2017 年空間科學熱點回眸

07-20

空間科學是以航天器為主要工作平台，研究發生在日地空間、太陽系乃至整個宇宙空間的物理、化學及生命等自然現象及其規律的科學。空間科學可劃分為空間天文、太陽物理、空間物理、太陽系探測、空間地球科學、微重力科學、空間基礎物理、空間生命科學等子領域。空間科學是基礎前沿科學探索的先鋒，是世界主要國家研究部署的重點，被視為各國角逐科技實力的競技場，引領世界科技、經濟、社會發展的驅動力。

2017年，空間科學研究熱點前沿備受矚目，空間平台助力發現雙中子星併合產生的引力波、中國領跑空間量子通信、「悟空」獲得迄今為止最精確的高能電子宇宙線能譜、「卡西尼」土星探測任務完美收官等，不斷刷新人類對宇宙的認知，為人類足跡向深空拓展奠定基礎。美國重啟國家空間委員會並決定重返月球，被視為美國加強空間領導力的風向標，全球空間探索和科學發現的實施路線可能因之發生重大調整。盧森堡以法律形式保障私營企業對空間資源擁有所有權，再度引發對這一敏感問題的激烈討論，小行星科學探索和資源勘探暗潮湧動。全球首個中子星探測任務、中國首顆硬X射線調製望遠鏡衛星等成功發射，推動空間科學可持續發展，重大突破未來可期。

2017 年空間科學研究進展

「悟空」獲得迄今為止最精確的高能電子宇宙線能譜

暗物質是宇宙的重要組成部分，是20世紀末、21世紀初兩大科學謎團之一。2017 年暗物質研究高潮迭起。2017年11月，中國科學院宣布中國科學院空間科學戰略性先導科技專項的首發星——暗物質粒子探測衛星「悟空」取得首批重大科學成果，獲得了世界上迄今最精確的高能電子宇宙線能譜。幾乎與此同時，日本宇宙航空研究開發機構宣布，研究人員利用搭載在國際空間站艙外的量熱儀型電子望遠鏡，成功實現了對能量高達3 TeV的宇宙線粒子電子能譜的高精度直接測量。

「悟空」的核心使命是在宇宙線和伽馬射線輻射中尋找暗物質粒子存在的證據，並進行天體物理研究。「悟空」於2015年12月17日發射成功，在軌運行的前530天共採集了約28億顆高能宇宙線粒子，其中包含約150萬顆25 GeV以上的電子宇宙線粒子。基於這些數據，科研人員成功獲取了目前國際上精度最高的電子宇宙線探測結果。「悟空」的數據初步顯示，在約1.4 TeV處存在能譜精細結構，一旦得以確證，將成為粒子物理和天體物理領域的開創性發現（圖1）。

圖1 「悟空」（DAMPE）、阿爾法磁譜儀-02（AMS-02）和費米伽馬射線空間望遠鏡（Fermi）測量的宇宙線電子能譜比較（圖片來源：中國科學院）

量熱儀型電子望遠鏡是首個由日本主導的專門用於宇宙線觀測的天基任務，於2015年8月運抵國際空間站並於2015年10月正式開展科學觀測。研究團隊的未來目標是把能量探測極限提高到20 TeV並獲得高精度能譜，有助於發現附近的宇宙線源並有望揭示暗物質的性質（圖2）。

圖2 量熱儀型電子望遠鏡（CALET）、費米伽馬射線空間望遠鏡（Fermi-LAT）、阿爾法磁譜儀-02（AMS-02）、用於反物質探索和輕原子核天體物理學的載荷（PAMELA）和高能立體系統望遠鏡（HESS）測量的宇宙線電子能譜比較（圖片來源：日本宇宙航空研究開發機構）

人類首次探測到雙中子星併合事件產生的引力波

包括中國在內的多國科學家於2017年10月16日聯合宣布，人類第1次直接探測到來自雙中子星併合產生的引力波以及伴隨的電磁信號。這一里程碑事件，正式開啟了以多種觀測方式為特點的多信使天文學時代。

