开发和应用

氢能展望

 八 核能

清洁的绿色新能源

核能的历史、现在与未来

核反应堆

核能利用的安全性

生机勃发的核电站

下册

第四篇 基因与生命

 一 基因是什么

基因概念的提出及其基本含义

基因的结构

DNA的结构和组成

遗传密码的破解与基因的功能

 二 基因工程

基因工程

神奇的基因体外复制——PCR

基因芯片

转基因技术

克隆技术

 三人类基因组计划

生命的全部奥秘——DNA

人类基因组计划的由来与发展

人类基因组计划的主要研究内容

首先解读完毕的第22号染色体

“国际人类基因组计划”完成人类基因组图谱

后基因计划

水稻基因组计划

 四 基因技术的应用

基因制药

基因检查

基因疗法

基因鉴定技术

长生不老不是梦

基因武器

第五篇 光信息材料

 一 硅光电材料

女娲补天——硅的古老使命

硅的性质、种类以及分布

硅的发展史

有机硅的常规用途

硅光电池种类及发展趋势

硅的神奇作用

硅的发展趋势

 二 神奇的光纤

光纤与光通信

光纤的基本概念

光纤的分类

光纤制造

光纤通信的优点

光纤的多种用途

第六篇 纳米科技

 一 迎接纳米科技新世纪

纳米不是“米”

纳米科学

纳米科学技术

一门九子个个神通

纳米技术

纳米科学技术的发展历史

 二 纳米科技的神奇魔力

百变神行的纳米材料

为IT业插上两翅

医术药物新时代

搭起登天的云梯

衣食住行离不开

克敌致胜的秘密武器

石化领域显神通

薄如蝉翼细如尘

保护环境保护人类

 三 纳米科学技术的发展前景

纳米科学技术的发展战略

中国纳米科学技术发展规划

美国纳米科学技术发展

日本纳米科学技术发展

韩国纳米科学技术发展

欧盟纳米科学技术发展

 四 中国与纳米共舞

绽放异彩的基础研究

产业化迈进门槛

世纪之光照耀中国

后记

运载火箭从地面发射起到把有效载荷送入预定轨道止，称为发射阶段。在这一介段所飞经的路线叫做发射轨道。发射轨道一般分为加速飞行段、惯性飞行段和最后加速段三部分。有效载荷进入预定轨道，称为入轨，其初始位置称为入轨点。

发射场上，一枚已装载了一颗卫星的三级运载火箭威武地耸立在发射台上，在夕阳下闪闪发光，正在作发射前的最后检验。地面控制中心几十部计算机的显示屏闪烁着，在紧张地核对着一组组数据。9，8，7，…，1，发射!声音刚落，第一级火箭发动机点火。7秒后，两枚助推火箭点火。0．7秒后，在震天动地的轰鸣声中，火箭拔地而起，火箭的加速飞行段由此开始了。这时火箭发射平台的盈度升至3500度，为了冷却，数秒钟之内，倾注的百万升水产生了巨大的蒸汽云，再加上火箭发动机喷射的火焰，气势更加壮观，明火长度超过50米，在3千米的距离内，其耀眼的亮度胜过太阳。

经过几十秒钟，运载火箭开始按预定程序缓缓地向预定方向转弯；100多秒后，火箭升至约60千米的高度，两枚助推火箭脱离母体，向下抛落；几秒钟后，在70千米左右高度，第一级火箭发动机关机，与第二级分离，第二级火箭接着点火，继续加速飞行。

不久，火箭飞出稠密大气层，按程序抛掉卫星的整流罩。在火箭达到预定速度和高度时，第二级火箭发动机关机，并与第三级分离。至此，加速飞行段结束。

随后，运载火箭靠已获得的能量，在地球引力作用下开始了惯性飞行段，这既节省了能量，也精确调整了入轨高度和入轨位置。

在一定的位置，第三级火箭发动机点火工作，开始了最后加速段的飞行。当加速到预定速度并到达人轨点。第三级发动机关机，卫星与运载火箭彻底分离，进入预定轨道。至此，运载火箭的运载使命就全部完成了。

