北斗：助推国力，导航生活

王 敏

一，护卫国家安全

   ①卫星导航系统不仅能让用户知道自己所在的位置，还可以告诉别人自己的位置，特别适用于需要导航与移动数据通信场所。因此，卫星导航系统是关系国家安全和社会发展不可或缺的信息基础设施。

②与目前应用广泛的GPS相比，我国的北斗系统起步晚了整整20年，但在技术上并没有落后很多。北京大学地球与空间科学学院教授焦维新说，北斗系统的定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒，并且还有提高的空间。在亚太地区，北斗系统的定位精度不输于GPS。

   ③北斗系统在护卫国家安全上正日益发挥着重要作用。北斗系统组网成功后，我国海军北海舰队随即进行了信息化升级改造，使北斗的应用更符合舰艇远洋训练的需要，并率先在舰队水面舰艇部队推广。

二，_______________

   ④在海南，有渔民说，现在渔船上供奉两样东西，一样是妈祖，另一样是北斗。渔业是北斗卫星导航系统应用较早也较为广泛的一个行业。安装了北斗系统终端，不仅可以为船只导航，还可以通过北斗独有的短报文技术，报告船只位置和船上人员的情况。据统计，目前，全国有近10万艘出海渔船安装了北斗卫星导航系统终端。

   ⑤2008年汶川大地震时，曾出现震区通信设备全部遭到破坏，前往震区救灾的部队与后方指挥中心无法建立有效联系的紧急情况。情急之下，有关单位迅速调拨了一批北斗卫星用户机，配备给一线救援部队。后方指挥部实现了“看得见”的救援指挥，前方救援部队也实现了实时短报文通信，指挥命令及时下达，灾情信息实时上报，前后方之间架起了一座有效的信息沟通桥梁，保证了指挥调度顺畅。北斗系统在汶川地震救灾决策、搜救、医疗等工作中发挥了关键作用。

   ⑥覆盖范围广，受地面影响小，定位准确及时……凭借着这些优势，在2008年南方冰冻灾害救援、2010年玉树抗震救灾、舟曲泥石流救灾中，北斗卫星导航系统同样大显身手。

三，助推国民经济

   ⑦如今，上至航空航天，下至百姓日常生活，卫星导航应用技术不断推广，北斗导航系统已经成为我国国民经济建设的“助推器”。

   ⑧据统计，目前，我国涉足卫星导航应用与服务产业的厂商与机构超过5 000家，2010年产值超过500亿元，预计2020年有望跃升至4 000亿元。我国卫星导航产业进入高速发展时期，也成为国民经济新的重要增长点。

   ⑨同时，随着物联网、智慧城市的建设，北斗也将发挥越来越重要的作用。据了解，在上海，智慧城市北斗综合应用示范工程即将启动，北斗导航位置服务技术创新基地将落户“大虹桥”。“智能呼叫”“智能交通导航”“特殊人群关爱”等民生应用项目，即将进入百姓生活。

   ⑩目前，带有北斗导航系统的导航仪已经开始投放市场，直接“导航”百姓生活。但专家同时指出，北斗系统仍然要大力研发突破核心应用，并使应用形成规模化，只有这样才能使北斗真正走进千家万户。专家表示，我国北斗导航卫星系统是一个开放的、面向世界的系统，期待北斗导航在卫星导航国际舞台上的“精彩演出”。

(选自《半月谈》2013年第6期，略有改动)

跳出地球“看”地震

    ①2018年2月2日，我国首颗地震电磁监测卫星“张衡一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。“张衡一号”以我国古代著名科学家张衡命名，它的发射使我国在卫星地震电磁空间探测方面进入了世界先进行列。

    ②地球的板块、断层移动引发地震，同时也会在地震前后带来包括地球电磁场变化等很多信息。“张衡一号”能以标准手段对我国6级以上、全球7级以上的地震进行电磁监测，其工作原理就是通过实时监测空间电磁环境状态变化，研究地球系统特别是电离层与其他各圈层的相互作用和效应，初步探测地震前后电离层响应变化的信息特征及其机理，从而有效弥补了地面观测的不足。

