Space Science to Accelerate Over the Next Five Years

从“神舟”系列飞船到“嫦娥”探月工程，中国的空间科技正逐渐从“跟跑”到“并跑”，甚至在某些领域实现“领跑”。上周末，在复旦大学举行的第六届中国大地测量和地球物理学学术大会（CCGG）期间，中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任王赤接受专访时表示，“十五五”期间，我国的空间科学发展将驶入快车道。<br> 届时，我国空间科学领域将组织实施一系列科学计划，其中就有太空探源专项，主要包括“鸿蒙计划”“夸父二号”、系外地球巡天、增强型X射线时变与偏振空间天文台在内的旗舰型卫星任务。而我国发起的国际大科学项目——国际子午圈大科学计划也将进一步推进。<br> “空间科学的发展不仅对诸多科学领域的发展起到牵引和促进作用，更激发了越来越多年轻人投身科学研究的热情。探索宇宙起源、天体起源、生命起源，寻找宇宙中的另一个地球，这是人类最大的好奇，也是人类内心深处最渴望探索的科学问题。”王赤说。<br> 一系列太空探源空间项目将陆续实施<br> 去年11月24日，国家空间科学中心召开的新闻发布会上介绍了“十五五”期间将实施的部分空间科学项目。王赤在此次接受采访时表示，这些空间科学任务已陆续落实，尤其值得关注的是，我国将实施四个旗舰型科学卫星项目。<br> 具体而言：第一项是鸿蒙计划，这一计划将发射10颗卫星，作为一个编队飞行至月球背面，利用月球背面洁净的电磁环境，建成太空中100公里级的射电望远镜，通过超长波探索宇宙诞生的信息，聆听宇宙形成时从黑暗到黎明时期的第一声“初啼”；第二项是“夸父二号”，也就是太阳极轨探测器，将首次到太阳的极区“居高临下”地对太阳进行监测，更好地了解太阳磁活动周和高速太阳风的起源；第三项是发射ET卫星，探寻系外的类地球行星，希望能够寻找到第二个地球；第四项是增强型X射线时变与偏振空间天文台，了解黑洞、中子星等致密天体，以及极端宇宙条件下的物理规律。<br> “太空探源专项将聚焦宇宙起源、空间天气起源、生命起源等重大前沿问题，力争在宇宙黑暗时代、太阳磁活动周、系外类地行星、极端宇宙探测等领域实现新突破。”王赤告诉记者。<br> 王赤同时也是探月工程四期首席科学家。针对公众关注的月球和深空探测，他透露说，今年将发射嫦娥七号，目标是探测月球南极的物质和环境，特别是直接认证永久阴影区的水冰，以及探测月球内部结构。<br> “十五五”期间，我国还将启动“天问三号”任务，实施火壤取样返回任务，破解火星是否有生命存在的痕迹这一重大问题。<br> “希望这些空间科学的成果能够成为我国2035年建成科技强国的标志性贡献。”王赤在接受采访时还透露，去年由他牵头启动的国际子午圈大科学计划目前也有很大进展，已有30多个国际科研机构、20多个国际科学组织参加。这一计划实施后，全球多个国家将共同组织成一个全天候观测太阳的“日不落”体系，可全天候地对地球的空间环境进行“CT扫描”和观测，全面完善科学家对太阳和地球空间环境的观测和研究。<br> 投身空间科学的年轻人，确实越来越多了<br> 为什么要大力发展空间科学？接受采访时，王赤谈到，首先是因为人类有天然的好奇心，希望了解宇宙是如何诞生的，我们从哪里来，我们是谁，我们又将往哪里去——这几乎是每个人最本真的渴望。事实上，“空间科学的成果确实激发了很多青少年的科学探索的热情，这可以说是科普最好的载体。近年来，愿意投身空间科学的年轻人确实越来越多了”。<br> 在王赤看来，空间科学的发展确实对其他领域的科学发展起到了牵引作用。过去几十年，人类通过发射卫星、空间站，发射月球和深空探测器，对空间的自然规律、宇宙的特征、变化运行机制开始有所了解。而空间技术发展的背后，则是基础研究、技术能力、工程能力相互促进的融合发展。同时，在空间的探测和研究，也使得多个学科得到了极大拓展。<br> 为了说明这一点，他举了一些例子。过去，科学家要研究一些物理规律，一般只能在实验室里进行。但进入太空后，极强的磁场、极强引力、高真空、强辐射的实验条件都是地球实验室无法模拟的条件。对极端条件下物理规律的研究，正极大地拓展人类的认知边界。比如，对爱因斯坦相对论的验证，以及在地面上验证的量子科学实验的结论，在深空、在空间尺度是否还能成立等等，这些都极大地丰富了人类的知识体系。<br> 此外，由于大气层的阻挡，地球上很多波段是无法观测到的，这也是为什么很多天文台都要建在高海拔的地区。但即便是最高的山峰珠穆朗玛峰，也只有8公里高，而卫星轨道至少是几百公里高，在这个高度观测到的很多物理现象是地面望远镜根本无法观测到的。就拿公众最为熟知的哈勃望远镜来说，正是它在太空中观测到宇宙在不断膨胀，探测出宇宙的年龄大约为138亿年。这些新发现都给人类的宇宙观带来了颠覆性的革命认知。<br> 完善空间治理亟需全球携手合作<br> 当然，空间技术的发展带来的不仅仅只有好处，伴随着航天活动的快速发展，空间治理也面临全新挑战。王赤坦言，由于目前全球卫星发射频繁，甚至还有不少火箭发射的残骸尚未回收，这些都已成为太空治理的难题。<br> 就在不久前，还有研究论文称，由于人类发射航天器过于频繁，导致近地轨道太过拥挤，而如果我们失去对卫星的管控能力，那么距离被困在地球表面可能只剩下2.8天的时间。<br> 虽然这个数字有些危言耸听，但去年发表在《科学报告》上的一项研究指出，每年在东北美洲或北欧等繁忙空域，从天上掉下来的太空碎片甚至有可能击中飞行中的飞机，且这个概率仍在上升。<br> 另一方面，越来越多的太空垃圾也对航天器产生威胁。就在去年11月5日，我国神舟二十号航天员乘组准备返回地球时，就发现返回舱舷窗玻璃出现细微裂纹，不得不推迟返回。<br> “地面汽车太多以后，我们就要对整个路网系统做出规划。太空中，卫星也遇到同样的问题，那我们究竟该如何进行太空交通的治理？”王赤谈到，国际上早已形成共识，即卫星使命结束后，必须让它们自主慢慢坠入大气层中销毁，但是已有的空间碎片该如何清除，除了已经在实施的一些零星计划，太空治理的完善需要全球各国携手合作，共同对空间碎片进行监测和清除。<br> “首先需要的是全球各个国家达成共识，这也是联合国和平利用太空可持续发展的重要议题。”王赤说。<br> （作者：姜澎）