太空的那些神秘事件

一、冥王星「熱」了

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冥王星所在的地方是非常寒冷、非常黑暗的世界，溫度可以達到零下二百多攝氏度，不會有液態水，也不可能有生命，長久以來是黑暗中的一個非常黯淡的小圓點。但在2015年7月14日，「新視野號」第一次近距離飛越冥王星，讓人類得以近距離觀察這顆神奇的矮行星和它的衛星系統，探測數據揭示了冥王星表面豐富的地形地貌、藍色的天空以及多樣化的衛星。在新視野號探測冥王星之前，沒有人預料到在太陽系偏遠角落的極寒地帶，居然還有這麼活躍的地質現象。尤其是冥王星那萌噠噠的「愛心」溫暖了很多人的心。

冥王星的天是藍藍的天，地球上的人們好喜歡。根據2015年10月8日公布的最新圖片，新視野號發現顯示冥王星上空有一層薄薄的藍色霧霾層。科學家推測，冥王星高空的霾層與土衛六上的霾層在本質上是相似的。當大氣層中含有甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、氨（NH3）、水（H2O）、甲醛（HCHO）、硫化氫（H2S）等成分時，太陽紫外線或大氣閃電提供的能量，將驅動大氣光化學反應，合成一系列複雜的固態有機化合物，著名的行星科學家卡爾·薩根把這些煙霧顆粒稱為索林（Tholins）。索林本身的顏色可能是灰色或紅色的，但在大氣層中，這些煙霧顆粒會散射藍光，使得天空呈現藍色。

冥王星上發現了高達3500米的山脈，極低溫下的水冰強度與岩石相似，才有可能支撐如此高的山脈；王星和冥衛一表面的某些區域撞擊坑很少，說明這些地區曾經有過活躍的地質活動，改變了它的表面地形，其表面年齡相對較年輕；冥王星表面應該覆蓋甲烷冰、氮冰等揮發性更強的物質，但卻探測到局部區域出露水冰；3D地形圖顯示冥王星上可能存在冰火山，這些地質活動的能量來源之謎還有待回答。

2015年8月29日，美國宇航局公布了新視野號飛船的下一個探測目標：柯依伯帶天體2014 MU69,並在10月下旬和11月上旬，開展了一系列軌道機動，使其朝著2014 MU69飛行。新視野號將於2019年1月1日飛越探測目標，慶祝地球新年的到來。

運行在冥王星以遠16億千米軌道的2014 MU69是柯依伯帶中的一種古老天體類型，由於去往該天體比其他候選目標的推進劑消耗要少得多而得以入選。

冥王星探索的科學成果將寫入全人類的行星科學教科書，激勵年輕一代太空探索的夢想，去往更遙遠的太陽系邊緣，因為那裡還有更神奇的現象在等待著他們。

二、火星更「火」了

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以前有很多科幻小說寫過火星，但火星從來沒有像2015年如此火爆。

一是，在火星上發現了液態水，即現在火星零下五六十攝氏度的低溫下，還有流動的液態水，這給人類移民火星的可能性有了更多的想像空間。二是，發現了火星上大氣消失之謎，即太陽風把火星曾經非常濃厚的大氣層吹走了。地球大氣層會不會有與火星大氣類似的命運，這給人類的未來帶來了一絲擔憂。三是，太空科幻大片《火星救援》全國熱映，賺走了很多中國人的眼球和票房，帶來的呼籲是中國原創太空大片何時才能出現。四是，在未來20年內，人類將登陸火星，實現人類歷史上最偉大的航天壯舉。

在太陽系中，火星的自然環境與地球最相似，是唯一經改造後適合人類長期居住的天體。科學界越來越清晰地認識到，火星是人類面臨重大災難時最有可能去的避險地。

火星也是美國太陽系探測戰略的核心。2015年NASA在火星上發力過猛，背後是它希望儘早實現載人登陸火星的遠大夢想。美國國會也對NASA在2015年的成績給予充分認可，2015年12月底，國會給美國宇航局撥付不少於5500萬美元的預算,資助他們用兩年時間，於2018年前研製完成用於宇航員長期居住的載人深空探索居住艙，將成為未來載人登陸火星計劃的重要組成部分。

