從“神舟”系列飛船到“嫦娥”探月工程,中國的空間科技正逐漸從“跟跑”到“並跑”,甚至在某些領域實現“領跑”。上周末,在復旦大學舉行的第六屆中國大地測量和地球物理學學術大會(CCGG)期間,中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任王赤接受專訪時&&,“十五五”期間,我國的空間科學發展將駛入快車道。
屆時,我國空間科學領域將組織實施一系列科學計劃,其中就有太空探源專項,主要包括“鴻蒙計劃”“夸父二號”、係外地球巡天、增強型X射線時變與偏振空間天文&在內的旗艦型衛星任務。而我國發起的國際大科學項目——國際子午圈大科學計劃也將進一步推進。
“空間科學的發展不僅對諸多科學領域的發展起到牽引和促進作用,更激發了越來越多年輕人投身科學研究的熱情。探索宇宙起源、天體起源、生命起源,尋找宇宙中的另一個地球,這是人類最大的好奇,也是人類內心深處最渴望探索的科學問題。”王赤説。
一系列太空探源空間項目將陸續實施
去年11月24日,國家空間科學中心召開的新聞發布會上介紹了“十五五”期間將實施的部分空間科學項目。王赤在此次接受採訪時&&,這些空間科學任務已陸續落實,尤其值得關注的是,我國將實施四個旗艦型科學衛星項目。
具體而言:第一項是鴻蒙計劃,這一計劃將發射10顆衛星,作為一個編隊飛行至月球背面,利用月球背面潔凈的電磁環境,建成太空中100公里級的射電望遠鏡,通過超長波探索宇宙誕生的信息,聆聽宇宙形成時從黑暗到黎明時期的第一聲“初啼”;第二項是“夸父二號”,也就是太陽極軌探測器,將首次到太陽的極區“居高臨下”地對太陽進行監測,更好地了解太陽磁活動周和高速太陽風的起源;第三項是發射ET衛星,探尋係外的類地球行星,希望能夠尋找到第二個地球;第四項是增強型X射線時變與偏振空間天文&,了解黑洞、中子星等緻密天體,以及極端宇宙條件下的物理規律。
“太空探源專項將聚焦宇宙起源、空間天氣起源、生命起源等重大前沿問題,力爭在宇宙黑暗時代、太陽磁活動周、係外類地行星、極端宇宙探測等領域實現新突破。”王赤告訴記者。
王赤同時也是探月工程四期首席科學家。針對公眾關注的月球和深空探測,他透露説,今年將發射嫦娥七號,目標是探測月球南極的物質和環境,特別是直接認證永久陰影區的水冰,以及探測月球內部結構。
“十五五”期間,我國還將啟動“天問三號”任務,實施火壤取樣返回任務,破解火星是否有生命存在的痕跡這一重大問題。
“希望這些空間科學的成果能夠成為我國2035年建成科技強國的標誌性貢獻。”王赤在接受採訪時還透露,去年由他牽頭啟動的國際子午圈大科學計劃目前也有很大進展,已有30多個國際科研機構、20多個國際科學組織參加。這一計劃實施後,全球多個國家將共同組織成一個全天候觀測太陽的“日不落”體系,可全天候地對地球的空間環境進行“CT掃描”和觀測,全面完善科學家對太陽和地球空間環境的觀測和研究。
投身空間科學的年輕人,確實越來越多了
為什麼要大力發展空間科學?接受採訪時,王赤談到,首先是因為人類有天然的好奇心,希望了解宇宙是如何誕生的,我們從哪來,我們是誰,我們又將往哪去——這幾乎是每個人最本真的渴望。事實上,“空間科學的成果確實激發了很多青少年的科學探索的熱情,這可以説是科普最好的載體。近年來,願意投身空間科學的年輕人確實越來越多了”。
在王赤看來,空間科學的發展確實對其他領域的科學發展起到了牽引作用。過去幾十年,人類通過發射衛星、空間站,發射月球和深空探測器,對空間的自然規律、宇宙的特徵、變化運行機制開始有所了解。而空間技術發展的背後,則是基礎研究、技術能力、工程能力相互促進的融合發展。同時,在空間的探測和研究,也使得多個學科得到了極大拓展。
為了説明這一點,他舉了一些例子。過去,科學家要研究一些物理規律,一般只能在實驗室裏進行。但進入太空後,極強的磁場、極強引力、高真空、強輻射的實驗條件都是地球實驗室無法模擬的條件。對極端條件下物理規律的研究,正極大地拓展人類的認知邊界。比如,對愛因斯坦相對論的驗證,以及在地面上驗證的量子科學實驗的結論,在深空、在空間尺度是否還能成立等等,這些都極大地豐富了人類的知識體系。
此外,由於大氣層的阻擋,地球上很多波段是無法觀測到的,這也是為什麼很多天文&都要建在高海拔的地區。但即便是最高的山峰珠穆朗瑪峰,也只有8公里高,而衛星軌道至少是幾百公里高,在這個高度觀測到的很多物理現象是地面望遠鏡根本無法觀測到的。就拿公眾最為熟知的哈勃望遠鏡來説,正是它在太空中觀測到宇宙在不斷膨脹,探測出宇宙的年齡大約為138億年。這些新發現都給人類的宇宙觀帶來了顛覆性的革命認知。
完善空間治理亟需全球攜手合作
當然,空間技術的發展帶來的不僅僅只有好處,伴隨着航天活動的快速發展,空間治理也面臨全新挑戰。王赤坦言,由於目前全球衛星發射頻繁,甚至還有不少火箭發射的殘骸尚未回收,這些都已成為太空治理的難題。
就在不久前,還有研究論文稱,由於人類發射航天器過於頻繁,導致近地軌道太過擁擠,而如果我們失去對衛星的管控能力,那麼距離被困在地球表面可能只剩下2.8天的時間。
雖然這個數字有些危言聳聽,但去年發表在《科學報告》上的一項研究指出,每年在東北美洲或北歐等繁忙空域,從天上掉下來的太空碎片甚至有可能擊中飛行中的飛機,且這個概率仍在上升。
另一方面,越來越多的太空垃圾也對航天器産生威脅。就在去年11月5日,我國神舟二十號航天員乘組準備返回地球時,就發現返回艙舷窗玻璃出現細微裂紋,不得不推遲返回。
“地面汽車太多以後,我們就要對整個路網系統做出規劃。太空中,衛星也遇到同樣的問題,那我們究竟該如何進行太空交通的治理?”王赤談到,國際上早已形成共識,即衛星使命結束後,必須讓它們自主慢慢墜入大氣層中銷毀,但是已有的空間碎片該如何清除,除了已經在實施的一些零星計劃,太空治理的完善需要全球各國攜手合作,共同對空間碎片進行監測和清除。
“首先需要的是全球各個國家達成共識,這也是聯合國和平利用太空可持續發展的重要議題。”王赤説。
(作者:姜澎)




