吳季 楊帆 張鳳 范唯唯 韓淋 王海名

空間科學(xué)以航天器為主要工作平臺(tái)，研究發(fā)生在日地空間、太陽系乃至整個(gè)宇宙空間的物理、化學(xué)及生命等自然現(xiàn)象及其規(guī)律?？臻g科學(xué)不但是實(shí)現(xiàn)原始科學(xué)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域，也是國家和政府在有組織、定向的重大基礎(chǔ)研究方面的主要抓手之一。2018年，美國推出新版《國家航天戰(zhàn)略》，修訂美國國家航空航天局戰(zhàn)略規(guī)劃，擬定國家空間探索行動(dòng)計(jì)劃，大力加強(qiáng)近地軌道空間、月球軌道和月表、火星及以遠(yuǎn)任務(wù)規(guī)劃與部署。歐洲、俄羅斯、日本持續(xù)推進(jìn)各自的空間計(jì)劃，兼顧自主發(fā)展與國際合作。全球探索路線圖著力凝聚世界各國共識(shí)，為通過國際合作開展載人空間探索創(chuàng)造最大可能和可行路徑。2018年，空間科學(xué)取得重要突破，例如“蓋亞”精確揭示銀河系恒星群體構(gòu)成和恒星運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)、“費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡”幫助確定一顆銀河系外高能中微子來源于一個(gè)遙遠(yuǎn)星系中的超大質(zhì)量黑洞、兩種測量方法測得的哈勃常數(shù)的顯著差異可能蘊(yùn)含新物理學(xué)解釋、多項(xiàng)小行星任務(wù)取得里程碑式進(jìn)展、人造物體再度進(jìn)入星際空間等，揭示宏觀宇宙和微觀物理世界的前沿奧秘。有望創(chuàng)造人類最近距離觀測太陽和飛行速度紀(jì)錄的“帕克號(hào)”太陽探測器、人類首個(gè)月球背面探測器“嫦娥四號(hào)”、人類第3個(gè)水星任務(wù) BepiColombo探測器等成功發(fā)射，為未來取得重大突破提供新的可能。

1 2018年空間科學(xué)研究進(jìn)展

1.1 “蓋亞”繪制最新銀河系地圖

2018年4月25日，“蓋亞”空間望遠(yuǎn)鏡（Gaia）發(fā)布第2批觀測數(shù)據(jù)集，利用 22個(gè)月（2014年7月25日—2016年5月23日）的測量數(shù)據(jù)繪制出最新銀河系地圖，揭示更多關(guān)于銀河系的細(xì)節(jié)。Gaia數(shù)據(jù)處理和分析團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Anthony Brown被評為《Nature》年度十大人物之一。

Gaia第一批觀測數(shù)據(jù)集于2016年發(fā)布，精確測量了 200萬顆恒星的距離和徑向速度。2018年發(fā)布的第2批觀測數(shù)據(jù)集包括對17億顆恒星位置的高精度測量結(jié)果，以及其中13億顆恒星的視差、速度和運(yùn)動(dòng)方向，揭示出銀河系恒星群體構(gòu)成和恒星運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，有助于研究銀河系的形成和演變。此外，Gaia還對太陽系內(nèi) 1.4萬多個(gè)小行星的位置和運(yùn)行軌道進(jìn)行了追蹤。Gaia于2013年12月19日發(fā)射，設(shè)計(jì)壽命為5年，將于2019年中期停止運(yùn)行。Gaia最終版數(shù)據(jù)集將于2020年后發(fā)布，這將是最具權(quán)威的恒星編目，有望在天文學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。

1.2 科學(xué)家首次確定銀河系外高能中微子源

2018年7月12日，科學(xué)家利用美國國家航空航天局（NASA）費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡（FGST），首次發(fā)現(xiàn)銀河系外的一顆高能中微子來源于一個(gè)遙遠(yuǎn)星系中的超大質(zhì)量黑洞。

這顆中微子最早是由一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)在2017年利用美國國家科學(xué)基金會(huì)的冰立方中微子天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)的，其超高能量暗示它來自太陽系之外。在被探測到之前，這顆中微子幾乎以光速行進(jìn)了37億年，這一距離比科學(xué)家能夠確認(rèn)來源的其他中微子都遠(yuǎn)。通過追蹤獵戶座中來自一個(gè)遙遠(yuǎn)的超大質(zhì)量黑洞的伽馬射線爆發(fā)，F(xiàn)GST最終確定了該中微子的來源。地基大氣伽馬射線成像切倫科夫望遠(yuǎn)鏡以及伽瑪射線暴任務(wù)“雨燕”衛(wèi)星和許多其他設(shè)施也針對此次發(fā)現(xiàn)開展了重要的后繼觀測，并獲得更多探測數(shù)據(jù)。中微子觀測提供了關(guān)于宇宙中最極端環(huán)境的新信息，這項(xiàng)突破性進(jìn)展將為認(rèn)識(shí)宇宙提供除電磁輻射、引力波之外的第 3種方法，推動(dòng)“多信使天文學(xué)”進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。

