自序

宇宙中蕴藏了无穷的奥秘，令人神往。数千年来，面对天空，人类产生过无尽的好奇、憧憬与幻想。我国汉代时，有一个名叫张衡的孩童喜欢仰望夜空数星星，长大后他发展了浑天说，造出了浑天仪，为我国古代的天文学做出了巨大贡献。

古往今来，无数人像张衡一样为繁星密布的苍穹而着迷。战国时，思想家庄子写了一篇《逍遥游》，描绘太空是“天之苍苍，其正色邪？其远而无所至极邪？其视下也，亦若是则已矣”。他知道天是“其远而无所至极”，幻想有一条大鱼（鲲）变为大鸟（鹏），“背若泰山，翼若垂天之云”，可以高飞九万里，“绝云气，负青天”，最后抵达“天池”。西晋张华的《博物志》和南北朝宗懔的《荆楚岁时记》分别记载天河中有牛郎织女（指的是牵牛星和织女星），后来演化成为小说，被编成戏剧。《太平广记》叙述，太原人郭翰遇织女，织女告诉他天上的情形：“人间观之，只见是星，其中自有宫室居处，群仙皆游观焉。”一年后织女与郭翰分离，郭翰寄以诗曰：“人世将天上，由来不可期。”在西方，亚里士多德（Aristotle）的《宇宙论》、柏拉图（Plato）的《斐多》、但丁（Dante Alighieri）的《神曲》里，都有大量对宇宙的认知与看法。

由于认知不足，更加之技术所限，古人虽能仰望星空，却难以深入探究太空奥秘。很多古人认为星星很渺小，“手可摘星辰”，并没有想过要去星辰上漫步、移居。在他们的认识里，星星只是发光的小钉子，连站上去都不可能，谈何漫步与探秘？李白豪情万丈，写下“欲上青天揽明月”的千古名句，但从这句诗里可以看出，他认为月亮和篮球差不多大（可揽）。战国时期的大诗人屈原也有类似看法，他曾说“登九天兮抚彗星”（《九歌·少司命》），把硕大的彗星看成扫把了。不过也有一些民间传说，想象月亮里有宫阙、桂树还有仙人，这说明少数古人在观察星体时已经有了朦胧的透视意识，认为实际的月亮应该比眼睛看到的大很多。

厚重的历史之书一页页地快速翻过。随着近现代科学技术萌芽并不断革新与进步，当时间的脚步来到19世纪上半叶，人类已经具备了探索太空飞行的初步条件，开始对冲出地球引力束缚、遨游太空跃跃欲试，要将凡尔纳（Jules Verne）的幻想变为现实。时至20世纪中期，人类的空间探索正式开启，由此迈入航天时代。到了今天，地球大气层外数百千米范围内密布着人类的航天器，星际移民也指日可待。

古人和今人所面对的是同一个宇宙，古人充满憧憬，今人已经遨游太空。文明和科技的进步，终于为人类实现太空探索的梦想插上了翅膀，提供了动力。鸟类有羽毛，自由飞翔是鸟儿最幸福的事；理性是人类的固有特征，能够发挥理性、不断探索，是人类最幸福的事。

在对地外空间的探索过程中，人类先将机器、设备射入太空，然后在气球、探空火箭、卫星或飞船里载上各种生物以及人类自己。这是因为，人类不仅要满足探索太空的好奇心，更想亲身去征服太空。很多登山者用毅力和生命去攀登珠穆朗玛峰的一个重要原因，就是它在那里，并且难以征服。仅仅用各种科学仪器了解山峰的各种参数仍不能满足人类的探索心，我们还必须用脚去丈量，用手去攀爬，去体会、去探险、去开拓。同样，宇宙、星球就在那里，蕴藏着无数的谜团，散发着无尽的魅力，吸引我们去探索。仅仅通过卫星和望远镜去观察不能让我们满足，我们还要进入宇宙、登陆星体，甚至在那里生存和驻留，去拓展我们足迹的范围和认知的边界。

地球家园多姿多彩，各种动植物和微生物与人类共同生活在这个星球上。但是，地球上的生命在太阳系里很可能是孤独的。当我们去远征太空和星体，我们必然也会带上我们的朋友——其他一些生物。有些是我们特意携带的，有些则是不得不携带的不速之客，例如太空舱内的缝隙里以及我们身体里的微生物，它们会跟随我们去太空免费旅行。

古人以为天上是神仙住的地方，并且羡慕他们天上的生活。实际上，太空环境非常严酷，与地面迥然不同，如果人类在缺少防护的情况下前往太空，将无法生存。昼夜温差巨大、缺少重力、超强辐射，都是对地球来客的巨大挑战。那些英雄的航天员们，从繁华的地球到寂寥的太空，满怀征服的喜悦，却又在狭小的航天器里深感孤独。

空间探索承载了全人类的梦想，也吸引着全人类。1969年7月20日，在旧金山，一名叫张爱玲的中国女士听说当晚有人类登月的电视直播，赶紧去买了台电视机，却因为初来乍到，高度近视的她错把路牌当成了公交车站牌，暴晒了半天也没等到回家的车。美国航天员斯科特·凯利（Scott Kelly）小时候学习不好，调皮、惹事，5岁时通过电视看“阿波罗号”登月，深受鼓舞。令他没有想到的是，多年后，他自己成了一名航天员，承载着人类的梦想去探索太空。

时间来到21世纪。2001年4月30日至5月6日，60岁的美国富豪蒂托（Dennis Tito）来到国际空间站，在这里度过了差不多一个星期，成为首位太空游客。这件事意义非凡，标志着太空旅游不再只停留在科幻作品里，航天不再只是航天员或者前往空间从事科研的专家们的专利，普通人也可以遨游太空，实现太空梦（当然得有钱，蒂托为他的太空之旅支付了2000万美元）。太空旅游时代已经到来。

航天元素已经深入人心、深入生活。在大街小巷，不少店铺（甚至火锅店）门口或橱窗里有航天员模型或者与航天相关的装饰，用以招徕顾客。在青少年钟爱的手办店里，也必定能找到与航天题材相关的各种小玩偶或者星际熊。2019年深秋，我去北京参加一个关于火星探索的研讨会，会后在三里屯散步，听到商店里播放一首说唱乐，里面也有关于火星的歌词：“随便你叫我来自火星还是来自地球”（《飘向北方》）。霍金（Stephen Hawking）在2017年说过：“地球上的空间已经被我们用完了，唯一的出路是走出地球。探索其他星系的时间到来了。向地球之外的空间拓展可能是拯救我们人类的唯一出路。我自己深信人类需要离开地球。”在不久的将来，这将成为现实。

自从2010年回国工作以来，我一直很幸运，能够有机会参加空间生命或者与载人航天相关的研究项目。前两年流行过的一首歌这样唱道：“什么是快乐星球？如果你想知道什么是快乐星球的话，我现在就带你研究！”快乐星球是什么，我也说不清楚，但是研究星球、空间或宇宙的过程是快乐的。在这当中，我积累了一些与航天相关的生物学、医学研究的基本知识，并逐渐萌发了撰写一本这方面科普作品的想法。经过长期的学习、积累、构思和撰写，现在终于将它奉献在尊敬的读者面前。空间生命科学涵盖面甚广，而本人的所知所悟非常浅陋，因此错漏之处在所难免，敬请各位读者不吝指正。

郭金虎
2023年立夏，广州番禺小谷围