自宋真宗之後，宋朝長期依賴每年大量送出的银绢維持與辽朝的暫時和平局面，但辽朝見宋朝軟弱，便圖謀進一步侵占宋地。公元1075年，辽朝派大臣萧禧赴東京要求界定邊界。
宋神宗派大臣與萧禧談判，雙方爭論數日未果。沈括受命前往，以其精通地理學識對抗辽使，並從檔案資料中證明該片土地應屬於宋國。沈括所繪的地圖終獲辽使承認，其才華得以顯露。
隨後，沈括被任命為出使上京（即辽国都城），並在此期間展示了他深厚的地理學知識及調查能力。他不僅能夠準確描繪當地地形，而且還了解當地風俗人情。在回程途中，他繼續研究各地的山川、險要關口，並將這些資料整理成詳細的地圖模型。
由於他的卓越貢獻，沈括受到封賞，被授予翰林學士職位。此外，他在天文、歷法、音樂、醫藥等多個領域也展現了自己的專業造詣。晚年的他，在江蘇鎮江的夢溪園著作《夢溪筆談》，記錄了自己一生的科學研究成果，其中包括對活字印刷技術的記述，這是北宋之前的一項重要發明，由工匠毕升發明，用細粘土刻制小塊字體后再燒硬，即可進行印刷。
總結來說，沈括不僅是一位杰出的科學家，更是國家安全與邊境問題解決的大師，他對中國古代科學發展有著不可磨滅的貢獻。
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