1.3 基于造父變星標(biāo)準(zhǔn)獲得最新哈勃常數(shù)

2018年7月，天文學(xué)家利用“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡和“蓋亞”空間望遠(yuǎn)鏡對造父變星的最新觀測數(shù)據(jù)測得哈勃常數(shù)為 73.5 km/（s·Mpc）（Mpc表示百萬秒差距，約為 300萬光年），即每增加 300萬光年的距離（或每過 300萬年），星系遠(yuǎn)離地球的速度增加73.5 km/s，這一結(jié)果進(jìn)一步加劇了臨近宇宙與更遙遠(yuǎn)的原始宇宙之間哈勃常數(shù)的不匹配。研究團(tuán)隊(duì)未來的目標(biāo)是在21世紀(jì)20年代初期將哈勃常數(shù)的不確定度降低至1%的水平。

利用新的測量方法測得的哈勃常數(shù)與根據(jù)“普朗克”探測器 2013年發(fā)布的宇宙微波背景輻射數(shù)據(jù)推算出的哈勃常數(shù)67 km/（s·Mpc）的差值已經(jīng)是兩種方法測得值不確定度總和的 4倍。新物理學(xué)可能暗藏在這一差異中，可能的解釋包括暗物質(zhì)相互作用的強(qiáng)度，暗能量可能比以前想象的更加異乎尋常，或者是宇宙中存在未知的新粒子。

1.4 開普勒望遠(yuǎn)鏡結(jié)束輝煌探測歷史

2018年10月30日，NASA宣布開普勒望遠(yuǎn)鏡（Kepler）因燃料耗盡而無法繼續(xù)開展工作，結(jié)束了近10年的天文觀測任務(wù)。Kepler包括主任務(wù)和Kepler-K2兩個(gè)任務(wù)，任務(wù)期間對 53.0506萬顆恒星開展了觀測，共確認(rèn)了2662顆系外行星，觀測到了處于爆發(fā)最初始階段的 61顆超新星，傳回的科學(xué)觀測數(shù)據(jù)達(dá) 678 GB，截至 2018年10月24日相關(guān)研究人員發(fā)表了科學(xué)論文2946篇。

開普勒望遠(yuǎn)鏡帶領(lǐng)人類進(jìn)入系外行星觀測的黃金時(shí)代，其代表性成果包括：（1）證明銀河系中行星的數(shù)量超過恒星，徹底改變了對人類在宇宙中所處位置的理解；（2）發(fā)現(xiàn)星空中20%～50%的恒星可能擁有較小的巖質(zhì)行星，這些行星位于恒星的宜居帶，因此在星球的表面可能存在液態(tài)水；（3）發(fā)現(xiàn)多種類型的系外行星，最常見的系外行星大小介于地球和海王星之間；（4）發(fā)現(xiàn)多種類型的行星系統(tǒng)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)新發(fā)現(xiàn)的一顆行星屬于Kepler-90系統(tǒng)，使Kepler-90系統(tǒng)的行星數(shù)量增加至 8顆，是目前在太陽系之外發(fā)現(xiàn)的最大的行星世界；（5）重振對恒星的研究，對50多萬顆恒星的觀測有助于理解圍繞這些恒星運(yùn)行的行星的基本屬性，加深人類對星系和宇宙的歷史和結(jié)構(gòu)的理解。

1.5 火星探測成果頻現(xiàn)

2018年1月，火星勘測軌道器發(fā)現(xiàn)火星 8處受侵蝕的陡峭斜坡上暴露出地表之下厚厚的冰沉積物，揭示出關(guān)于此前探測到的火星中緯度地區(qū)地下冰原的內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)的新信息。這些沉積物保存著關(guān)于火星氣候史的線索，并表明對于未來的無人或載人探索任務(wù)來說，冰凍的水比此前預(yù)想的更容易獲取，具有潛在的資源價(jià)值。

2018年6月，“好奇號(hào)”在火星淺層表面巖石識(shí)別出多種復(fù)雜有機(jī)分子碎片，包括噻吩、苯、甲苯以及一些短鏈有機(jī)物，如丙烷、丁烯等，為火星可能曾經(jīng)存在生命提供了證據(jù)。此外，“好奇號(hào)”還發(fā)現(xiàn)火星大氣甲烷水平存在季節(jié)性波動(dòng)，表明火星可能仍存在生命。