③“张衡一号”卫星工程首席科学家兼副总设计师、中国地震局地壳应力研究所总工程师申旭辉介绍，受自然环境条件限制，在地面上，像青藏高原的极寒地区，现有的地震台网并不能完全覆盖，面积广阔的海洋也观测不到。目前我国对以青藏高原为主的近200万平方公里陆地缺乏地震前兆监测能力，在国境线和约300万平方公里的海域，地震监测能力也几乎为零。而跳出地球“看”地震，就能突破一些地震研究的限制，对我国及周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪。

    ④“张衡一号”不仅开辟了我国地震监测研究的新视角，成为我国构建天空地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。同时它也集合了多项航天技术创新成果，其中最为显著的是卫星电磁洁净度的控制技术。

    ⑤卫星本体磁性对磁场测量的“影响不确定性”需控制在0.5纳特以内，这大约相当于地球表面磁场强度的十万分之一。为了达到这一要求，卫星平台的各个单机、系统都进行了无磁化的更改。但在这一过程中，却面临着许多难题：比如，去掉了有磁的红外地球敏感器，整个飞行程序都要改变；再比如，无磁化要求太阳能帆板不能转动，但为了保证卫星能源供应，又必须让帆板对日。如何找到平衡点?卫星研发团队想了很多办法，最终，科研人员打造出来的“张衡一号”整星，其磁洁净度达到了0.33纳特。

    ⑥“张衡一号”的主要载荷，是用于探测卫星轨道环境空间电场的电场探测仪。这也是目前国际上运行在太阳同步轨道功能配置最全的空间电场探测仪器。

    ⑦为了感知空间三维电场，探测仪通过伸杆向“张衡一号”本体外伸出4个传感器。这些传感器如同灵敏的触角一般，每个传感器都能准确感知周围等离子体环境电势，灵敏度极高，可以探测到非常微小的等离子体电势变化，相当于在数千米高的巨浪浪尖，分辨一粒小水珠。

    ⑧在卫星内部，有着探测仪的“大脑”———信号处理单元。这台高灵敏电子学测量设备，能把传感器探测到的微小波动细分成十几个通道，通过进一步精细处理，变成数字量，分成频谱，再传输到地面，供科学家研究。

    ⑨中国地震局局长郑国光表示，“张衡一号”卫星的发射和投入使用，使我国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测的技术能力，使我国成为世界上拥有在轨运行多载荷、高精度地球物理场探测卫星的少数国家之一。

贪吃的大脑

    ①含有特殊营养的巧克力、有助于增记花力的面条、助眠的椒盐饼干……这些正在进行试验的调制食品，旨在通过食物影响大脑，改善某些状况。其实，人的情绪、机灵程度、记忆力甚至疼痛感都受食物的影响，那食物又是通过什么影响人的大脑的呢？

②食物能对大脑造成影响，是因为大脑中存在神经递质，神经递质至少有三十种。早期，人们并不认为食物会影响神经递质，因为大脑有一层保护屏障--血脑屏障，大多数物质都无法进入大脑，只有少数如酒精一类的化学物质，才能通过血脑屏障进入大脑。

③大约十年前、人们才发现大脑制造神经递质的能力取决于在血液中循环的各种营养素的数量。食物在消化道中被分解成单一的营养素后进入血液，当循环至大脑时，一些营养素渗入脑细胞，影响神经递质的生成，这意味着大脑并非不受食物的影响，而是深受食物的影响。

    ④安然入睡依靠的是一种叫血清基的神经递质。要产生血清基脑神经元需要色氨酸。那么，多吃富含蛋白质的食物就能促进睡眠吗？并不是。因为在蛋白质中色氨酸含量极低，对它来说，穿过血脑屏障是一件很费力的事情。那如何解决呢？食用碳水化合物。食用碳水化合物可增加人体内胰岛素的分泌，而胰岛素可以清除血液中的其他氨基酸，这样，更多的色氨酸便可以进入大脑。也就是说，想要安然入睡，吃几块果汁软糖或一把饼干会比喝上一杯牛奶更好。

    ⑤多食用碳水化合物、少食用蛋白质还可缓解一般性疼痛。坦普尔大学曾对三十个长期颌部疼痛的患者曹进行过试验：在一个月时间里，规定他们分别吃含高碳水化合物、低蛋白质的食物或其他日常食物，结果是，吃含高碳水化合物、低蛋白质食物的病人比吃其他日常食物的病人的疼痛感明显减轻。