由此可見，載人登陸火星的宏大目標已經成為全人類的共同夢想。然而，人類探索火星的道路將充滿挑戰，但這種挑戰和冒險精神，才是人類社會蓬勃發展的原生動力。基於對科學發展戰略的認識，我們不妨作一個大膽的預測，人類將在未來20年（2035年）左右首次登陸火星表面，航天員乘組很可能是多國合作的「聯合國際」航天員。實現載人登陸火星後，長遠將朝著建立火星前哨站、改造火星環境、火星移民的長遠目標逐步邁進。

三、地球變「多」了

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2015年7月24日，美國宇航局召開新聞發布會，宣布開普勒太空望遠鏡發現了「另一個地球」——開普勒452b。這讓我們開始盤點原來在太陽系以外還有很多類似地球這樣的行星，人類未來是否可能抵達系外行星，我們能否在那裡找到跟人類相似的高等智慧生命？

NASA提前3天預告的新聞發布會弔足了大家的胃口，但其科學分量並不值得如此大張旗鼓。以筆者的分析，這一成果更像是壽命即將終結的開普勒太空望遠鏡向全球公眾，特別是美國政府、國會和納稅人的「彙報演出」，目的是告訴他們，你們給的6億多美元花完了，但這些錢沒有白花，希望你們繼續支持未來的太空研究。

實際上，開普勒望遠鏡前幾年已召開過數次發布會，數次宣布發現了第二個地球、超級地球等。2015年1月6日，NASA宣布開普勒望遠鏡發現了第1000顆系外行星，其中開普勒438b、開普勒442b、開普勒440b等三顆行星的運行軌道位於宜居帶內，為「另一個地球」。但由於這三顆行星圍繞運行的恆星是質量較小、溫度較低的紅矮星，而開普勒452b圍繞運行的是一顆與太陽相似的恆星——開普勒452，是迄今為止最像地球的系外行星。

開普勒452b的直徑略大於地球，和中心恆星之間的距離與日地距離相似，比開普勒186f更像地球

雖然開普勒452b的直徑和軌道周期與地球相似，也位於母恆星的宜居帶內，但到底有無生命、大氣、海洋、陸地，我們其實是不清楚的。所以，所謂的第二個地球其實並不是嚴格意義上的「另一個地球」，只能說是迄今為止與地球最相似的系外行星。至少到目前為止，人類未來的命運仍牢牢繫於太陽系內的地球，除了它，我們別無所依。

根據估算，恆星開普勒452的年齡約為60億年，比太陽還要老15億年，圍繞這顆恆星運行的開普勒452b 的年齡也接近60億年。由於恆星的光度會隨著年齡增長而老當益壯，逐漸增強，因此在開普勒452形成後的50億年內，這顆系外行星接收到的光照強度應該比地球弱，但如今開普勒452b接收到的光照強度已經超過了地球。這說明隨著太陽年齡的增長，地球上接收到的光照強度也將逐漸增強

四、火箭回收了

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眾所周知，以往的火箭都是昂貴的「一次性易耗品」，而在2015年12月22日，民營航天企業SpaceX公司再次驚動了全球航天界甚至科技界。他們研發的獵鷹九號火箭不僅實現了一箭十一星（每顆重172千克），而且第一級火箭在經歷太空飛行之後，再次進入地球大氣層，在世界上首次實現了運載火箭的成功回收。

如此，人類進入太空的成本或許將大幅降低，世界將迎來商業航天的春天，這為航天業的發展帶來前所未有的深刻變革。

實際上，獵鷹九號火箭的標準發射費用為5400萬美元，其中燃料成本約為20萬美元，硬體成本占火箭發射成本的絕大部分，而發動機是火箭的心臟，也是最值錢的部分。雖然火箭可回收，與汽車可加油存在明顯區別（畢竟那麼龐大的一個物體經過高速飛行和高溫燃燒，有些部件無法再重複利用），但確確實實可以大幅度降低成本，至少價值數百萬、上千萬美元的發動機不再是一次性的，可以回收後再次利用。

喬布斯和他領導研發的智能手機，使手機從單純的通信工具變成了一台微型電腦，成為個人生活和娛樂中心，更顛覆了傳統手機行業的格局。馬斯克和他領導研發的可回收火箭，像辦春晚那樣全球直播火箭發射，降低了人類進入太空的成本，改變了航天的神秘感，但其對航天業的影響還遠沒有發揮出來，或許將改變整個航天業的發展格局。這一點，需要中國航天界引起足夠的重視。

