“当我们进入太空,是会发现新生命还是其他?都说不准。宇宙是无限的,我们还是可以假设,生命会在某处出现……人类作为独立物种,大概已经存在了200万年。如果人类想延续下一个100万年,就要勇敢前行。”这是世界著名物理学家史蒂芬·威廉·霍金去世前留给人们的最后一次演讲,而8年后的现在,人们能看到有些事或许真的有希望变成现实。


宇宙中的地球概念图

11月24日,中国科学院国家空间科学中心召开空间科学先导专项最新亮点成果发布会,集中发布了空间科学卫星任务在宇宙暂现天体宇宙线传播太阳爆发等领域取得的系列重大科学突破。

“专项实施以来,我国空间科学呈现出多点突破、集群迸发的强劲发展态势。”发布会上,中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任、空间科学(二期)先导专项负责人王赤说。他同时表示,目前处于工作状态的空间科学卫星任务共有5个。未来5年,至少将新增4个新科学卫星任务,其中包括一颗以寻找第二个地球为目标的卫星。

“中国科学院在部署新的空间科学任务。我判断,未来10年左右,中国将处于世界领先水平。”德国图宾根大学教授安德烈亚·圣安杰洛给出了这样的评价。

回头看,已越万里关山

盘点未来之前,首先要了解现阶段我国的空间科学发展如何,那么从2011年1月启动实施的中国科学院空间科学先导专项必是绕不开的课题。目前此项目已完成了8项科学卫星任务,分别是“悟空号”“实践十号”“墨子号”“慧眼号”“太极一号”“怀柔一号”“夸父一号”,以及“天关”卫星,而本次发布会上,其中5个都带回了好消息——

“天关”卫星发现新型X射线暂现源EP241021a,为理解这类神秘暂现天体提供关键线索;探测到银河系内X射线暗弱爆发EP240904a,为发现恒星级黑洞开辟新途径;实现“自主触发、自动后随”后首次探测到的暂现源EP240801a,对传统伽马暴分类提出了挑战。

“慧眼”卫星在地球大气层的密度测量、银河系内黑洞吸积爆发的耀发机制、吸积毫秒脉冲星的辐射机制和表面磁场、中子星表面核燃烧的点火位置、最亮伽马射线暴的最小光变时标等方面取得丰硕成果。


“慧眼号”概念图

“怀柔一号”发现致密星并合产生的伽马暴中存在新的子类型,拓展了人们对引力波电磁对应体的认知;揭示全新的磁陀星爆发模式,对理解其爆发机制具有重要意义;通过发现一组独特的周期性粒子沉降事件,深化了对近地轨道空间辐射环境的认识。

“悟空号”在国际上首次实现1 TeV/n以上能区次级宇宙线硼能谱的精确测量,以8倍标准偏差高置信度发现其变硬结构。(硼能谱指数变化幅度是质子、氦核等初级宇宙线能谱指数变化幅度的两倍,表明变硬可能源于传播效应,这对揭示宇宙射线传播机制有重要意义。)  

“夸父一号”则观测发现,高能C级耀斑日冕物质抛射(CME)的关联率远低于预期值及传统模型,在127例高能C级耀斑中,仅有5例伴随有CME,且均为喷流产生的窄CME。这为破解太阳爆发机制和高能粒子起源提供了新线索。


“夸父一号”观测到双日珥爆发(图片来源:中国科学院国家空间科学中心)

总而言之,这些在宇宙暂现天体、宇宙线传播、太阳爆发等领域取得的一批重大原创成果,正不断地将人类对于宇宙的探索与认知标记于全新高度,也正大力推动我国空间科学创新发展进入“快车道”,更标志着我国空间科学国际地位从“跟跑”到“领跑”的转变。

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但即便如此,宇宙如何产生?生命从何而来?宇宙之中,人类是否孤独?这些困扰人类的近乎于哲学范畴的问题,仍未被解答。因此,我国又于“十五五”即将到来之际,制定出太空探源科学卫星计划,公开宣布将发射4颗卫星,直奔宇宙最深邃的奥秘。


“十五五”太空探源科学卫星计划概述图(图源:央视网)

第一颗卫星,是聆听宇宙“婴儿时期”啼哭的“鸿蒙计划”。它是由10颗卫星组成的低频射电望远镜阵列,将会集体飞往月球背面——这里就像宇宙中一个安静的“收音室”,能屏蔽所有地球和太阳的噪音,能捕捉来自宇宙深处的微弱信号。它将为我们揭开宇宙大爆炸后,第一颗恒星出现之前,那段持续几亿年混沌时光的奥秘。

第二颗卫星,是“直视太阳”的“夸父二号”。它将在国际上首次绕行到太阳的极区上空,像一位高空摄影师,直接凝视太阳的“北极”与“南极”。那里隐藏着太阳磁场活动的终极秘密。读懂它,人类就能更早预知太阳风暴的来袭,更懂得地球与太阳的关系。

第三颗卫星,是“为人类寻找新家”的系外地球巡天卫星。地球是孤独的吗?宇宙中还有别的宜居星球吗?这颗卫星将巡视星河,专门寻找和地球差不多大小、处在宜居带的“地球2.0”。或许不久的未来,它将为我们指认一个人类梦寐以求的第二家园。

第四颗卫星,是飞行在地球大气层之外的空间天文台(eXTP)。它的使命,是观测宇宙中的“极端禁区”,例如,黑洞的视界边缘,中子星的炽热表面。在那里,引力足以撕裂时空结构,磁场强度高达地球的万亿倍。eXTP就像一位顶级的物理学家,深入这些极限实验室,去检验爱因斯坦的预言,探寻物理学的疆界,去完成地球上无法实现的宇宙级实验。

多年来,市场上诞生了许多探讨宇宙的文学文艺作品,其中又以关注度较高的两部《流浪地球》电影颇为“出圈”。两部电影共同构建了一部宏大而悲壮的“带着地球去流浪”的科幻史诗,至今为人称道,但其本质正是为人类创造更广阔的生存空间。眼下,当“认知宇宙与地球的关系”与“寻找第二家园”的幻想真正开始照进现实,相信没人不感叹我国的科技发展速度,更没人不期待,未来在将生命起源的终极试题册上,那份属于中国的答案。

来源: 我是科学人