与上述发射轨道相比，有些低轨道和没有入轨位置要求的航天器可以采用直接入轨方式，无需经过惯性飞行段。而发射地球同步卫星、载人登月飞船及星际探测器等的轨道要复杂得多，还要经过多次变轨和远地点火加速，但其基本原理是一样的。

运载火箭和航天器的发射都必须在专门的火箭发射场才能实现，它是人类登天必经的大门。火箭发射场也叫航天(发射)中心、卫星发射场、卫星发射中心等。它的主要部分是技术区、发射区和指挥控制中心。此外还有气象、跟踪测量、后勤保障、安全警戒和生活区。技术区的主要建筑是高大宽敞的火箭和航天器测试厂房，火箭的装配、测试，火箭与卫星的对接都在这里进行。发射区的壮观标志是高几十米的脐带塔和勤务塔。脐带塔是将地面水、气、电源连接到火箭和航天器上的塔架，因像脐带连着母婴一样而得名。勤务塔，也称发射塔，它是供工作人员对火箭和航天器进行测试等勤务的塔架。塔架下就是支承火箭的发射台，发射台下则是深深的导流槽，用以引导高温高压的发动机喷流。

现代发射场，除了要有很高的装配能力、综合测试能力和故障排除能力，还要有很高的适应能力，能发射各种类型的火箭和各种轨道要求的航天器。

我国目前有酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心和太原卫星发射中心。在国外，著名的航天发射场有美国的肯尼迪航天中心、俄罗斯的拜科努尔发射场、法国的库鲁航天发射场、日本的种子岛发射场和印度的斯里哈里科塔发射场等。

地面火箭发射场的选址是十分苛刻的。它不但要远离人口稠密地区，还要对安全性、地理性、天体物理学特性、交通便利性、环境保护等诸多方面提出要求。要选在合适的纬度和经度上，要求有良好的配套设施，所以到目前为止，世界上只有俄罗斯设在哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射中心和美国的肯尼迪航天发射中心真正具有综合发射能力。

俄罗斯的拜科努尔航天发射场，处于北纬46度，东经63度20分的中亚半沙漠地区。拜科努尔航天发射场，就规模及其在开发宇宙空间中所发挥的巨大作用而言，在世界航天发射场中占据极其特殊的地位。这里曾经成功发射了世界上第一颗人造地球卫星、第一艘载人宇宙飞船。苏联航天员加加林就是从这里走进太空，开始人类的首次太空之旅的。

时光荏苒，历史记录了拜科努尔半个世纪无与伦比的辉煌。苏联解体后，拜科努尔归属俄罗斯。由于拜科努尔位于哈萨克斯坦境内，因此两国于1994，年签署协议，俄罗斯向哈萨克斯坦租赁该地20年。

拜科努尔航天发射场位于哈萨克斯坦西南部克孜勒奥尔达州，西距咸海45千米，北离拜科努尔镇288千米，正南24千米是丘拉坦城。这里海拔90米，一年内的气温变化为-40～50~C，昼夜温差较大。经常刮风，但降雨很少。苏联选择拜科努尔建发射场主要因为它是远离人口稠密区和工业发达的城市。

拜科努尔航天发射场总面积6717平方千米，南北75千米，东西90千米，居民有6万人。它建于1955年，1957年10月4日从这里发射了世界上第一颗人造地球卫星“人造地球卫星”1号，开辟了人类航天的新纪元。1961年4月12日，世界上第一艘载人宇宙飞船“东方”号从这里起航，把航天员尤里-力Ⅱ加林送入地球轨道，使他成为人类第一名飞进太空的使者。

