中國計劃發射太空望遠鏡STEP 探測太陽系外類地行星

近日，NASA宣佈可能發現“另一個地球”的新聞刷屏了，也讓“深空探測”這個天文領域很是火了一把。今天的《人民日報》也關注這個話題，文中還披露，中國也計劃發射太空望遠鏡，探測太陽系外的類地行星。

系外行星探測正在成為天文領域的熱點，而中國是一個遲到者。

據中科院紫金山天文台研究員王思潮介紹，我國計劃進行系外行星的探索，稱作“STEP”，已被遴選為中科院空間科學先導專項背景型號任務。這個計劃將發射一顆衞星，攜帶一台大口徑望遠鏡系統，藉助這隻在太空的“天眼”，搜尋太陽系外的類地行星，並開展太陽系附近行星系統的精確探測研究。

和開普勒望遠鏡的“凌星法”觀測手段有所不同，中國科學家的觀測手段，主要是測量行星圍繞恆星轉導致恆星的位置變化而產生的週期性信號。

“中科院空間科學先導專項背景型號任務”又是啥？據觀察者網查詢，2011年1月，中國第一個空間科學衞星計劃“空間科學戰略性先導科技專項”（簡稱“空間科學先導專項”）正式啓動。專項目標是在具有重大科學發現潛力的科學前沿領域，通過自主和國際合作科學衞星計劃，實現科學上的重大創新突破，帶動相關高技術的跨越式發展，發揮空間科學在國家發展中的重要戰略作用。

“十二五”期間，專項部署了包括硬X射線調製望遠鏡衞星（HXMT）、量子科學實驗衞星（QUESS）、暗物質粒子探測衞星（DAMPE）、實踐十號返回式科學實驗衞星（SJ-10）、空間科學背景型號項目和空間科學預先研究等項目。

面向下一個五年計劃，空間科學先導專項部署了空間科學背景型號項目。目前已遴選出“太陽極軌望遠鏡計劃”（SPORT）、研究和揭示磁層-熱層-電離層之間的耦合及它們在地磁場擾動下的響應的“磁層-電離層-熱層耦合小衞星星座探測計劃”（MIT）、“X射線時變與偏振探測衞星”（XTP）和“空間毫米波VLBI陣列”（SVLBI）、搜尋太陽系附近位於宜居帶的類地行星的“系外類地行星探測計劃”（STEP）、“先進天基太陽天文台”（ASOS）、捕捉黑洞偶或產生的X射線暫現信號的“愛因斯坦探針”（EP）和“全球水循環觀測衞星”（WCOM）等八項。

面向更長遠的空間科學發展，空間科學先導專項還部署了空間科學預先研究項目，目前已遴選出100多項。

STEP項目負責人、空間中心研究員陳鼎去年9月接受採訪時指出，目前，項目設計工作已經完工，而加工還需要一個過程。“它的重量僅有900公斤，適用於所有距離在50光年範圍內的宿主恆星，同時還可以獲取行星質量和三維軌道信息。”陳鼎説。

以下為人民日報報道：

為地球尋找更多“表親”（發現）

北京時間7月24日零點，美國國家航空航天局（NASA）召開發佈會，宣佈發現了迄今為止與地球最相似的系外行星開普勒—452b，網友將其戲稱為“地球的表哥”。據介紹，開普勒—452b的直徑比地球大60%，距離地球約1400光年，位於天鵝座。其所圍繞的中央恆星大小、亮度都與太陽非常相似，年齡約在60億歲。

從飛越冥王星到搜尋類地行星，人類對於宇宙的探索從未止步。新視野號9年征途方換來與冥王星的擦肩而過，開普勒—452b更是與地球有着遙不可及的距離，我們有生之年都無法抵達，為何人類仍孜孜不倦地試圖去發現宇宙的奧秘？

距離地球約1400光年，高精度望遠鏡也無法看清，已公佈的圖片只是想象圖

在網絡上“刷屏”的開普勒—452b有張清晰的“近照”，顏色略淺、長得酷似地球。但這並不是真正的開普勒—452b的“證件照”。

“這顆行星距離我們太遠，不僅人眼看不到它，高精度的開普勒望遠鏡也無法看清。那這張圖是怎麼來的呢？科學家又如何知曉開普勒—452b是什麼模樣？”

中科院紫金山天文台研究員季江徽打了個比喻，就像一隻蚊子飛過燈泡時，會有一剎那的燈光變暗，同理，不發光的行星在經過發光的恆星表面時，會對其光有一定遮擋，儘管這一變化不到0.01%，但卻能被靈敏的開普勒望遠鏡捕捉到，並通過測量恆星光度週期性的變化來判斷這個經過的行星的大小尺寸等信息。因此，我們在網上看到的開普勒—452b圖片，還只是一個想象的圖景。

2009年3月7日，開普勒望遠鏡從美國佛羅里達州發射升空，對天鵝座和天琴座中約10萬個恆星系統開展觀測，以搜尋太陽系外的行星，特別是搜尋與地球相似、由岩石構成，並位於宜居帶上的行星。

據介紹，在2011年至2015年中，美國國家航空航天局已經多次宣佈發現由開普勒望遠鏡觀測到的宜居帶行星。在24日公佈的開普勒太空望遠鏡的新發現中，共包括12顆在宜居帶圍繞各自恆星運行、直徑介於地球直徑1至2倍之間的系外行星。在這些行星繞轉的恆星中，有9顆與太陽的大小和温度相近。開普勒—452b是其中與地球最為相似的一顆。搜尋外星文明研究所（SETI）高級天文學家賽斯·肖斯塔克在接受媒體採訪時説，當我們抬頭仰望夜空，在沒有星光的黑暗地帶，存在着許多地球的“表親”，地球並不孤獨。

