中国计划发射太空望远镜STEP 探测太阳系外类地行星

近日，NASA宣布可能发现“另一个地球”的新闻刷屏了，也让“深空探测”这个天文领域很是火了一把。今天的《人民日报》也关注这个话题，文中还披露，中国也计划发射太空望远镜，探测太阳系外的类地行星。

系外行星探测正在成为天文领域的热点，而中国是一个迟到者。

据中科院紫金山天文台研究员王思潮介绍，我国计划进行系外行星的探索，称作“STEP”，已被遴选为中科院空间科学先导专项背景型号任务。这个计划将发射一颗卫星，携带一台大口径望远镜系统，借助这只在太空的“天眼”，搜寻太阳系外的类地行星，并开展太阳系附近行星系统的精确探测研究。

和开普勒望远镜的“凌星法”观测手段有所不同，中国科学家的观测手段，主要是测量行星围绕恒星转导致恒星的位置变化而产生的周期性信号。

“中科院空间科学先导专项背景型号任务”又是啥？据观察者网查询，2011年1月，中国第一个空间科学卫星计划“空间科学战略性先导科技专项”（简称“空间科学先导专项”）正式启动。专项目标是在具有重大科学发现潜力的科学前沿领域，通过自主和国际合作科学卫星计划，实现科学上的重大创新突破，带动相关高技术的跨越式发展，发挥空间科学在国家发展中的重要战略作用。

“十二五”期间，专项部署了包括硬X射线调制望远镜卫星（HXMT）、量子科学实验卫星（QUESS）、暗物质粒子探测卫星（DAMPE）、实践十号返回式科学实验卫星（SJ-10）、空间科学背景型号项目和空间科学预先研究等项目。

面向下一个五年计划，空间科学先导专项部署了空间科学背景型号项目。目前已遴选出“太阳极轨望远镜计划”（SPORT）、研究和揭示磁层-热层-电离层之间的耦合及它们在地磁场扰动下的响应的“磁层-电离层-热层耦合小卫星星座探测计划”（MIT）、“X射线时变与偏振探测卫星”（XTP）和“空间毫米波VLBI阵列”（SVLBI）、搜寻太阳系附近位于宜居带的类地行星的“系外类地行星探测计划”（STEP）、“先进天基太阳天文台”（ASOS）、捕捉黑洞偶或产生的X射线暂现信号的“爱因斯坦探针”（EP）和“全球水循环观测卫星”（WCOM）等八项。

面向更长远的空间科学发展，空间科学先导专项还部署了空间科学预先研究项目，目前已遴选出100多项。

STEP项目负责人、空间中心研究员陈鼎去年9月接受采访时指出，目前，项目设计工作已经完工，而加工还需要一个过程。“它的重量仅有900公斤，适用于所有距离在50光年范围内的宿主恒星，同时还可以获取行星质量和三维轨道信息。”陈鼎说。

以下为人民日报报道：

为地球寻找更多“表亲”（发现）

北京时间7月24日零点，美国国家航空航天局（NASA）召开发布会，宣布发现了迄今为止与地球最相似的系外行星开普勒—452b，网友将其戏称为“地球的表哥”。据介绍，开普勒—452b的直径比地球大60%，距离地球约1400光年，位于天鹅座。其所围绕的中央恒星大小、亮度都与太阳非常相似，年龄约在60亿岁。

从飞越冥王星到搜寻类地行星，人类对于宇宙的探索从未止步。新视野号9年征途方换来与冥王星的擦肩而过，开普勒—452b更是与地球有着遥不可及的距离，我们有生之年都无法抵达，为何人类仍孜孜不倦地试图去发现宇宙的奥秘？

距离地球约1400光年，高精度望远镜也无法看清，已公布的图片只是想象图

在网络上“刷屏”的开普勒—452b有张清晰的“近照”，颜色略浅、长得酷似地球。但这并不是真正的开普勒—452b的“证件照”。

“这颗行星距离我们太远，不仅人眼看不到它，高精度的开普勒望远镜也无法看清。那这张图是怎么来的呢？科学家又如何知晓开普勒—452b是什么模样？”

中科院紫金山天文台研究员季江徽打了个比喻，就像一只蚊子飞过灯泡时，会有一刹那的灯光变暗，同理，不发光的行星在经过发光的恒星表面时，会对其光有一定遮挡，尽管这一变化不到0.01%，但却能被灵敏的开普勒望远镜捕捉到，并通过测量恒星光度周期性的变化来判断这个经过的行星的大小尺寸等信息。因此，我们在网上看到的开普勒—452b图片，还只是一个想象的图景。

2009年3月7日，开普勒望远镜从美国佛罗里达州发射升空，对天鹅座和天琴座中约10万个恒星系统开展观测，以搜寻太阳系外的行星，特别是搜寻与地球相似、由岩石构成，并位于宜居带上的行星。

据介绍，在2011年至2015年中，美国国家航空航天局已经多次宣布发现由开普勒望远镜观测到的宜居带行星。在24日公布的开普勒太空望远镜的新发现中，共包括12颗在宜居带围绕各自恒星运行、直径介于地球直径1至2倍之间的系外行星。在这些行星绕转的恒星中，有9颗与太阳的大小和温度相近。开普勒—452b是其中与地球最为相似的一颗。搜寻外星文明研究所（SETI）高级天文学家赛斯·肖斯塔克在接受媒体采访时说，当我们抬头仰望夜空，在没有星光的黑暗地带，存在着许多地球的“表亲”，地球并不孤独。

