王赤:中国空间科学的发展任重道远,希望2045年能与NASA比肩

王赤:中国空间科学的发展任重道远,希望2045年能与NASA比肩

“我们空间科学的发展,是一项伟大的事业,而我们伟大的事业是始于梦想,基于创新,成于实干的。”

2022年11月8日至13日, 第十四届中国国际航空航天博览会在广东珠海举行。11月9日,在凤凰卫视集团、珠海航展有限公司主办,凤凰网承办的“2022与世界对话·中国航空航天论坛”上,中科院院士,空间物理学家王赤在主旨演讲环节表示,中国的空间科学发展任重而道远。不过随着中科院空间科学先导专项的实施,一批空间科学的研究成果也相继涌现。从长期的发展目标来看,我国的空间科学希望到2035年时能够跟欧洲空间局比肩,到2045年时,能够与美国宇航局NASA比肩。

中国科学院院士,中科院国家空间科学中心主任,中国科学院大学地球与行星科学学院教授王赤

中国科学院院士,中科院国家空间科学中心主任,中国科学院大学地球与行星科学学院教授王赤

以下是致辞全文:

各位来宾,女士们、先生们,非常高兴有机会来讲一讲我们国家的空间科学卫星计划的进展和展望。首先,我想讲一讲什么是空间科学:自1957年第一颗人造卫星上天以来,人类进入到了一个空间的时代。我们空间科学就是随着人类航天器进入到太空之后开展起来的一门新兴的交叉学科。所以我们空间科学的一个关键词,就是以航天器为主要的平台。我们这个航天器可以指我们的卫星,也可以指我们的空间站,还有我们的深空探测器。空间科学研究的范畴包括我们地球的空间,我们整个太阳系的空间,还有宇宙的空间,从近至远。

首先从地球空间起步。我们知道,地球的空间并不是一个太空,也并不是一个虚无缥渺的真空,它含有很多的物质,有很多的磁场、电场。所以我们的地球空间富含了我们的辐射带,也有在日地之间的各种结构,包括从太阳爆发的日冕物质抛射,还有整个地球的各种大尺度结构。我们观测的最近的恒星就是太阳,我们的SOHO卫星(太阳和太阳圈探测器,Solar and Heliospheric Observatory)第一次从太阳的表面一直观测到我们太阳的内部的结构。帕克太阳探针(Parker solar probe)第一次近距离观测到了我们的太阳,也发现了很多传统理论无法解释的物理现象。遥看遥远的天空和宇宙,人类从不同的电磁波段来进行观测,最有名也是大家最熟悉的,就是哈勃望远镜。它第一次精确地测量了我们宇宙的能量,发现了暗能量是怎么驱动宇宙不断膨胀。

最近发射的韦伯空间望远镜是哈勃望远镜的一个继承者,我们知道哈勃望远镜的口径才2米多,而韦伯空间望远镜的口径已经达到了6.5米。最近的一次科学发现也表明,在系外行星当中发现了二氧化碳。到目前为止,人类非常关心的一个问题就是地球是不是宇宙中唯一一个存在着智慧生命的星球?要了解这个根本的问题,就需要寻找地球2.0,寻找地球2.0,就要从寻找系外行星开始。我们现在已经找到了上千颗的系外行星,但是在这些系外行星当中,是不是具有跟地球一样的宜居环境,现在还是一个值得探索的科学问题。

回到我们的太阳系,火星是跟地球最为相近的一个行星。在火星上是不是存在着生物,或者在历史上存在生物,现在还不得而知。但现在添了一些火星上存在生命的新证据:最近毅力号在火星上发现了大量的有机分子。我们还探测了慧星,探测了小行星,这都是太阳系起源时残留下来的物质。我们能够探测慧星、小行星,就窥视了太阳系小时候的样子。我们从地球出发,走向了月球,走向了火星,下一个目标就是日球层边界,或者说太阳系的边界。现在旅行者一号、二号已经跨过了日球层边界,进入到了星际空间。人类探索了太阳系的八大行星,现在目光已经瞄向了深邃的宇宙。到目前为止,我们一共发射了几百颗科学卫星,但实事求是地讲,中国的科学卫星还是屈指可数,我们的空间科学发展任重而道远。

下面我介绍一下我们空间科学先导专项。在2011年的时候,中国科学院率先行动,启动了一批先导专项。其中空间科学卫星是先导专项中,强度最大的一个空间科学专项。大家熟知的悟空号暗物质粒子探测卫星,是目前为止世界上探测能量是最高的卫星,达到了10个TEV。我们卫星探测的能量精度也是最强的,目前已经探测到了很多以往没有探测到的,在高能段的奇特物理现象。墨子号卫星是我们第一个量子科学实验卫星。我们的慧眼号硬X射线调制望远镜探测到了宇宙当中最强的磁场——10亿特斯拉,要知道在地球上,实验室中,最强的磁场也就到100个特斯拉的量级。

王赤:中国空间科学的发展任重道远,希望2045年能与NASA比肩

先导专项的一期也得到了国内外广泛地关注。目前我们正在实施先导专项的二期:太极一号微重力技术实验卫星,是我们国家进行空间引力波探测的第一步。我们已经获得了迄今为止在空间中最精确的一个激光测距的测量结果。我们的怀柔一号引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星已经成功发射,探测到了很多伽玛暴。前不久10月9号,我们发射了先进天基太阳天文台,这也是我国第一颗综合性太阳观测卫星。我们第一次以一磁两暴作为目标,探测太阳的磁场、耀斑和日冕物质抛射事件,这就像太阳的闪电和暴雨一样,我们要了解太阳的磁场与太阳爆发活动之间的关系。目前工作都非常正常,我们预计在两三个月之内要发布第一批观测结果。明年先导专项会迎来爱因斯坦探针(Einstein Probe,简称EP),这也是我们国家用X射线的波段来探测空间的一些包括沉寂黑洞爆发的现象,还有探测引力波暴的电磁高能对应体。

在2024年底或者2025年,我们还将发射太阳风跟磁层相互作用的全景成像卫星SMILE,这是由中国与欧空局联合发起的空间科学卫星计划。也是第一次对地球空间大尺度的结构、磁层进行成像的观测。我们第一次对地球空间成像,地球空间就应该SMILE微笑。先导专项一直到2025年,每年都要有一颗卫星发射升空。可以看到,中国的空间科学卫星还处在一个起步阶段,我们也制定了一个中长期的发展目标:希望到2035年的时候,我们中国的空间科学能够跟欧洲空间局比肩;到2045年的时候,我们中国的空间科学能够与美国宇航局NASA比肩。

我们要瞄准一些前沿的科学问题,比如说宇宙的起源和演化,太阳系的起源与演化,以及太阳活动和我们人类活动的关系,瞄准这些重大科学问题开展前沿探索。我们也制定了四大科学主题:包括极端宇宙,就是要研究在极端宇宙条件下的物理规律;要研究时空涟漪,也就是空间引力波;要探测日地全景,太阳对太阳系的影响;还有宜居行星,也就是系外行星的探索。这也是2021年中国航天白皮书制定的四大科学主题。在航天强国建设当中,我们也凝练了五个重点方向,十个重点任务。

最后我也想说,我们空间科学的发展,是一项伟大的事业,而我们伟大的事业是始于梦想,基于创新,成于实干的。谢谢大家。

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