美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心，濒临大西洋，由于地理条件优越，1947年开辟为火箭试验发射场。这里是美国本土最接近赤道的地区，又面临浩瀚的海洋，它的东南方向有巴哈马群岛和西印度群岛，适宜于安排一系列监控站，是各种航天器理想的发射场所。从美国第一颗人造卫星直到举世瞩目的航天飞机，都是从这里启程飞上太空的。肯尼迪航天中心南北长56千米，东西宽20千米。中心包括技术区和发射区两大部分(参见图卜2—5)。在技术区内最引人注目的是装配大楼，它的容积为360万立方米，高160米，楼内备有各种先进的测试仪器和显示、记录设备。发射区建在5千米外，拥有23个发射阵地，规模最大的即是著名的39号发射台，它包括A、B两处发射台，平台长40米，宽35米，重2700吨。名垂青史的“阿波罗”登月飞船就是从这里发射、踏上造访月宫的太空之旅的，因此这里又叫“月球港”。P21-23

随着社会经济文化的发展，世界各国都十分重视对公众科技知识的普及。全民科学素质的提高，是事关国家民族前途的大事。公众科普，近年越来越受到社会各界的关注。半个世纪以来，欧、美和日本的公众科技教育走在世界前列。20世纪后期开始出现新的变化，科技教育随着科学传播学的推动。已开始关注公众的科学普及，更加重视公众全面科学素养的培养，在传播科学知识的同时，同样重视科学精神的塑造、科学思想的培养和科学方法的传授。

由国务院颁布的《全民科学素质行动计划纲要》(2006—2010—2020年)指出：“公民科学素质建设是坚持走中国特色的自主创新道路，建设创新型国家的一项基础性工程，是政府引导实施、全民广泛参与的社会行动。”在公众的科技教育中，为公众提供合适的科普读物显得非常重要。广州市科学技术协会一直重视公众科技教育问题。为了更好地推动公众科技教育，为了给公众提供健康、通俗而有趣味性的科普读物，组织有关人员编写了这本书，全书内容涉及航天、海洋、能源、基因与生命、光信息材料、纳米等当代科技发展前沿诸多领域的100多个焦点。内容新颖丰富，语言通俗生动，读来趣味盎然，相信能得到广大读者的喜爱。

好书如好友，好朋友能使人终生受益。该书的出版，是广州市科协在贯彻落实《全民科学素质行动计划纲要》工作中的一个尝试，也是献给广大读者的一份礼物。希望它能成为广大读者朋友的良师益友。

张景中

2007年4月

  为贯彻落实科教兴国战略和人才强国战略，推动《全民科学素质行动计划纲要》实施，加强全民科学素质建设，我们组织编写了本书。本书旨在通过通俗的语言和真实的图片表达深邃的科学原理，反映最新的科技动态，在普及科学知识。弘扬科学精神，宣传科学思想，传播科学方法方面发挥积极的作用。科学普及是一项长期的基础性工作，需要全社会的广泛参与和共同努力。广州市科学技术协会是广州地区科技工作者的群众组织，是中共广州市委领导下的社会团体，是党和政府联系科技工作者的桥梁和纽带，是发展科技事业的重要力量，是科普工作的主要社会力量。为了编写这本书，我们特邀了中山大学、华南理工大学、华南师范大学和中国科学院广州分院的有关专家、学者参与编写，并得到了他们的大力支持。中国科学院院士、中国科普作家协会理事长张景中教授为本书做了序。本书还得到了科学出版社的指导帮助。值此，谨一并表示感谢！

科技发展日新月异。水平所限，本书难免存在不足之处，欢迎读者批评指正。

编者

2007年4月

在公众的科技教育中，为公众提供合适的科普读物显得非常重要。广州市科学技术协会一直重视公众科技教育问题。为了更好地推动公众科技教育，为了给公众提供健康、通俗而有趣味性的科普读物，组织有关人员编写了这本书，全书内容涉及航天、海洋、能源、基因与生命、光信息材料、纳米等当代科技发展前沿诸多领域的100多个焦点，内容新颖丰富，语言通俗生动，读来趣味盎然，相信能得到读者的喜爱。

——中国科学院院士张景中