季江徽说，开普勒—452b之所以被称为“另一个地球”，首先在于它距离恒星不远不近，正好位于宜居带当中，因而最有可能产生与地球环境类似的表面温度，并有可能存在液态水。同时，它大小为地球的1.6倍，恒星与太阳同属稳定的光谱型为G型的恒星，以及它的公转周期是385天，这意味着它与地球的相似程度很高。

开普勒望远镜研究人员在直播视频中介绍，“这颗行星刚刚开始步入它气候历史中一段失控的温室效应阶段”，已近中老年的恒星“会蒸干那里所有的海洋，水蒸气则会从这颗行星上永远地消失。”紫金山天文台的多名专家认为，“这只是一种推测，有待进一步观测。”根据目前资料，这颗行星的质量和组成还不清楚，如果是由岩石构成，那么它的质量也应具备“抓牢”大气的能力，不能排除存在生命甚至先进文明的可能。

开普勒—452b位置示意图

发射携带大口径望远镜的卫星，借助“天眼”搜寻类地行星的计划已列入中科院专项任务

尽管科学家对“另一个地球”的发现有了眉目，但开普勒—452b距离地球大约1400光年。如果按照新视野号探测器飞掠冥王星的速度，也就是14千米/秒的速度飞向这颗行星，大约需要3000万年才能抵达；即使以光速飞驰，也需要1400年。既然我们有生之年都无法去到那里，这项研究有何意义呢？

“首先要解决‘有没有’的问题，下一步才是‘能不能’的问题。”季江徽认为，在1930年刚刚发现冥王星时，人们完全不敢想象有一天可以通过飞行器造访它，结果不到100年就实现了。在未来的几百、几千甚至几十亿年中，人类的科学技术一定会有重大突破，届时的“星空航行”也是今天的我们无法想象的。

季江徽介绍，这项发现的重大意义主要有两个方面：首先，根据人类现有的对于天体演变的认知，太阳在100亿岁时，将变成红巨星，地球将可能变得不再适合生存；其次，这颗恒星的年纪已经60亿岁了，比太阳年长15亿年，这对于研究太阳系、地球的演变、命运具有非常重要的参考价值。

人类对于地外生命、地外文明的向往和探索从未止步。中科院紫金山天文台研究员王思潮介绍，1995年，瑞士天文学家用光学望远镜在飞马星座发现第一颗太阳系外行星。在2009年，开普勒望远镜“巡天”之后，有了更加突破性的发展。

王思潮说，我国计划进行系外行星的探索，称作“STEP”，已被遴选为中科院空间科学先导专项背景型号任务。这个计划将发射一颗卫星，携带一台大口径望远镜系统，借助这只在太空的“天眼”，搜寻太阳系外的类地行星，并开展太阳系附近行星系统的精确探测研究。紫金山天文台将参与其中一个子项，主要研究行星的大气结构、形成演化等方面。

和开普勒望远镜的“凌星法”观测手段有所不同，中国科学家的观测手段，主要是测量行星围绕恒星转导致恒星的位置变化而产生的周期性信号。“好比一位魁梧男子和一位穿黑衣服的小姑娘跳舞，我们看不见小姑娘，但能观测到男子有节奏地晃动摇摆，就能间接推测这个小姑娘的重量及她与男子的距离等数据。”王思潮说。

寻找地外文明，除了无线电望远镜之外还将采取激光等方式进行探索

1972年，“先驱者10号”飞行器在飞往研究木星的同时，也携带着表明地球文明外貌、位置的金属板，以及其他表示友好的图片、声音、音乐等，希望有一天能被外星文明发现。1977年，美国发射两颗“旅行者”号探测器，携带有特殊唱片“地球之音”，录制几十个语种向“宇宙人”的问候语、多种自然界的声音以及包括《高山流水》在内的27首古典名曲等。它们能带来“外星人”的消息吗？

据了解，先驱者10号在2003年由于发射功率不足与地球失去了联络，美国国家航空航天局2013年宣布，旅行者1号已进入星际空间。“因此，这些探索更多是人类对地外文明向往的一种精神寄托。”王思潮说，寻找地外文明，除了无线电望远镜之外，还将同时采取激光等方式进行探索，目前这一方式已进入地面试验检测阶段。

如果地外智慧生命（俗称外星人）确实存在，他们会住在哪里？能够有生命存在的星球，需要符合什么条件？

“首先要有适合的温度，有液体水以供生命进行新陈代谢；其次，该行星不能过大也不能过小，太大则吸引的气体太多，太小则抓不住气体，就没有空气；同时，恒星要稳定长寿，以太阳为例，在它约45亿年的历史中，人类出现在最后200万年，假如太阳活不到这么久，人类也就不会存在了。”王思潮进一步解释，在宇宙中，生命所需要的水是较为常见的，目前除了地球，在火星、木卫二、木卫三、木卫四以及土卫二上，都发现了水。此外，土卫六上的甲烷在低温下形成了液体，也能作为传输生命的营养物质。

如果真的存在外星人，“数学语言或许可以成为我们与之沟通的方式。”王思潮介绍，例如通过23与73这两个质数相乘，将得到的1679这个数字用二进制转化后，连续均匀的无线电发送出去，间隔有脉冲或空白，就可以构成一幅图，勾画出人类的模样、地球在宇宙中的位置等信息。