2018年9月，“火星生命探測計(jì)劃2016任務(wù)”團(tuán)隊(duì)公布示蹤氣體軌道器獲得的首批科學(xué)成果，根據(jù)其在軌運(yùn)行 6個(gè)月期間測量的輻射劑量數(shù)據(jù)顯示，假設(shè)往返地球和火星各需要 6個(gè)月，執(zhí)行火星任務(wù)的航天員受到的輻射劑量將達(dá)到個(gè)人耐受輻射劑量極限值的 60%或更高。這與“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”2011—2012年期間的探測數(shù)據(jù)吻合，將用于驗(yàn)證輻射模型，評估未來執(zhí)行火星任務(wù)的航天員所承受的輻射風(fēng)險(xiǎn)。

1.6 木星探測再獲新發(fā)現(xiàn)

2018年3月，《Nature》集中發(fā)表了4篇論文，報(bào)道了“朱諾號(hào)”（Juno）的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，披露了對木星重力場、大氣噴流、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及兩極氣旋的重要發(fā)現(xiàn)，這些結(jié)果將有助于更好地了解木星的內(nèi)部、核心物質(zhì)及其起源。

Juno觀測顯示木星的重力場是南北不對稱的。對于氣態(tài)行星，這種不對稱性的唯一解釋是大氣氣流穿入行星的深度極大，導(dǎo)致重力場呈現(xiàn)不對稱性。因此，重力場的不對稱性程度反映了氣流的深度。研究人員推測，木星天氣層的總深度約3000 km，約占木星總質(zhì)量的1%（約為 3個(gè)地球質(zhì)量），遠(yuǎn)超此前預(yù)期。這一發(fā)現(xiàn)對于了解木星強(qiáng)氣流的本質(zhì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制非常重要，這些氣流的重力信號(hào)與木星核心的重力信號(hào)互相糾纏影響。Juno還發(fā)現(xiàn)木星大氣的旋轉(zhuǎn)存在差異性，云區(qū)和云帶旋轉(zhuǎn)速度相差可達(dá)100 m/s。研究人員發(fā)現(xiàn)，木星深層內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)近似于剛體旋轉(zhuǎn)，與木星大氣相比，旋轉(zhuǎn)速度的差值至少低 1個(gè)數(shù)量級，這一結(jié)果出人意料。

1.7 《Science》發(fā)布“卡西尼”探測器最終階段科學(xué)發(fā)現(xiàn)

2018年10月，《Science》出版“潛入土星環(huán)”特刊，報(bào)道了“卡西尼”土星探測器（Cassini）的研究發(fā)現(xiàn)，集中反映了對土星系統(tǒng)，特別是對此前從未被探測過的土星與土星環(huán)之間空間的理解上的巨大飛躍。

Cassini科學(xué)任務(wù)最終階段有7項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)，包括：（1）發(fā)現(xiàn)土星環(huán)向土星高層大氣墜落的納米級水珠中的物質(zhì)成分復(fù)雜，包括水、硅酸鹽、甲烷、氨、一氧化碳、氮和二氧化碳，這些有機(jī)物的組成與土衛(wèi)二和土衛(wèi)六均不相同，這意味著土星系統(tǒng)中至少有 3個(gè)不同的有機(jī)分子儲(chǔ)藏；（2）首次近距離觀測了土星環(huán)和土星的相互作用，發(fā)現(xiàn)內(nèi)環(huán)粒子和氣體直接落入土星大氣層，一些粒子帶電后沿著磁力線盤旋并落入土星高緯度地區(qū)，即“環(huán)雨”現(xiàn)象，還有一些粒子被快速拖入土星赤道地區(qū)；（3）土星環(huán)和土星大氣層之間的大部分物質(zhì)是如煙霧般的納米級顆粒，表明顆粒被某種未知的過程磨碎；（4）發(fā)現(xiàn)聯(lián)系土星環(huán)與土星大氣層頂?shù)碾娏飨到y(tǒng)，表明土星和土星環(huán)的相互作用之強(qiáng)遠(yuǎn)超預(yù)期；（5）發(fā)現(xiàn)了位于土星附近的由高能粒子組成的輻射帶；（6）土星磁軸幾近與其自轉(zhuǎn)軸平齊，與太陽系中其他擁有磁場的行星均不同；（7）在飛越土星磁極時(shí)對產(chǎn)生無線電輻射的區(qū)域進(jìn)行了直接采樣。結(jié)果顯示，土星磁極是地球之外又一適宜開展無線電產(chǎn)生機(jī)理研究的區(qū)域。

1.8 多項(xiàng)小行星探測任務(wù)取得里程碑突破

2018年9月，“隼鳥 2號(hào)”（Hayabusa 2）釋放的2個(gè)小型雙胞胎漫游器成功登陸小行星 Ryugu表面，通過跳躍的方式實(shí)現(xiàn)在小行星表面自主移動(dòng)。2018年10月3日，“隼鳥 2號(hào)”又釋放了一顆小行星表面移動(dòng)偵查（MASCOT）登陸器。MASCOT以自由落體的方式著陸，通過電動(dòng)機(jī)加減速其鎢擺臂實(shí)現(xiàn)移動(dòng)甚至跳躍，這是在航天史上首次使用非常規(guī)機(jī)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)在小行星表面的移動(dòng)。初步分析MASCOT獲得的第一批數(shù)據(jù)和圖像結(jié)果表明，Ryugu表面覆蓋著粗糙的塊狀物和巨石，一些物體的尺寸甚至達(dá)到了約100 m，目前仍不清楚這些塊狀物的堅(jiān)硬程度和物質(zhì)組成。