2017年8月17日，激光干涉儀引力波天文台（LIGO）和室女座引力波探測器探測到1個新引力波信號，其形式與2個中子星的併合一致。在該信號到達後約2 s，費米伽馬射線空間望遠鏡和國際伽馬射線天體物理實驗室均探測到了1個短時伽馬射線暴事件的高能光脈衝信號。此後，錢德拉X射線天文台、哈勃空間望遠鏡、甚大望遠鏡等多個天基、地基天文台對該區域開展了密集觀測。中國南極光學巡天望遠鏡得到的目標天體光變曲線與巨新星理論預測高度吻合；硬X射線調製望遠鏡不僅在引力波事件發生時成功監測了引力波源所在天區，還對其伽馬射線電磁對應體在百萬電子伏特高能區的輻射性質給出了嚴格限制。這些觀測最終證實此次被命名為GW170817的引力波事件由距太陽系約1.3億光年的2個質量分別為1.1和1.6個太陽質量的中子星併合所產生。

此次對雙中子星併合事件的聯合觀測至少已經取得了3項重大進展：1）此前有理論認為時間小於2 s的短時伽馬射線暴應該歸因於中子星併合形成黑洞的事件，本次的發現支持這一解釋。2）這一事件證實了一類名為千新星（Kilonova）的假想天體的存在。3）對千新星的進一步觀測確認，大部分（甚至有可能是全部）重金屬元素由中子星併合事件中的r-過程產生。

受LIGO多次成功探測到引力波，以及「激光相干空間天線-探路者」先導任務順利完成預期科學目標等重大進展的激勵，歐洲空間局（ESA）於2017年6月正式確認將於2034年發射空間引力波探測任務「激光干涉儀空間天線」，總預算高達10億歐元。

哈勃常數之爭或改寫宇宙學定律

分別採用標準燭光和宇宙微波背景推算方法得出的哈勃常數最新結果差距較大，由此引發天文和物理學界的激烈爭論。2017年3月，《Science》網站評論認為，相關爭論可能會導致新物理學的誕生。

2016年4月，諾貝爾物理學獎得主、約翰霍普金斯大學物理學家Adam Riess基於哈勃空間望遠鏡的觀測數據，利用標準燭光方法得出哈勃常數的最新結果為73.24。而根據「普朗克」衛星2013年發布的宇宙微波背景分布圖推算出的哈勃常數為67.8，這與Adam Riess的結果相差8 %左右（圖3）。多數科學家認為這一差別無法用統計學誤差來解釋。《Science》網站評論認為，如果這種不一致的情況持續下去，將是「現代宇宙學的天空中出現的一個裂縫」，可能意味著目前的理論存在缺失。《Nature》網站評論也認為，如果這兩種計算方法均被其他技術驗證是正確的，那麼宇宙學定律可能需要改寫。

圖3 哈勃常數計算結果（圖片來源：《Science》）

展望未來，採用引力透鏡法、重子聲學振蕩等手段有望進一步驗證計算結果。例如，2017年4月首次發現Ia型超新星的引力透鏡效應，由於Ia型超新星常被用作「標準燭光」，因此這一發現有助於更精確地計算哈勃常數。

擁有多個行星的系外行星系統陸續浮出水面

2017年2月，在多個地面望遠鏡的協助下，「斯皮策空間望遠鏡」首次發現擁有7顆地球大小的行星圍繞單顆恆星運轉的恆星系統——TRAPPIST-1（圖4）。該系統中有3顆行星位於宜居帶中，其中的1顆岩質行星上可能存在液態水。2017年12月，谷歌和美國國家航空航天局（NASA）聯合宣布，基於「開普勒」空間望遠鏡的觀測數據，通過機器學習技術新發現2顆系外行星，其中1顆屬於Kepler-90系統（圖5），使Kepler-90系統的行星數量增至8顆，成為目前在太陽系之外發現的最大的行星世界。

