爱因斯坦的望远镜

天文望远镜可分为折射和反射望远镜，1609年，伽利略从荷兰听到望远镜的新技术，自行制造出折射望远镜。1668年，牛顿用凹面镜聚焦，设计出反射望远镜，解决透镜的色差问题。还有一种望远镜不用透镜和反射镜，也能搜寻宇宙天体，这个望远镜和爱因斯坦有关。爱因斯坦没有发明或制造望远镜，但根据广义相对论，我们利用时空的扭曲，可以达到望远镜的功能，观测几十亿光年远的天体。说穿了，爱因斯坦的望远镜是利用万有引力，观察非常遥远的星体，甚至可以“看到”没有电磁波的暗物质，堪称为引力望远镜。     

引力的迷雾

于1687年出版的牛顿划时代巨著《论自然哲学的数学原理》第11、12章牛顿给出了万有引力的数学描述，但引力的本源却是未知的。牛顿曾说过这样一段话：“迄今为止，我只是用引力来解释月球绕地球的运动以及潮汐现象，引力的本质是什么，我不想说什么，但引力是客观存在的，这就足够了。”     

引力理论发展的新契机

牛顿的划时代巨著《论自然哲学的数学原理》中曾记载了牛顿对万有引力的一段评述：迄今为止，我只是用引力解释月球绕地球的运动及潮汐现象，引力的本质是什么尚未可知，引力是客观存在的，这就足够了。在牛顿谢世之后的三个多世纪中，人类从没有停止对引力理论及引力本质的探索。２０世纪２０年代，爱因斯坦基于物质的引力质量与惯性质量的等效性，建立了文广义相对论，使人类对引力理论的发展迈入了一个新高度。但是，广义相对论对引力的描述仍然是“惟象”的，即引力是由于空间的弯曲造成的。但空间的弯曲为什么会形成引力及引力传播的载…     

新国的“新边疆”计划

太阳系是从一团叫作星云的弥漫物质中演变而成的。其中太阳消耗了这片星云中99．8％的物质。而剩下的物质则以气体和尘埃的形式环绕太阳组成了一个稀薄的盘，盘中的物质在万有引力的作用下各自聚集成了行星、卫星、小行星和彗星。科学家推测，在盘的内侧，太阳使物质变得非常热，只有熔点高的金属和硅酸盐能在那样的地方存在并渐渐聚集成固体的行星。     

众眼看宇宙

在哈勃空间望远镜拍摄的这张照片中,两个拥有大量恒星的星系在万有引力的作用下,相互碰撞到一起,缠绕着翩翩起舞.这一对被称作Arp 87的星系是地球周围临近的宇宙空间中已知的几百对相互作用的星系之一,它位于狮子座,距离地球3亿光年.     

步入第二类文明，我们缺少什么

近几年好莱坞的科幻大片几乎都是涉及人类步人第三类文明的，如卖座的大片《星际迷航》等。人类迈入第三类文明，面临的二个最大的难题是，万有引力和超光速运动。前者涉及已困惑人类近5个世纪的万有引力的根源问题，后者涉及相对论的基础，这是当代物理学中最大的二个难题。     

引力的秘密

20世纪与万有引力相关的两大科学发现之一是，1967年剑桥大学的女硕士研究生贝尔，与其导师休伊特发现一颗脉冲双星。他们通过对这对脉冲双星的运动周期的精确测定证实，与爱因斯坦的广义相对论所预言的结果一致，这对脉冲双星的运动周期的变慢速度与基于广义相对论计算的引力辐射是一致的。     

量子理论和万有引力

源于20世纪初的二大理论——相对论和量子理论在深层次上是不兼容的，以至于到了20世纪80年代，人们怀疑这二大理论或许只有一个是完备的。是选择相对论，还是量子理论？答案倾向于量子理论，人们相信20世纪80年代关于贝尔不等式的判决性实验结果支持量子理论，但是，采用量子理论描述宏观世界却又是无能为力的，特别是采用量子理论将万有引力量子化。     

空间太阳能电站的准对日定向姿态

针对空间太阳能电站的俯仰姿态运动,提出一种能追踪太阳运动的准对日定向(QSP)姿态方案。此方案的太阳能电池阵列在万有引力梯度力矩的作用下,始终在垂直于太阳光的方向附近作幅值约为18.8°的振动,且几乎不需要姿态控制力矩。准对日定向姿态方案解决了大型太阳能电池阵列对日定向所需的巨大俯仰姿态控制力矩问题。准对日定向姿态的发电效率为对日定向姿态的97.3%,对Abacus空间太阳能电站而言每年可节省燃料约36791 kg。通过数值方法得到了准对日定向姿态的精确初始条件。随后,设计了比例-微分控制器,保证了系统存在初始姿态误差的条件下收敛到准对日定向姿态。最后研究了轨道、姿态和结构振动对准对日定向姿态的影响,并发现准对日定向姿态下的结构振动幅值比对日定向姿态减小约40倍。     

土星探测器飞行动力学与轨道计算

根据牛顿第二定律和万有引力定律，建立了空间探测器的运动微分方程，并以土星探测器为例，利用精确的数值积分方法对其轨道进行了设计和计算，在土星探测器的轨道设计和计算中，充分利用了有关天体的引力机动，有目的地使探测器飞过一系列行星来增加探测器的能量，从而大大降低了探测器的发射条件。