2018年11月，“黎明號(hào)”（Dawn）探測器結(jié)束了長達(dá)11年的小行星探測任務(wù)。Dawn是唯一一個(gè)圍繞小行星帶天體運(yùn)行的航天器，也是首個(gè)繞飛兩顆地外天體的航天器，采用高效的離子推進(jìn)系統(tǒng)，突破了系統(tǒng)能力和續(xù)航力極限，實(shí)現(xiàn)了前所未有的工程壯舉，為其他多目的地探索任務(wù)配備離子推進(jìn)系統(tǒng)提供了佐證。Dawn任務(wù)于2007年9月發(fā)射，2011年到達(dá)小行星灶神星并繞其飛行14個(gè)月，在穿越小行星帶后，最終于2015年抵達(dá)矮行星谷神星軌道。Dawn探測任務(wù)揭示了灶神星和谷神星誕生的位置和演化過程，對了解太陽系歷史和演化至關(guān)重要，取得的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)包括：（1）捕捉到谷神星上的冰火山和神秘亮斑，研究人員推測這可能是谷神星內(nèi)部含鹽的水上升至表面形成的鹽沉積物；（2）在谷神星表面發(fā)現(xiàn)了古代海洋殘留的化學(xué)特征，其主要成分為碳酸鈉，是由地殼內(nèi)部或下部的泥狀鹵水流到地表形成的，這一發(fā)現(xiàn)表明矮行星歷史上也存在過海洋，甚至可能仍然存在；（3）繪制了灶神星環(huán)形坑地圖，發(fā)現(xiàn)灶神星北半球受到的撞擊更多，這表明在小行星帶早期存在更多的巨型天體；（4）證實(shí)灶神星是一個(gè)常見的隕石家族的來源。

2018年12月，NASA“起源、光譜分析、資源識(shí)別與安全-風(fēng)化層探測器”（OSIRIS-REx）在飛行約20億km后抵達(dá)小行星Bennu。OSIRIS-REx是NASA的首個(gè)小行星采樣返回任務(wù)，旨在研究行星的形成和起源，幫助理解可能影響地球的小行星。通過分析 OSIRIS-REx搭載的兩個(gè)光譜儀數(shù)據(jù)，初步在小行星 Bennu的黏土中發(fā)現(xiàn)了水的痕跡。初步分析顯示，Bennu存在含有羥基（—OH）的分子。研究人員猜測這些羥基遍布小行星，以含水黏土礦物的形式存在。但 Bennu體積太小，不足以容納液態(tài)水，因此這意味著 Bennu的母體——一個(gè)體積更大的小行星——曾在某個(gè)時(shí)間存在液態(tài)水。

1.9 “旅行者2號(hào)”飛出日球?qū)?/h3>

2018年12月10日，NASA宣布飛行了 41年的“旅行者 2號(hào)”（Voyager 2）探測器飛出日球?qū)娱_始探索星際空間，成為繼“旅行者1號(hào)”（Voyager 1）之后又一個(gè)進(jìn)入星際空間的人造物體?！奥眯姓?2號(hào)”目前距地球約 180億 km，是NASA迄今運(yùn)行最久的空間探索任務(wù)。2018年11月5日，“旅行者2號(hào)”上的等離子科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)現(xiàn)日球?qū)恿Ｗ拥乃俣榷附?，此后未檢測到太陽風(fēng)，這說明它已飛出日球?qū)?。未來，“旅行者”系列探測器將繼續(xù)穿越太陽系之旅，其上攜帶了大量關(guān)于人類文明的聲音、圖片和影像資料，有望在數(shù)十億年后仍然在廣袤的宇宙間傳遞人類文明的信息。

1.10 國際空間站迎來在軌運(yùn)行20周年

2018年是國際空間站在軌運(yùn)行20周年，各研究領(lǐng)域持續(xù)保持著較高的活躍度，開展了包括空間培育植物、測試新設(shè)備、空間生命科學(xué)和理解宇宙本身在內(nèi)的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

