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空间科学与技术 大到星际空间,远到无限未来

2022-06-21 11:20:44 | 来源:阳光高考信息平台 7513

  1957年人类发射了第一颗人造地球卫星之后,空间科学成为一门交叉性很强的前沿学科。自此,空间科学不断开拓人类认知新疆域,改变了我们对自然和自身的认识。习近平总书记指出,“深空探测成为科技竞争的制高点”,要“一步一个脚印,开启星际探测新征程”。今天,让我们随着中国科学技术大学地球和空间科学学院执行院长、深空科学技术研究院院长汪教授,一起了解空间的奥秘。

  一、专业解析

  什么是空间科学与技术专业

  “空间科学与技术”是在物理学、化学、地球科学等学科以及计算机和信息技术基础上发展起来的理论、技术与应用并重的专业,具有很强的综合性和前沿性。

  “首先人类进入深空探测,要知道为什么去?干什么去?这就是空间科学。其次人类要有能力进行探测和测量,这就是探测技术。这两部分合起来就是‘空间科学与技术’专业。”汪教授介绍道,“探测技术包括遥感探测技术、原位探测技术以及相关的空间探测技术等。空间科学主要研究太阳系内深空和行星环境,包括太阳、行星际空间、地球和行星,研究其中的自然现象和规律,研究的成果同时能为空间天气预报、深空探测任务保障提供科学支撑。”

  疆界——星际空间,时间——无限未来

  空间科学与技术的研究范围大到宇宙空间,远到无限未来。空间范围从地球到大气,延伸到太阳、行星和行星际空间等离子体;时间范围从46亿年前太阳系形成至无限未来。空间科学与技术研究这个广阔时空中的结构、物质及其发生的运动和变化,开发为此所需要的各种高新技术。

  “几千年来,人类活动的疆域不断拓展,从陆地、海洋,到天空、太空,现在又到了深空和行星,世界强国都十分重视深空探测。”汪教授说,“深空探测绝不仅仅是为了到此一游,更是为了拓展人类知识的边界,探索可为人类所用的新的资源与基地,这些都离不开空间科学与技术的指引和保障。”

  专业基础课、核心课有哪些?

  空间有着不可预知性,空间科学与技术专业知识涉猎非常广泛。学生学习的主要内容涉及了力学、物理学、地球物理学、天文学等多学科的方方面面,主要课程有电磁场与波、数字信号处理、传感器技术、对地观测方法与技术、空间物理等。

  以中国科学技术大学为例,该专业主要包括空间物理学、空间探测仪器与技术等方向,分别侧重科学家和工程师的培养。课程分为基础课、专业核心课和专业选修课等。

  本科阶段主要基础课有:基础数学(数学分析、线性代数、数理方程、复变函数等),基础物理 (力学、热学、光学、电磁学),四大力学(理论力学、电动力学、量子力学、热力学与统计物理)、大学物理基础实验等。

  专业核心课包括:流体力学、磁流体力学、空间物理学导论、遥感技术、空间等离子体探测技术等。专业选修课包括普通天文学、信号分析与数据处理、航天器轨道动力学等。

  空间科学与技术专业属于地球物理学类,可授予工学或理学学位。根据院校开设不同,专业方向也有差异。空间科学方向侧重于天文学与天体力学、空间环境;空间应用方向侧重于空间光学与微波遥感、卫星与天文导航。如想了解其他高校的具体课程设置,考生可登陆高校官方网站查看。

  二、专业与就业

  空间科技,指引和保障深空探测

  太空时代以来,人类在宏观和微观前沿领域获得了突飞猛进的进展,空间科学相关领域已诞生12项诺贝尔奖,而美国获得了这些奖项的近3/4。空间为人类的科学探索提供了更广阔的天地,中国科学家无比期望,中国也能成为空间知识的创造者。

  1970年,我国“东方红一号”卫星成功发射,开启了走向太空的步伐。从神舟飞船载人航天,到探月工程“嫦娥五号”月面取样返回,再到“天问一号”成功着陆巡视火星,我们探索宇宙空间的脚步从未停止过。

  2010年,国务院常务会议审议通过了中科院“创新2020”规划,决定组织实施战略性先导科技专项。从暗物质粒子探测卫星“悟空”飞天开始,两年半内,又有“实践十号”“墨子”“慧眼”等科学卫星相继升空。2018年空间科学先导专项(二期)正式启动,将瞄准宇宙和生命起源与演化、太阳系与人类的关系两大科学前沿。

  空间科学与技术面向了国际科技前沿和国家重大战略需求,极具发展前景。

  国家和社会需要深空探测人才

  “空间科学与技术专业的目标是服务国家深空战略,培养空间探测相关的科学与技术人才。”汪教授说:“随着我国深空探测计划的进一步推进,对空间科学与技术人才的需求更加旺盛。”

