2025年第3期卷首语特邀——
中国科学院院士、中国载人航天工程空间科学首席专家 顾逸东撰写
空间时代与空间科学
文/顾逸东
空间科学是利用空间飞行器在太空研究地球、日地空间、太阳系以及整个宇宙的物理、化学和生命等自然现象及其规律的科学。
空间科学致力于解决最具挑战性和重大的基础前沿科学问题。通过观测和探测,人类可以深入了解基本物理规律、宇宙的起源、暗物质的性质、生命起源和本质、太阳系和地球变化趋势等根本性问题。
中国古代先贤在空间科学方面有很多有益的思考。早在2300多年前,伟大的诗人、思想家屈原在《楚辞·天问》中就提出了关于宇宙深邃的问题,如“上下未形,何由考之”“日月安属,列星安陈”。
1957年4月,苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星——斯普特尼克1号(Sputnik-1)。这被视为历史性突破,在其后的60多年里,人类开展了规模宏大的空间科学探索和研究,革命性的科学发现源源不断,深刻地改变了人类的宇宙观和自然观。当前,空间科学已形成多学科的研究体系,包括空间物理学、空间天文学、月球和行星科学、空间地球科学、微重力科学等分支领域。
近年来,我国空间科学的发展速度较快,已取得一系列重要成果,并进入蓬勃发展的新阶段。目前的研究重点主要有以下三方面:
第一,载人航天工程方面。2000年以来,我国在神舟系列飞船、天宫二号空间实验室、货运飞船上开展了上百项空间科学实验。2022年,中国空间站全面建成,进入应用与发展新阶段。这是我国长期在轨运行的国家级太空实验室,将开展大规模、系列化的空间科学研究,预期会进行上千项科学实验。
第二,探月工程和深空探测方面。2007年以来,我国实施了嫦娥一至五号的绕月、月球的软着陆巡视和采样返回、月背着陆巡视等任务;天问一号火星探测器已成功着陆并进行巡视探测。未来还将持续开展月球探测,实施火星的采样返回,以及对小行星、木星系统探测的更多任务。我国载人登月任务也已经启动实施,预计将于2030年前实现载人登陆月球,其后还将探索建造月球科研试验站,开展月球科学探测和相关技术试验验证。
第三,科学卫星方面。科学卫星是开展基础科学研究不可或缺的工具。中国科学院空间科学先导专项一期中的暗物质粒子探测卫星、量子科学实验卫星、硬X射线调制望远镜、实践十号科学实验卫星,均已圆满完成任务。空间科学先导专项二期包括引力波暴高能电磁对应体全天监测器、先进天基太阳天文台、爱因斯坦探针、太阳风-磁层相互作用全景成像卫星。其他多颗科学卫星也正准备立项,相关部门和高校都在积极开展空间科学卫星的研究工作。
空间科学作为基础研究,目的是探索新现象、发现新的科学规律;空间技术是空间活动的基石和保障;空间应用则为产业变革提供重要支持。空间科学探索未知、挑战极限的需求有力牵引着空间技术向更高水平发展,促进尖端探索技术不断取得创新突破。空间科学与前沿尖端技术结合将为科技创新提供新引擎。
作者介绍
顾逸东,中国科学院院士,中国载人航天工程空间科学首席专家,中国科学院空间应用工程与技术中心研究员,学术委员会主任。
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2025年《科学画报》
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