2018年1月，NASA發(fā)布“雙胞胎實(shí)驗(yàn)”的詳細(xì)研究結(jié)果。持續(xù)2年的實(shí)驗(yàn)詳細(xì)研究了航天員Scott在空間飛行前、中、后身體各系統(tǒng)與作為地面對照組的其雙胞胎兄弟Mark的區(qū)別，初步揭示了空間飛行對人體主要系統(tǒng)的影響：（1）端粒位于染色體的末端并隨著年齡的增長而減少；（2）Scott的體重下降和葉酸水平增加與端粒延長結(jié)果一致；（3）飛行任務(wù)時(shí)間從6個(gè)月任務(wù)增加到1年并未使Scott的認(rèn)知水平出現(xiàn)顯著下降，但其飛行速度和準(zhǔn)確性出現(xiàn)了明顯的下降；（4）每次接種疫苗后，雙胞胎產(chǎn)生了類似的、增加水平相當(dāng)?shù)拿庖邞?yīng)答，這表明在空間站接種的疫苗對航天員產(chǎn)生了預(yù)期的免疫刺激作用；（5）空間飛行帶來的微生物群落變化并不會(huì)大于在地面上改變飲食或患病對人體微生物群落的影響；（6）雙胞胎基因組中有超過預(yù)期的數(shù)百項(xiàng)獨(dú)特突變，在返回地面后 93%的基因表達(dá)恢復(fù)正常，但仍有數(shù)百個(gè)基因未能恢復(fù)；（7）空間飛行對Scott的 2個(gè)白細(xì)胞群體的基因組的特定區(qū)域產(chǎn)生了影響，其DNA甲基化過程發(fā)生了改變。返回地面后，相關(guān)的基因變化又恢復(fù)到基線水平；（8）空間飛行期間，涉及體液調(diào)節(jié)和肌肉骨骼生成的蛋白質(zhì)排泄存在明顯差異。

2018年7月，冷原子實(shí)驗(yàn)室（CAL）首次在軌產(chǎn)生玻色-愛因斯坦凝聚。科學(xué)家證實(shí)，CAL已經(jīng)產(chǎn)生了溫度低至100 nK的銣原子玻色-愛因斯坦凝聚。接下來，科學(xué)家將采用鉀原子的2種同位素產(chǎn)生玻色-愛因斯坦凝聚。CAL用戶設(shè)施由NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并建造，于2018年5月底安裝到國際空間站，旨在利用微重力下的超冷量子氣體研究基本物理規(guī)律，包括精確測量重力，開展量子物理學(xué)研究，探索物質(zhì)的波動(dòng)性質(zhì)等。國際空間站的微重力環(huán)境使得CAL采用的激光冷卻技術(shù)可達(dá)到比在地球上能實(shí)現(xiàn)的更低的溫度。

2 2018年空間科學(xué)重大發(fā)展戰(zhàn)略

2.1 美國瞄準(zhǔn)載人登火密集出臺(tái)國家航天新戰(zhàn)略

美國總統(tǒng)特朗普于 2017年12月簽署空間政策一號(hào)令，要求美國重返月球，并繼續(xù)向火星及以遠(yuǎn)進(jìn)發(fā)，重振美國的載人空間探索計(jì)劃。2018年3月，白宮披露特朗普政府的《國家航天戰(zhàn)略》，新戰(zhàn)略秉承特朗普政府的“美國優(yōu)先”理念，闡述了維護(hù)美國在航天領(lǐng)域的科學(xué)、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和國家安全核心利益的戰(zhàn)略目標(biāo)和舉措，強(qiáng)調(diào)國家安全航天、商業(yè)航天和民用航天 3個(gè)領(lǐng)域應(yīng)充分互動(dòng)，加強(qiáng)合作。

2018年2月，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)布《NASA戰(zhàn)略規(guī)劃 2018》，提出“發(fā)現(xiàn)·探索·發(fā)展·實(shí)現(xiàn)”四大戰(zhàn)略主題，明確NASA在2018—2021年及更長遠(yuǎn)未來的戰(zhàn)略方向、目標(biāo)和優(yōu)先事項(xiàng)?！兑?guī)劃》提出 NASA的愿景：發(fā)現(xiàn)和擴(kuò)展知識(shí)，以造福人類。明確NASA的使命：主導(dǎo)一項(xiàng)創(chuàng)新和可持續(xù)的探索計(jì)劃，與商業(yè)伙伴和國際伙伴合作，使人類的足跡拓展到整個(gè)太陽系，并為地球帶來新的知識(shí)和機(jī)遇；支持美國航空航天領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增進(jìn)對宇宙和人類自身的了解，與工業(yè)界合作發(fā)展美國的航空航天技術(shù)，提高美國的領(lǐng)導(dǎo)力。