五、中國有「為」了

2015年底，中國第一顆暗物質粒子探測衛星「悟空」上天，它翻到九霄雲外用火眼金睛去探索那看不到的暗物質。選址貴州喀斯特窪地、正在建設中的世界最大500米口徑射電望遠鏡完成了饋源升艙，建成後將探測到更遙遠、更暗弱的天體信號。與此同時，中國新一代運載火箭長征五號、長征六號、長征七號和長征十一號研製和發射取得突破性進展，為我國航天事業發展提供了動力基礎。

（1）「悟空」尋找暗物質，開啟空間科學新時代

2015年12月17日8時12分，我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功將中國科學衛星系列首發星——暗物質粒子探測衛星「悟空」發射升空，衛星順利進入預定轉移軌道。這標誌著我國空間科學探測研究邁出重要一步。

「悟空」的長寬高分別是1.5米、1.5米、1.2米，整體質量為1.85噸，有效載荷質量為1.4噸，軌道高度為500千米，壽命在3年以上，是目前世界上觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子探測衛星。「悟空」實質上是一架太空望遠鏡，主要用於觀測高能電子及高能伽馬射線，探尋暗物質存在的證據，研究太空中暗物質特性與空間分布規律。

暗物質是宇宙大爆炸的產物，在宇宙演化中起著決定性作用，也決定著宇宙未來的命運。萬有引力定律證實，暗物質和暗能量占宇宙的95%以上，我們周圍平均1立方厘米的空氣中可能就有上千顆暗物質粒子，但從未被直接觀測過。

暗物質本身不帶電荷，也不會與電磁場發生相互作用，能像幽靈一樣穿透阻礙物。就像物質與反物質相遇就會發生湮滅產生巨大能量一樣，暗物質粒子和它自身的反物質粒子發生碰撞，也將產生巨大的能量。「悟空」的主要目標就是監測暗物質粒子碰撞後產生的高能粒子，如伽馬射線、正電子、反質子、中微子等，並精確測量這些粒子的能譜，間接證明暗物質的存在。

2013年正式啟動的中國科學院空間科學先導專項，目前已經成功發射暗物質粒子探測衛星，2016年開始還將陸續發射量子科學實驗衛星、實踐十號返回式科學實驗衛星、硬X射線調製望遠鏡衛星等，將開啟中國空間科學研究的新時代。

（2）FAST望遠鏡饋源安裝成功

射電望遠鏡是用來「觀測」從天空中各個方向發來的電波的一種天文儀器，由高定向性接收天線和相應的電子設備組成。2015年7月23日，我國建設的世界最大單口徑球面射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）反射面開始在貴州省黔南進行現場拼裝。截至2015年12月21日，反射面安裝近半，被譽為中國「天眼」的FAST已具雛形。

很多人疑惑FAST為何選址黔南？主要原因是喀斯特地貌最接近FAST望遠鏡的造型，工程土石方開挖量最小；其次，喀斯特地區地下河網體系發達，雨水不會在地表滯留而損壞和腐蝕望遠鏡；再次，FAST望遠鏡所在區域人煙稀少，方圓5千米半徑內沒有一個鄉鎮，射電望遠鏡所需的無線電環境十分理想。

（3）中國商業航天迎元年

商業航天是航天事業未來發展的藍海。從2007年開始，全球太空產業以每年6-7%的速度增長，世界商業航天蓬勃發展，從2010年的2616億美金髮展到2014年的超過3300億美元。SpaceX公司已經開始為國際空間站提供貨物運輸服務，維珍銀河公司正在努力為普通人提供太空旅遊服務，藍色起源公司正在研發可重複使用的運載火箭和低軌道飛船，以降低載人航天的成本。

這一年，商業航天在中國正式破冰起航。2015年9月，經財政部批准，航天科技集團成立了四維商遙公司，致力於為全球用戶提供以高時空解析度和高光譜觀測能力的遙感數據服務和系統解決方案。