⑥卵磷脂的发现，让很多记忆力衰退患者找到了一线生机。1975年，沃尔特曼博士等人证明，吃一种叫胆碱的物质能增加大脑中乙酰胆碱的数量。阻碍乙酰胆碱的药物似乎损害人的记忆力，而模拟乙酰胆碱的药物明显地有增强记忆カ的作用。不久之后，人们又发现人体与动物体中胆碱的天然源泉--卿磷脂。卵磷脂可使大脑中的乙酰胆碱增加得更多。増加卵磷脂有助于増强记忆カ吗？一名英国科学家进行过一次为期六个月的试验。在试验期间，患有老年痴呆症的病人每天服25克纯卵磷脂，结果表明，他们的记忆力略有好转。一般情况，每天得服用20克纯卵磷脂，才会对加强记忆力有效。

    ⑦年龄在所有关于营养素对大脑影响的研究中是一个重要因素。大脑在出生前后是最敏感的。婴儿在出生前5个月至出生后18个月期间，脑神经元以最快的速度分裂、生长。在此期间，给母亲与婴儿以含足量的蛋白质及其他营养丰富的食物是极其重要的，否则，婴儿大脑的发育会受到影响。有研究显示，在婴儿期营养不良的孩子或在母亲怀孕后期营养不足情况下所生的孩子，即使后来喂养得很好，他们的智力也会受到负面影响；相反，一直到出生后18个月都有充足蛋白质的孩子，即使某一时期营养不足，在重新获得营养后，也会迅速恢复健康。

    ⑧人老之后，有很多脑神经元会死亡，又没有新的代替，就会变得健忘和呆滞。沃尔特曼设想配制一种老年人服用的食品，用它来阻止这种衰老过程，并且尽可能地提升留下的神经元的“工作”效率。在食品中增加能影响神经递质的营养素，当然是理想的办法，而且比起药物，这类食物可能更安全，副作用更少。

5G会改变什么

①你或许已经对手机网络的周期性升级司空见惯。2G网络诞生于1991年，随后在2001年被3G网络取代，2009年，4G网络又把3G抛在了身后。现在，我们又听到了5G网络的脚步声。

②但是相比以前的更新换代，5G网络是一次更大的飞跃。事实上，高通在其网站上宣称其“革命意义可比汽车和电力”。

③显然，5G网络会比4G快得多。在实际应用中，一部5G手机配合上5G网络环境，网速可达4G的9-20倍。而5G网络下的延迟（在开始高速数据传输前的迟滞时间）也只有4G的1/10。5G的到来也意味着流量的巨大提升——到时候，几乎所有的手机套餐都会提供廉价而且真正不限量的网络流量。“这将带来非常巨大的影响。”高通5G市场主管谢里夫·汉纳（Sherif Hanna）说道。

④举例来说，即使没有WiFi无线网络，手机应用也不再需要降低视频或图片的分辨率。事实上，你很可能会更倾向于利用手机网络来下载，因为5G的速度将会比WiFi更快。更进一步地说，我们的手机也会比以往更加强大。今天的手机处理器会受到散热和电池容量的限制。但是想象一下，如汉纳所说，如果你的手机通过5G网络与更强大的计算机相连接，“处理都会在远程完成，但是由于网络速度足够快，就好像是为你手中的手机增加了一个额外的处理器一样。”

⑤另一个巨大的变化在于：5G不仅仅是为手机设计的。它体现的是一个网络无处不在的新世界，无论是电子设备、工业机器，还是农用机械甚至汽车，都会接入网络。举例来说，5G协议允许一些数据插队，在其他数据之前进行传输。也就是说，在2023年，当两辆自动驾驶汽车需要通信以避免碰撞时，它们的数据可获得比你正在在线观看的《星球大战25》更高的优先级。

⑥但也不是所有人都会因5G而兴奋不已。这一新标准之所以能够提升速度，一方面需要更高效地利用现有的网络频段，另一方面也需要占用毫米波频段。这一宽广的无线电频段目前并没有得到有效利用——这是因为毫米波“极难使用，非常复杂，非常棘手。”汉纳说。

⑦这个频段的频率要比现有的手机网络频段高得多（你的WiFi无线网络使用的是2.4G或5.8G频段，而毫术波使用的是24G以上的频段）。这意味着它能提供前所未有的速度——但也要接受覆盖范围的损失。毫米波基站只有150米的覆盖范围，这也就是说网络服务商不仅需要升级现有的收发设备（小型基站），它们还需要安装更多的基站。