2018年9月，NASA發(fā)布《國家空間探索行動(dòng)報(bào)告》，系統(tǒng)闡述了美國“國家空間探索行動(dòng)”的 5大戰(zhàn)略目標(biāo)以及在近地軌道空間、月球軌道和月表、火星及以遠(yuǎn)的任務(wù)部署情況?！秷?bào)告》明確了美國“國家空間探索行動(dòng)”的 5大戰(zhàn)略目標(biāo)：（1）將美國近地軌道載人航天活動(dòng)過渡給商業(yè)運(yùn)作，支持NASA以及新興私營部門市場的需求；（2）領(lǐng)導(dǎo)部署支持月表運(yùn)行并推進(jìn)地月空間以遠(yuǎn)任務(wù)的能力；（3）通過一系列無人任務(wù)，促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和月球資源表征；（4）使美國航天員重返月表，開展持續(xù)性的探索和利用活動(dòng)；（5）驗(yàn)證載人探索火星和其他目的地所需的能力。

2.2 歐盟穩(wěn)步推進(jìn)空間計(jì)劃實(shí)施

歐盟委員會(huì)《2021—2027年多年期財(cái)政框架》提案提出將歐盟現(xiàn)行的和未來的空間活動(dòng)整合為一項(xiàng)空間計(jì)劃，總預(yù)算為 160億歐元。為了確保歐洲繼續(xù)保持在空間領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位，保障歐盟空間活動(dòng)投資的連續(xù)性，鼓勵(lì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高歐洲航天工業(yè)的競爭力和創(chuàng)新能力，并支持歐盟高性能計(jì)算、氣候變化或安全等其他領(lǐng)域的活動(dòng)，歐盟將在2021—2027年重點(diǎn)開展歐盟全球和區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——“伽利略全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”和“歐洲地球同步衛(wèi)星導(dǎo)航覆蓋系統(tǒng)”、歐盟對地觀測計(jì)劃“哥白尼”、空間安全領(lǐng)域項(xiàng)目。

在載人和無人空間探索方面，歐洲空間局（ESA）理事會(huì)于 2018年6 月集中討論了“歐洲探索包絡(luò)計(jì)劃”（E3P）的進(jìn)展情況，確定支持 E3P未來探索任務(wù)框架，并將在近地軌道、月球和火星 3個(gè)探索目的地之間，以及載人基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸和無人任務(wù)之間進(jìn)行平衡投資。

在空間科學(xué)方面，2018年ESA確定“宇宙憧憬”計(jì)劃的第 4個(gè)中型科學(xué)任務(wù)，將聚焦于系外行星的性質(zhì)，研究行星形成和生命出現(xiàn)的條件；此外還選出第 5個(gè)中型科學(xué)任務(wù)備選概念，包括天空高能瞬變與早期宇宙探測、宇宙學(xué)和天體物理學(xué)空間紅外望遠(yuǎn)鏡和金星探測任務(wù)。

2.3 俄羅斯公布月球計(jì)劃實(shí)施路線圖

2018年11月，俄羅斯“能源”火箭公司在國際空間站（ISS）建站20周年紀(jì)念活動(dòng)會(huì)議上公布了月球計(jì)劃實(shí)施路線圖。近月軌道站或于2030—2035年間建成，首批俄羅斯航天員將從近月軌道站登月并開展為期 2周的月球任務(wù)。路線圖第一階段（至2025年）將利用國際空間站平臺(tái)測試所有相關(guān)技術(shù)，建立近月軌道站的基礎(chǔ)模塊，測試“聯(lián)邦”號(hào)（Federation）載人飛船并開展不載人繞月飛行，利用無人探測器對月球進(jìn)行探測；第二階段（2025—2035年）將開發(fā)載人登月運(yùn)輸系統(tǒng)，首批航天員登月，建立和部署月球基地首個(gè)模塊；第三階段（2035年后）完成月球基地建設(shè)，建立統(tǒng)一的載人和無人月球探測系統(tǒng)。

2.4 JAXA發(fā)布2018—2025發(fā)展規(guī)劃

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）于 2018年3月發(fā)布《第四期中長期發(fā)展規(guī)劃》（2018—2025年），將圍繞“確?？臻g安全”“促進(jìn)航空航天科技在民生領(lǐng)域的應(yīng)用”“維持、強(qiáng)化空間科技及產(chǎn)業(yè)”三大要求，在航天領(lǐng)域重點(diǎn)實(shí)施導(dǎo)航定位衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、空間運(yùn)輸系統(tǒng)、空間態(tài)勢感知、海洋態(tài)勢感知和早期預(yù)警功能、空間系統(tǒng)功能維護(hù)、空間科學(xué)與探索、國際空間站、載人空間探索和衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)等研發(fā)計(jì)劃。