2015年10月7日，我國第一顆商業高分辨遙感衛星吉林一號組星（1顆光學遙感衛星、2顆視頻衛星和1顆技術驗證衛星）成功發射升空。依託中科院長春光機所在光學設備研發方面的雄厚積累，吉林一號獲得的高解析度遙感圖像解析度達0.72米，數據質量已經可以媲美快鳥2號。

中國要發展商業航天，衛星成功發射只是事業的起點，要實現衛星星座組網、高效運營，挖掘潛在用戶，發揮市場潛力並創造商業價值，後面的道路更長、更艱難、更無跡可尋。政府部門應該看到商業航天領域面臨的機遇和挑戰，在這方面加以鼓勵和護持。對於期待進入商業航天領域的外部企業而言，雖然前景誘人，但這片陌生海域荊棘遍地，只有找准切入點和潛在的發力點，才有發展壯大的希望。

商業航天的發展，將構建起從飛天夢想到市場價值的完整鏈條，讓中國人的生活更加美好。

（4）中國新型火箭研製成功，發射頻次再創新高

隨著航天運輸的需求越來越多樣化，傳統的運載火箭已經到了不得不更新換代的階段。

當前，世界各航天大國正在致力於研發新一代運載火箭，採用了大量新技術和新材料，實現降低成本、提高可靠性、滿足多樣化需求的目標。美國正在研發的新一代重型運載火箭「太空發射系統」(Space Launch System)，運載能力超過130噸，號稱人類歷史上最強大的運載火箭系統；歐洲致力於研發新的阿麗亞娜6型火箭；日本正在研製H-X新一代火箭，通過採用前沿技術，以期實現航天運輸的低成本和高可靠。

2015年，中國新一代長征系列運載火箭研製取得了突破性進展。

長征五號：中國運載能力最大的火箭。採用液氧液氫燃料，推力大、無污染，能一次將20多噸的大型設備送入軌道，中國航天發射能力將跨上全新的層次。

長征六號：2015年9月20日7時01分，我國在太原衛星發射中心用長征六號運載火箭成功將20顆衛星發射升空，開創了我國一箭多星發射的新紀錄，也標誌著我國運載火箭應用進入新紀元。

長征七號：中國未來最主要的運載火箭。採用了先進的助推器與芯級捆綁技術，運載能力將達到近地軌道13.5噸，太陽同步軌道5.5噸，我國未來80%的發射任務都將使用長征七號進行。

長征十一號：長征系列火箭第一款固體運載火箭。2015年9月25日9點41分，長征十一號在酒泉衛星發射中心成功發射。相比液體運載火箭發射需要20—30天的準備周期，長征十一號固體運載火箭可以在24小時之內實現快速發射。

2015年12月29日0時04分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射高分四號衛星。至此，2015年19次航天發射全部成功，我國航天發射「十二五」任務圓滿收官。

2016年，我國計劃實施20餘次宇航發射任務，將實現年宇航發射次數首次突破20次，其中15次為重大專項任務或首飛任務。載人航天就將實現長征七號首飛、神舟十一號載人飛船和天宮二號空間實驗室的發射任務；北斗導航將完成兩顆衛星發射任務，確保區域導航系統穩定運行；高分專項將發射高分三號衛星，完善我國高解析度對地觀測系統；長征五號運載火箭將實現首飛，為探月工程後續任務和載人空間站工程奠定重要基礎。

六、行星探索爭芳菲

2015年，美國黎明號小行星探測器進入環繞穀神星的軌道開展科學探測；探測水星的信使號撞擊水星北極完成使命；日本拂曉號金星探測器時隔五年後再次嘗試進入環繞金星的軌道獲得成功；卡西尼號探測土衛二上的噴泉。行星探測的新進展讓我們慢慢摸清整個太陽系的全貌。

（1）黎明號開始環繞探測穀神星

2015年3月6日，美國宇航局「黎明」號探測器進入穀神星軌道，成為有史以來首個環繞矮行星探測的航天器（新視野號為飛越冥王星探測）。採用創新的離子發動機，「黎明」號先後探測灶神星和穀神星，開創了航天史上首次由一艘飛船連續環繞兩個天體運行的紀錄。