⑧因此，只有那些人口密集的大城市，例如纽约、旧金山和北京才能充分享受毫米波支持下5G带来的超高速快感。一旦到了荒郊野外，5G就只能提供9倍的速度提升。

⑨需要安装更多基站，也就意味着我们会在灯柱上看到更多的方盒子，在电线杆上看到更多的线缆，在其他各种地方看到更多不那么赏心悦目的工业形象。这也意味着更多的法律诉讼、罚款以及无线通信服务商和居民之间的纠纷。

⑩但是5G这列快车已经无法减速。到今年底，美国的主要网络服务商就将在一些城市部署5G网络，而第一台5G手机将会在2019年初上市。“我想大多数人并不知道5G原本是为2020年准备的，而我们现在谈的是今年年底。”汉纳说，“我们正在争分夺秒地工作，坦白说，这真的非常辛苦。”

（《环球科学》，2018年11月）

蓝莓不是“莓”

①虽说名字里面有个“莓”字，但是蓝莓跟草莓可没有半点瓜葛。实际上，蓝莓跟美丽的杜鹃花是同出一门的表兄弟。如果把草莓、蓝莓和杜鹃花的花朵放在一起，我们就能清楚地分清它们的亲疏关系了。并且，从蓝莓植株的个头（小灌木）来看，也显然跟长着草质茎蔓的草莓不是一家子。

②蓝莓的学名叫越橘，是杜鹃花科越橘属的成员。越橘属是一个大家庭，整个家族有400多位兄弟，在欧亚大陆和美洲大陆都有它们的身影。而得到蓝莓这个通用名，就是因为它们果实的蓝色“外衣”。不过，并不是所有的蓝莓果实都是蓝色，比如广泛栽培的兔眼蓝莓就泛着红色，而野生的红豆越橘完全是鲜红色的。

③我们的祖先很早就开始采食蓝莓。据考证，在1000年前，我国就已经有食用野生蓝莓的记录，一些种类（如乌饭树）的枝叶还被用做强身健体的药物，《本草纲目》中记载苍山越橘具有“顺气、消饱胀、益肾固精、强筋明目”的功效。而在同一时期的欧洲和美洲文化中，也有很多关于蓝莓的记载。在农作物歉收的年份里，蓝莓是重要的救荒食品。到了1600年，大批来到美洲的欧洲拓荒者，开始大量采摘包括蓝莓在内的各种小浆果。从某种意义上说，蓝莓对于新大陆的开拓做出了重要贡献。后来，拓荒者在有野生矮丛蓝莓集中分布的地方，将它们从森林中疏离开来，划分成便于修剪和采摘的地块。不过即使在人为呵护的条件下，这些野生蓝莓（矮丛蓝莓）一般每两年才提供一次丰硕的果实。直到19世纪，人们还都是依靠野生种来收获蓝莓果实，而没有人工种植。

④成熟的蓝莓果会由最初的绿色变成蓝色（当然，也有变成红色或白色的种类，如红豆越橘），果实外面还包裹着一层霜状物。采摘蓝莓还要讲究手法，如果是生拉硬扯，果柄处出现破损，就会使蓝莓果快速变质。轻轻地捏住蓝莓果向顺时针方向一旋，一颗完美的蓝莓果就被摘下来了。

⑤采摘如此简单，您是不是也想种点蓝莓了呢？不过，种蓝莓可没有那么简单。

⑥首先要克服的就是温度的问题。如果在一年的生长期内，没有足够的低温处理过程，蓝莓就无法开花。那些多分布于中高纬度或者低纬度的高山地区的北高丛蓝莓，通常需要在低于7.2℃的环境中“冻”上1000小时以上，而来自南方的兔眼蓝莓，也需要在低于7.2℃的环境中待上300到800小时。

⑦不仅如此，跟其他杜鹃花科的植物一样，蓝莓的根系和真菌联手才能在土壤中收获水分和营养。如此一来，这些根系就成了既怕旱又怕涝的娇气物。

⑧不光是水分和有机质，蓝莓对于土壤中的酸碱度也有很高的要求，一定要在pH值低于5.5，且高于3.8的酸性土壤里才能茁壮成长。pH值过高或者过低都会影响其正常生长。这种习性可能是因为野生蓝莓多生长在森林边缘，已经习惯了由枯枝落叶形成的酸性土。