2.5 國際空間探索協(xié)調(diào)工作組更新國際載人空間探索戰(zhàn)略

國際空間探索協(xié)調(diào)工作組（ISECG）于2018年2月發(fā)布由14個(gè)國家/地區(qū)的航天管理機(jī)構(gòu)共同制定的第3版《全球探索路線圖》，提出將以ISS為起點(diǎn)，向月球進(jìn)發(fā)，并最終實(shí)現(xiàn)載人探索火星。新版路線圖提出載人深空探索的關(guān)鍵步驟：（1）近地軌道任務(wù)（包括ISS、中國空間站、可能的商業(yè)空間站和俄羅斯空間站等），驗(yàn)證深空探索所需的技術(shù)和能力，持續(xù)在近地軌道開展科學(xué)研究；（2）無人探索任務(wù)，驗(yàn)證載人探索任務(wù)所需的技術(shù)，基于科學(xué)目標(biāo)開展巡視探測或采樣返回，以及資源和環(huán)境評估；（3）在月球附近建設(shè)平臺(tái)（如“深空門戶”），了解在深空中如何生活，開展到達(dá)月球表面或在月球表面進(jìn)行的無人探索任務(wù)，實(shí)施載人登月任務(wù)，開展對月球和太陽系的科學(xué)研究，組裝和檢查前往火星的飛船；（4）月球表面任務(wù)，支持月球科學(xué)研究，準(zhǔn)備和測試接下來的載人火星和/或長期載人駐月探索任務(wù)的運(yùn)行，了解月球開發(fā)和/或商業(yè)貿(mào)易的潛在經(jīng)濟(jì)影響；（5）載人火星任務(wù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的載人火星探索任務(wù)，到達(dá)火星軌道及表面。

3 2018年新建空間科學(xué)任務(wù)平臺(tái)

3.1 “凌星法系外行星勘測衛(wèi)星”接棒“開普勒”

2018年4月19日，NASA“凌星法系外行星勘測衛(wèi)星”（TESS）任務(wù)成功發(fā)射。作為“開普勒”任務(wù)的繼任者，TESS搭載的4臺(tái)寬視場相機(jī)將提供覆蓋全天85%的視場。在預(yù)計(jì)為期2年的任務(wù)期內(nèi)，TESS將逐一測繪南、北天球的各個(gè)天區(qū)，采用凌星法搜尋30～300光年內(nèi)的系外行星系統(tǒng)，測定系外行星的質(zhì)量、密度和大氣成分等，判斷其是否宜居。TESS在正式運(yùn)行2個(gè)月后發(fā)現(xiàn)了2顆候選系外的行星。TESS的觀測還將為詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡和其他大型地基和天基望遠(yuǎn)鏡進(jìn)一步開展特性研究提供主要目標(biāo)。

3.2 歐日發(fā)射BepiColombo水星探測器

2018年10月20日，由ESA和JAXA合作開發(fā)、實(shí)施的Bepi-Colombo水星探測器任務(wù)成功發(fā)射，將對水星開展全方位的探測研究，這是繼NASA“水手10號(hào)”和“信使號(hào)”之后第3個(gè)造訪水星的任務(wù)。BepiColombo的主要科學(xué)目標(biāo)和研究主題包括：靠近母星的行星的起源和演化，行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成，內(nèi)磁場的特性及成因，隕擊、構(gòu)造、極區(qū)沉積、火山作用等表面過程，水星外大氣層的結(jié)構(gòu)、組成、起源和動(dòng)力學(xué)，水星磁層的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)，以及通過精確測量航天器的軌道和位置研究廣義相對論。BepiColombo將在軌飛行7年，完成1次地球飛掠、2次金星飛掠和 6次水星飛掠，并于2025年底抵達(dá)水星軌道后開展至少為期 1年的科學(xué)任務(wù)。

3.3 美國發(fā)射首個(gè)飛入日冕的探測器

2018年8月12日，NASA成功發(fā)射“帕克號(hào)”太陽探測器（PSP），旨在跟蹤太陽日冕中的能量和熱量流動(dòng)，探究太陽風(fēng)和太陽高能粒子加速的原因。PSP將成為首個(gè)飛入日冕的探測器，將以人類有史以來最接近太陽的距離對太陽進(jìn)行探測，它采用原位測量和成像技術(shù)相結(jié)合的方式，有望徹底改變?nèi)祟悓θ彰岬恼J(rèn)識(shí)，增進(jìn)對太陽風(fēng)起源和演化的理解，并對預(yù)測影響地球生命和技術(shù)的空間環(huán)境的能力做出重要貢獻(xiàn)。2018年11月5日，PSP從距離太陽表面約2414萬km的近日點(diǎn)飛掠太陽，成為迄今為止最接近太陽的人造物體。在接近近日點(diǎn)的過程中，PSP相對太陽的運(yùn)行速度達(dá)到 3.43112萬 km/h，創(chuàng)造了航天器飛行速度的新紀(jì)錄。