2015年12月10日發表在《自然》雜誌的論文認為，黎明號在穀神星表面發現的許多小亮點，可能是鹽類物質與少量岩石和水冰的混合物質。當太陽光照射時，水冰就會在撞擊坑上空形成薄霧。另一篇發表在《自然》雜誌的論文顯示，「黎明」號探測器在穀神星上發現了富含氨的黏土。氨一般在寒冷的太陽系外圍較為常見，這一發現說明穀神星上可能有部分外太陽系物質，甚至可能是形成於海王星附近的小行星向內遷移到小行星帶的。

（2）卡西尼號探測土衛二

2015年10月28日，美國宇航局「卡西尼」探測器從49千米處近距離飛越探測土衛二，從土衛二南極噴發的羽狀噴射物中飛過。自2005年發現土衛二上有噴泉後，這是「卡西尼」首次深入噴泉進行探測，土衛二也是太陽系中最有希望被發現是宜居環境的天體之一。

（3）信使號撞擊水星完成探測使命

北京時間2015年5月1日凌晨，「信使號」按預定計劃撞擊水星北極地區，完成最終使命。此次撞擊在目標區域留下一個直徑約為15米的撞擊坑。自2004年8月3日發射升空後，「信使號」於2011年3月18日進入水星軌道，成為繼1975年水手10號任務之後人類發射的第二顆探測器，傳回了大量科學探測數據。

（4）日本拂曉號金星探測器重新入軌

2015年12月7日，日本首顆金星探測器「拂曉號」成功進入金星環繞軌道。5年前的同一天，「拂曉號」因主發動機閥門故障而未能成功入軌，與金星擦肩而過。

太陽系中，金星是距離地球最近的行星，火星次之。但相比於近年的火星探測熱度不斷攀升，金星探測則顯得有些冷清。其實，人類對太陽系行星的深空探測最早是從金星開始的，迄今已有50年的歷史。但金星濃密的大氣層所導致的高溫高壓環境，杜絕了金星存在生命和人類移民的可能，增大了人類探測金星的技術難度，打擊了探索金星的熱情，曾經碩果累累的金星探測如今居然到了鮮有人問津的地步。

與探測火星、登陸火星、改造火星和火星移民的長遠戰略相比，金星明顯缺少水、氧氣、生命、移居可能性這些吸引人類關注的「噱頭」。但金星與地球的未來演化聯繫密切。金星的過去可能比現在要溫和得多，是什麼原因導致金星演化成如今這般狂暴的境地，弄清楚這一演化過程對地球的全球變暖和「改造火星」研究有重要參考價值。許多科學家認為，金星代表地球的過去，火星代表地球的未來，探測金星與探測火星具有同樣重要的科學價值。2015年初俄羅斯重啟金星探測計劃，美國也正在制訂一項用軌道器、浮空器等混合探測器探測金星的計劃。相信隨著航天技術的發展和金星科學研究的深化，人類有望重新認識金星。

結語

太空探索永無止境。太空探索事業的發展不僅可以拓展我們的知識疆界，滿足人類對未知世界的好奇心，而且將極大地提升人類的技術能力，創造全新的商業機會和產業市場。

500年前的大航海時代，人類發現了地球上的新大陸；500年後的今天，人類將進入大航天時代。我們將從地球出發，登陸月球，登陸火星，將人類的足跡踏遍太陽系的各個角落，我們的征途是星辰大海。

回顧2015年度的太空探索新進展，我們可以發現，近地軌道的載人航天技術已經比較成熟，進入門檻已經顯著降低，太空旅遊等商業化的載人航天時代已經不再遙遠。2015年是中國商業航天元年，許多產業界和科技界的資本和人才正在進入航天領域，航天發展正在從完全依靠政府投入轉向凸顯應用效益和經濟效益的新階段。

月球、火星、巨行星甚至冥王星等太陽系各類天體已經成為各國深空探測的熱點，NASA不斷發布的科學發現「頭條」新聞不時刺激著中國科學家的神經，也刺激著國人對中國太空探索事業的更多期待。

未來二三十年內，人類將實現載人重返月球和建立月球基地，並從月球出發實現載人登陸火星，這一科學設想正在從概念、路線圖一步步走向工程實踐。面對遙遙領先的NASA，作為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家和繼阿波羅之後第一個實現月球軟著陸探測的國家，中國在太空探索領域還有很大的進步空間和發展前景。

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