季江徽説，開普勒—452b之所以被稱為“另一個地球”，首先在於它距離恆星不遠不近，正好位於宜居帶當中，因而最有可能產生與地球環境類似的表面温度，並有可能存在液態水。同時，它大小為地球的1.6倍，恆星與太陽同屬穩定的光譜型為G型的恆星，以及它的公轉週期是385天，這意味着它與地球的相似程度很高。

開普勒望遠鏡研究人員在直播視頻中介紹，“這顆行星剛剛開始步入它氣候歷史中一段失控的温室效應階段”，已近中老年的恆星“會蒸乾那裏所有的海洋，水蒸氣則會從這顆行星上永遠地消失。”紫金山天文台的多名專家認為，“這只是一種推測，有待進一步觀測。”根據目前資料，這顆行星的質量和組成還不清楚，如果是由岩石構成，那麼它的質量也應具備“抓牢”大氣的能力，不能排除存在生命甚至先進文明的可能。

開普勒—452b位置示意圖

發射攜帶大口徑望遠鏡的衞星，藉助“天眼”搜尋類地行星的計劃已列入中科院專項任務

儘管科學家對“另一個地球”的發現有了眉目，但開普勒—452b距離地球大約1400光年。如果按照新視野號探測器飛掠冥王星的速度，也就是14千米/秒的速度飛向這顆行星，大約需要3000萬年才能抵達；即使以光速飛馳，也需要1400年。既然我們有生之年都無法去到那裏，這項研究有何意義呢？

“首先要解決‘有沒有’的問題，下一步才是‘能不能’的問題。”季江徽認為，在1930年剛剛發現冥王星時，人們完全不敢想象有一天可以通過飛行器造訪它，結果不到100年就實現了。在未來的幾百、幾千甚至幾十億年中，人類的科學技術一定會有重大突破，屆時的“星空航行”也是今天的我們無法想象的。

季江徽介紹，這項發現的重大意義主要有兩個方面：首先，根據人類現有的對於天體演變的認知，太陽在100億歲時，將變成紅巨星，地球將可能變得不再適合生存；其次，這顆恆星的年紀已經60億歲了，比太陽年長15億年，這對於研究太陽系、地球的演變、命運具有非常重要的參考價值。

人類對於地外生命、地外文明的嚮往和探索從未止步。中科院紫金山天文台研究員王思潮介紹，1995年，瑞士天文學家用光學望遠鏡在飛馬星座發現第一顆太陽系外行星。在2009年，開普勒望遠鏡“巡天”之後，有了更加突破性的發展。

王思潮説，我國計劃進行系外行星的探索，稱作“STEP”，已被遴選為中科院空間科學先導專項背景型號任務。這個計劃將發射一顆衞星，攜帶一台大口徑望遠鏡系統，藉助這隻在太空的“天眼”，搜尋太陽系外的類地行星，並開展太陽系附近行星系統的精確探測研究。紫金山天文台將參與其中一個子項，主要研究行星的大氣結構、形成演化等方面。

和開普勒望遠鏡的“凌星法”觀測手段有所不同，中國科學家的觀測手段，主要是測量行星圍繞恆星轉導致恆星的位置變化而產生的週期性信號。“好比一位魁梧男子和一位穿黑衣服的小姑娘跳舞，我們看不見小姑娘，但能觀測到男子有節奏地晃動搖擺，就能間接推測這個小姑娘的重量及她與男子的距離等數據。”王思潮説。

尋找地外文明，除了無線電望遠鏡之外還將採取激光等方式進行探索

1972年，“先驅者10號”飛行器在飛往研究木星的同時，也攜帶着表明地球文明外貌、位置的金屬板，以及其他表示友好的圖片、聲音、音樂等，希望有一天能被外星文明發現。1977年，美國發射兩顆“旅行者”號探測器，攜帶有特殊唱片“地球之音”，錄製幾十個語種向“宇宙人”的問候語、多種自然界的聲音以及包括《高山流水》在內的27首古典名曲等。它們能帶來“外星人”的消息嗎？

據瞭解，先驅者10號在2003年由於發射功率不足與地球失去了聯絡，美國國家航空航天局2013年宣佈，旅行者1號已進入星際空間。“因此，這些探索更多是人類對地外文明嚮往的一種精神寄託。”王思潮説，尋找地外文明，除了無線電望遠鏡之外，還將同時採取激光等方式進行探索，目前這一方式已進入地面試驗檢測階段。

如果地外智慧生命（俗稱外星人）確實存在，他們會住在哪裏？能夠有生命存在的星球，需要符合什麼條件？

“首先要有適合的温度，有液體水以供生命進行新陳代謝；其次，該行星不能過大也不能過小，太大則吸引的氣體太多，太小則抓不住氣體，就沒有空氣；同時，恆星要穩定長壽，以太陽為例，在它約45億年的歷史中，人類出現在最後200萬年，假如太陽活不到這麼久，人類也就不會存在了。”王思潮進一步解釋，在宇宙中，生命所需要的水是較為常見的，目前除了地球，在火星、木衞二、木衞三、木衞四以及土衞二上，都發現了水。此外，土衞六上的甲烷在低温下形成了液體，也能作為傳輸生命的營養物質。

如果真的存在外星人，“數學語言或許可以成為我們與之溝通的方式。”王思潮介紹，例如通過23與73這兩個質數相乘，將得到的1679這個數字用二進制轉化後，連續均勻的無線電發送出去，間隔有脈衝或空白，就可以構成一幅圖，勾畫出人類的模樣、地球在宇宙中的位置等信息。