3.4 NASA成功實(shí)施第 8次火星軟著陸

2018年11月26日，“洞察號(hào)”（InSight）火星探測器在靠近火星赤道的Elysium平原西側(cè)成功著陸，標(biāo)志著NASA第8次成功實(shí)施火星軟著陸?！岸床焯?hào)”于2018年5月5日發(fā)射，在近7個(gè)月的時(shí)間里飛行了約4.85億km。按計(jì)劃，“洞察號(hào)”將在火星表面工作1個(gè)火星年40個(gè)火星日，直至 2020年11月24日。與“洞察號(hào)”共同發(fā)射并進(jìn)入深空的首個(gè)立方體衛(wèi)星“火星立方體一號(hào)”雙子星，在完成了多項(xiàng)通信和飛行導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)后進(jìn)入預(yù)定位置，接收“洞察號(hào)”在進(jìn)入、下降和著陸期間傳輸?shù)男盘?hào)，為更小型的行星航天器任務(wù)開啟了一扇新的大門。

3.5 中國“嫦娥四號(hào)”探測器在月球背面自主登陸

2018年12月8日，中國成功將“嫦娥四號(hào)”探測器送上太空，開啟人類航天器首次月球背面軟著陸探測之旅。2018年12月12日，“嫦娥四號(hào)”成功實(shí)施近月制動(dòng)，順利完成“太空剎車”，被月球捕獲，進(jìn)入近月點(diǎn)約100 km的環(huán)月軌道。2019年1月3日，“嫦娥四號(hào)”成功著陸在月球背面的南極——艾特肯盆地，并通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，揭開了古老月背的神秘面紗，實(shí)現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸和首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章。

“嫦娥四號(hào)”任務(wù)于2016年1月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)正式實(shí)施，是中國探月工程的第二期任務(wù)。其主要科學(xué)任務(wù)包括：開展月球背面低頻射電天文觀測與研究，開展月球背面巡視區(qū)形貌、礦物組分及月表淺層結(jié)構(gòu)探測與研究，試驗(yàn)性開展月球背面中子輻射劑量、中性原子等月球環(huán)境探測研究。工程目標(biāo)包括兩部分，一是研制發(fā)射月球中繼通信衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)國際首次地月拉格朗日L2點(diǎn)的測控及中繼通信；二是研制發(fā)射月球著陸器和巡視器，這將是世界首次月球背面軟著陸和巡視探測。

3.6 數(shù)顆空間地球科學(xué)衛(wèi)星相繼發(fā)射

2018年5月23日，美德合作的GRACE-FO成功發(fā)射，旨在接續(xù)重力勘測和氣候試驗(yàn)（GRACE）任務(wù)，追蹤地球水循環(huán)，監(jiān)測地下水量、大型湖泊和河流水量、土壤濕度、冰蓋和冰川以及海平面變化，為地球氣候觀測提供獨(dú)特視角。

2018年8月23日，ESA“風(fēng)神”衛(wèi)星（Aeolus）成功發(fā)射，這是全球首顆測量地球風(fēng)廓線的衛(wèi)星，將深入了解風(fēng)如何影響地球表面與大氣之間的熱量和水分交換，實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)將幫助提高天氣和氣候預(yù)測的準(zhǔn)確性，促進(jìn)對氣候變異相關(guān)的熱帶動(dòng)力學(xué)和過程的理解。

2018年9月15日，NASA“冰、云和陸地高度衛(wèi)星-2”（ICESat-2）成功發(fā)射，旨在測量格陵蘭島和南極洲陸地冰川的年平均高度變化，記錄冰蓋的高度變化數(shù)據(jù)，幫助研究人員縮小預(yù)測未來海平面上升的不確定性范圍。ICESat-2還將測量海洋和陸地表面的高度，幫助估算世界森林碳儲(chǔ)量，收集海浪、水庫水位和城市區(qū)域的高度數(shù)據(jù)，將科學(xué)任務(wù)與社會(huì)需求結(jié)合起來。

2018年10月29日，日本“溫室氣體觀測衛(wèi)星-2”（GOSAT-2/IBUKI-2）成功發(fā)射。它是“溫室氣體觀測衛(wèi)星”（GOSAT）的后繼任務(wù)，旨在利用更高性能的傳感器收集更高精度的溫室氣體觀測數(shù)據(jù)，服務(wù)環(huán)境管理部門，并為對抗全球變暖做出努力。

4 結(jié)論

2018年全球空間科學(xué)研究取得重要進(jìn)展，“蓋亞”、銀河系外高能中微子源、“洞察號(hào)”等進(jìn)展與突破在世界范圍內(nèi)中產(chǎn)生重要影響。美國決議重返地球，載人地月軌道空間站概念加速醞釀發(fā)酵，俄羅斯公布月球計(jì)劃實(shí)施路線，月球再度成為世界載人航天競爭焦點(diǎn)?！芭量颂?hào)”太陽探測器、BepiColombo、“嫦娥四號(hào)”等多個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)成功發(fā)射，世界空間科學(xué)將迎來探索與發(fā)現(xiàn)的新高潮。

（摘自《現(xiàn)代國際關(guān)系》2018年第11期）