  2022年,国家航天局、安徽省人民政府、中国科学技术大学共同启动建设“深空探测实验室”,作为面向世界航天科技前沿和国家航天强国战略需求,围绕深空探测领域国家重大科技工程和国际大科学计划,开展战略性、前瞻性、基础性研究,实现科学、技术、工程融合发展的新型科技研发机构,计划到2035年研究队伍规模达到5000人。

  空间科学与技术专业学生毕业后可在航空航天、国防等行业的相关科研院所和企事业单位从事相关的理论研究、技术开发和管理等工作,也可攻读地球物理学、地球探测与信息技术等相关专业的硕士学位。

  据汪教授介绍,近年来,美国太空探索技术公司(SpaceX)在卫星发射和载人航天等方面取得了令世界瞩目的进展。民营商业航天将成为国有航天体系的重要补充,发展前景十分广阔。

  除了满足国家和社会深空探测方面的需求之外,作为地球物理学类专业,空间科学与技术专业的毕业生还可以在资源与环境领域发挥才干与作用,包括自然资源部门、气象部门、生态环境保护部门等。作为一门应用领域广泛的学科,空间科技在国民经济的其他发展领域,也极具实用价值。

  三、报考指南

  本科阶段约十所院校开设该专业

  目前,国内在本科阶段开设“空间科学与技术”专业的高校大约有10所,包括有北京大学北京航空航天大学哈尔滨工业大学南京大学中国科学技术大学山东大学威海分校、南京航空航天大学西安电子科技大学成都理工大学等高校。

  北京大学的地球科学在2018年QS世界大学学科排名中列全球第33位,北京大学空间物理与应用技术研究所师资力量雄厚,主要科研方向为:太阳与日球层物理、磁层及等离子体物理、电离层物理及电波传播、空间探测技术、空间天气与空间环境等。

  南京大学天文与空间科学学院的前身是成立于1952年的天文学系,是国内高校中历史最悠久的天文学专业院系。学院目前拥有天文学科国家一级重点学科和“天体物理”与“天体测量与天体力学”两个国家二级重点学科。2011年增设了空间科学与技术专业,并于2011年9月开始招生。

  中国科学技术大学空间科学与技术专业所属的地球物理学是国家一级重点学科,“双一流”建设学科,在激光雷达探测中高层大气、空间和行星探测等领域实力强劲。在高校中首次承担空间科学载荷研制任务——火星磁强计,随“天问一号”正在火星进行在轨探测。拥有中国科学院比较行星学卓越创新中心、中国科学院近地空间环境重点实验室等平台,牵头建设中国科大深空科学技术研究院。

  哈尔滨工业大学空间科学与技术专业属于航天学院,在航空宇航科学、空间光学工程和天文学交叉融合基础上发展而成,突出航天特色。此外,哈工大还拥有空间环境与物质科学研究院(国家大科学工程)。

  西安电子科技大学空间科学与技术专业立足于本校的电子信息类专业优势,偏重于解决空间探测本身的技术问题,工科色彩较强。

  注意各大类招生名称

  要提醒考生注意的是,各校“空间科学与技术”专业一是按专业招生,一是按大类招生(试验班)招生。

  如北京大学空间科学与技术本科按“地球物理学类”招生,含地球物理学、遥感与地理信息科学、空间科学与技术3个专业。学生入学第一年不分专业方向,统一学习数学、物理、化学和计算机等大类平台课程和学科群基础课程,高年级学生在明确兴趣方向后自主选择本科专业。

  中国科学技术大学地球和空间科学学院,除按“空间科学与技术”专业招生,本科招生大类按“理科试验班”招生,为地球物理学类。“赵九章地球物理学拔尖学生培养基地“是教育部首批基础学科拔尖计划2.0基地(赵九章是中国科大应用地球物理系首任系主任,”东方红一号“卫星总设计师)。进校就读之后,学生根据兴趣,也可以选择分流到地球物理学、大气科学、地球化学等邻近专业。

  报考空间科学与技术注意什么?

  现代空间科学与技术研究需要掌握数学、物理学等学科的基础知识,也需要能够有效运用计算机技术和信息技术手段,对学生素质要求较高。投身空间科学与技术领域还要有家国情怀和社会责任感,要志存高远,勇于攻坚克难。

  最后,汪教授再次强调,要学好空间科学与技术专业,还需要较强的学科交叉能力、科研实践能力、创新思维能力。深空探测是人类共同的事业,开阔的视野和国际化交流能力也十分重要。无论你喜欢数学、物理、化学还是计算机,地球和空间科学有着广阔的舞台,有着无尽的前沿,等待空间科学技术精英们去发现、探索。

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