自从宋真宗之后，宋朝一直依赖每年送大量银绢来维持与辽朝的暂时和平局面，但辽朝却利用宋朝的软弱，不断寻求侵占更多土地。公元1075年，辽朝派大臣萧禧到东京要求划定边界。
宋神宗便派沈括出使，与萧禧进行谈判。沈括不仅精通地理，而且细致认真，他首先查阅了过去议定边界的文件，并向宋神宗报告，证明那块土地实际上属于宋朝。这次谈判中，沈括展现了他卓越的地理知识和对抗能力，最终成功地保护了国家领土完整。
随后，沈括被派往辽国（今内蒙古自治区巴林左旗南），在那里，他收集了大量的地理资料，并让随从官员背熟，以备不时之需。在与杨益戒等辽方官员的讨论中，由于沈括提供的事实和证据坚不可摧，加之双方都希望避免关系破裂，最终达成了共识，没有发生任何争端。
这次外交成功后，沈括被授予翰林学士一职，其在维护国家安全方面所作出的贡献得到了高度评价。此外，他还因其对地形勘察的重视，以及制作详尽的地图模型而受到赞誉，这些都是他为防御边境安全所做出的重要贡献之一。
然而，在他的职业生涯中也经历了一段艰难时期，一位当事人诬告他，被迫离开京城。但是，这并没有阻挡住他的热情。他在各个地方继续修订地图，最终完成了《天下郡国图》，成为当时最准确的地图之一。此外，他还涉足天文、历法、音乐、医药等多个领域，对这些学科有着深刻的理解和研究成果。
晚年的沈括居住在江苏镇江的一处名叫梦溪园的地方，那里也是他著作《梦溪笔谈》的创作之地。在这本书中，不仅记载了他的研究成果，还记录了当时劳动人民许多创造发明，其中包括毕升发明活字印刷技术这一重大发现。这种印刷术是中国四大发明之一，它比传统雕版印刷更为便捷，有助于推广文化教育，也促进社会发展。
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