
2025年11月底,中国科学院国家空间科学中心召开了一场发布会,会上公布了一项特殊的计划,叫“十五五”期间的太空探源科学卫星计划。
注意,不是通信卫星、气象卫星这些实用性的卫星,而是探索更广阔宇宙的卫星。具体来说,未来5年,也就是2026到2030年期间,我国要发射4组科学卫星去探索更广阔的宇宙。这4组卫星,每一组都背负独特的使命。
第一个,叫“鸿蒙计划”。这是一组由10颗卫星组成的射电望远镜阵列,它们的任务是飞往月球背面。为什么要飞往月球背面?因为这里是天然的电磁静默区,能减少地球和太阳噪声的影响,在这里很有可能捕捉到宇宙大爆炸后的微弱信号。
用浪漫一点的说法就是,月球背面就像一个安静的“收音室”,这里有可能听到宇宙最初的“啼哭”。
第二个叫“夸父二号”。这组卫星要绕行到太阳的极区上空,直接观测太阳的“北极”和“南极”。
你看,咱们平时观测太阳都是从地球的角度看,在这个特定的观察角度,我们只能看到太阳的一部分。这部分就相当于太阳的“赤道”。但从科学研究的角度看,太阳的两极,也是不容忽视的观察范围。这就是“夸父二号”要观察的区域。
那么,这种观测有什么用呢?假如顺利,“夸父二号”能把人类预测太阳风暴的时间,从现在的24小时,延长到72小时。太阳风暴会影响卫星、电网、通信系统。而能预测的时间范围越大,就越有充足的时间做好防护工作。
接下来,先讲第四个,叫“eXTP空间天文台”,全称“增强型X射线时变与偏振空间天文台”。它要飞到地球大气层之外,观察宇宙中的“禁区”。比如,黑洞的边缘、中子星的炽热表面。
为什么要观测这些地方呢?因为那是宇宙中最极端的环境。在黑洞附近,引力强到能让光线“拐弯”,时空结构会被撕裂。而中子星表面的磁场强度,是地球的万亿倍。
这种极端环境会展现出我们在地球上永远看不到的样子。说白了,这颗卫星就像一位顶级物理学家,深入宇宙中最极端的“实验室”,去做地球上根本做不了的实验。
而最具科幻感的,是第三个项目,叫“系外地球巡天卫星”。它的任务是在银河系里,寻找第二颗地球。注意,这可不是科幻小说,而是国家正在做的事情。
什么样的星球算第二颗地球?它至少要满足3个条件。
首先,大小要和地球差不多,半径大概是地球的0.8到1.25倍。因为球体太小了留不住大气层,太大了可能就是气态巨行星,而不是岩质行星。
其次,位置要在恒星的宜居带内。也就是,距离恒星不远不近的那一圈,太近了水会蒸发,太远了水会冻结。只有在这个范围内,行星表面才可能有液态水。
最后,必须围绕类太阳恒星运行。不能是质量小于太阳一半的红矮星,因为红矮星的耀斑太强,很可能会把行星表面的大气层剥离掉。同时,也不能是大质量恒星,因为其辐射太猛,同样不适合生物生存。
可能有人会说,美国不是早在2009年就发射开普勒太空望远镜了吗?两者的任务是不是差不多呢?的确,两者有相似之处。但是,开普勒太空望远镜已经在2018年退役了。
“开普勒”的成果在于,它证明了一个基本事实,就是行星在宇宙中非常普遍。开普勒太空望远镜观测了超过50万颗恒星,发现大约有20%到25%的恒星,拥有处在宜居带的行星。按照这个比例推算,在银河系约2000亿颗恒星中,可能存在数百亿颗候选星球。
但是开普勒太空望远镜的局限在于,它发现的行星,要么是“超级地球”,体积太大,表面重力太大,不适合人类居住;要么是“热木星”,就是距离恒星极近的气态巨行星,表面温度极高,根本无法支持生命。
eizVIjK8qJHU7ygRGXNWiCsLd2esEhsp5E7TMAfwm/k=这就意味着,既在宜居带,又是地球大小的岩质行星,至今没有被确认发现。
而中国的卫星,就是在开普勒太空望远镜的基础上做精准筛查,专门寻找那些最接近地球条件的行星。
那么具体怎么找?其中有一个关键技术,叫“凌星法”。
行星跟恒星不一样,不会自己发光,因此很难锁定。但是当一颗行星从恒星前方经过时,会遮挡一部分星光。这种遮挡导致的亮度变化,极其微小。而凌星法就是要捕捉这个微小的亮度变化。
这项观测难度非常大。打个比方,相当于你站在北京,要观测上海某栋楼里一盏灯的明暗变化,而且这个变化只持续几个小时,每年只出现一两次。
这就对观测卫星提出了很高的要求。而我国将要发射的卫星,在观测精度方面也下了大功夫,在所有的关键指标上,都达到了国际第一梯队。
那么,假如真的找到了第二颗地球,我们真的要“搬家”吗?未必。至少在技术上,这很难实现。
要知道,这次的观测范围是32光年。什么概念?即使我们在这个距离内找到了第二颗地球,但是以地球上最快的飞行器的速度,也需要50万年才能抵达。
那么,既然不打算星际移民,我们为什么还要坚持寻找第二颗地球呢?
这背后,主要有3个考虑。
第一,这关乎人类未来的生存空间和资源。根据科学家们的测算,大约在50亿年后,太阳会耗尽核心的氢燃料,开始膨胀成红巨星。那个时候,地球要么被太阳吞噬,要么因为高温而无法维持生命。
乍一听,“50亿年”很遥远。但是站在人类历史的尺度上看,我们总要迈出这一步,去寻找备选方案。
另外,还有资源问题。按照当前的开采技术和消耗速度,地球上石油的可开采年限大约是50年,天然气大约是100年,煤炭大约是200年。而有些稀有元素矿产,可能在30到40年内就会枯竭。
因此,从这个角度看,寻找“地球2.0”是在为人类的长期生存做准备。
第二,太空探索活动本身还会带来技术副产品。
比如,人造卫星需要用到精密光学技术、AI算法、新能源技术、超稳定姿态控制技术等,而未来10到20年后,这些技术还会广泛运用到民用领域。过去的GPS、太阳能电池等,都是这么来的。
而关于第三个价值,科学家们有一个富含哲思的表述:星际探索,能够让人类对生命的思考更进一步。
要知道,银河系有2000亿到4000亿颗恒星,其中大约600亿颗行星位于宜居带。“600亿”是个天文数字,按理来说,即便生命出现的概率再低,也有可能出现生命的痕迹。
事实是,人类从20世纪60年代开始就展开搜寻地外文明的计划,但直到今天也没有听到任何大动静。这就是著名的“费米悖论”。按照概率,宇宙应该很热闹,但现实是我们什么都没看到,什么都没听到。
这意味着什么呢?首先,生命也许并非宇宙的常态,而是极端的特例。也许生命诞生需要的条件,比我们想象的苛刻得多,不只是要有液态水、适宜的温度,还要有无数个巧合。假如是这样,那地球就是宇宙中罕见的“幸运儿”。
借用刘慈欣的话说:“地球的生命真的是宇宙中偶然的偶然,宇宙是座空荡荡的大宫殿,人类是这座宫殿中唯一的一只小蚂蚁。”
其次,还有一种可能是,文明并不极端罕见,但它们通常会自我毁灭。宇宙里有生命的星球其实并不少,但是文明发展到一定阶段,就会遇到某种阻碍,可能是核战争、气候崩溃、技术失控、资源枯竭等。大多数文明都没能跨过这道坎,自我毁灭了。
无论是以上哪一种可能性,一旦被证实,都可能给人类的现有认知,带来巨大的震撼。
假如我们找到第二颗地球,那么可以确认,这将会是人类历史上最震撼的发现之一。假如找不到,我们将更深刻地理解生命的珍贵,更加珍惜家园和同类。
而且更重要的是,这场探索的价值之一,也许恰恰就在于它没有确定的终点。每个发现都会激发人们探索新的未知领域,每个未知都会助推下一个探索的脚步。
就像卡尔·萨根说的,探索是我们的天性。我们最初是流浪者,现在依然如此。我们在这个星球上待的时间已经够长了。星辰在召唤我们。
(池塘柳摘自微信公众号“罗辑思维”,肖 琪图)