圖4 TRAPPIST-1系統，木星的衛星與內太陽系系統的大小比較（圖片來源：歐洲南方天文台）

圖5 Kepler-90系統（圖片來源：NASA）

截至2017年12月14日，「開普勒」空間望遠鏡探測到的候選系外行星總數達5011顆，其中有2525顆已被確認為行星。在這些行星中，有近50顆被認為是位於宜居帶、與地球大小類似的類地行星，其中30多顆行星已獲得確認。隨著越來越多的天體進入視野，人類對於宇宙和自身的了解無疑將踏上一個新台階。

「卡西尼」土星探測任務圓滿謝幕

2017年9月15日，「卡西尼」探測器（圖6）按指令墜入土星大氣層，這項規模宏大、時間長達20年的土星探測任務就此終結。

圖6 「卡西尼」土星探測器（來源：NASA）

「卡西尼-惠更斯」任務是NASA、ESA和義大利航天局（ASI）合作開展的世界首個土星環繞探測任務，旨在系統探索土星系統。「卡西尼-惠更斯」任務於1997年10月發射，2004年7月抵達土星軌道。「惠更斯」成功在土衛六著陸。「卡西尼」則自2004年起開始科學探測，總計環繞土星飛行293圈，飛越土星衛星162次，拍攝了45萬餘張照片，研究人員發表了約4000篇科學論文。

「卡西尼」探測任務對土星、土星環和土星衛星的觀測發現顛覆了人們的認識，代表性成果包括：1）在土衛六表面發現由液態甲烷和乙烷組成的海洋和湖泊，這是首次在地球以外的天體表面觀測到大型水體。2）發現土衛二南極地區噴射液態羽流，並對其進行直接採樣。3）發現土衛二的冰殼之下存在全球性液態水海洋，可能適宜某些形式的生命存在。4）對土星的大部分衛星首次進行高解析度成像和近距離科學探測分析。5）首次拍攝土星日半球和夜半球的閃電。6）首次對完整的土星北極六邊形巨大風暴進行可見光成像。7）發現新的土星衛星、環和小環。8）發現土衛三上成因不明的紅色條紋。9）在土星晝夜平分點期間研究日光照射土星環形成的長影，發現土星環的新特徵。10）首次拍攝土星磁層。11）發現土星磁層的大部分電離粒子來自土衛二。12）確定土衛二噴射的羽流是土星E環物質的主要來源。13）破解土衛八的「陰陽臉」之迷，深色物質來自土衛九剝離出的碎片。

「朱諾」號首批科學成果揭示全新木星

2017年5月，NASA發布「朱諾」號任務的初步科學成果，描繪了一個複雜、龐大、動蕩的世界，顛覆了此前對木星的認識。

「朱諾」航天器於2011年8月5日發射，旨在通過揭示木星的起源和演化來增進對太陽系起源的了解。2016年7月4日航天器進入木星軌道，目前定於2018年7月結束任務。「朱諾」已取得重要發現：1）圖片顯示木星兩極都擁有多個相當於地球大小的旋轉氣旋密集地聚集並互相影響（圖7）。2）對木星大氣層的探測顯示赤道附近暗色的雲帶可以穿透測量，但其他緯度雲帶和亮色的雲區的結構似乎有所不同。3）木星磁場的強度比此前模型預測的還要高，形狀也更加不規則。4）木星極光的形成機制與預期不同，其最強極光是由某種目前還缺乏了解的湍流加速過程形成的。5）木星大紅斑直徑約為1.6萬 km，是地球直徑的1.3倍，深深穿入大氣層約300 km，其底部的溫度高於頂部。此外長期觀測表明，大紅斑可能在逐漸縮小。

圖7 《Science》封面展示了「朱諾」拍攝的木星南極（來源：《Science》）

國際空間站研究成果倍受矚目

2017年7月，第6屆國際空間站（ISS）研究和發展大會評選出了4項最受矚目的研究成果：1）在人體研究領域，「從ISS返回時的心腦血管疾病防治」項目首次直接衡量了日常活動減少與約一半的航天員在返回地面時發生的血壓控制障礙之間的關聯，並觀測到由於血壓變化造成的腦血管活動降低；「長期空間飛行導致的心血管健康問題」項目研究日常活動減少對心血管健康的影響，發現6個月的空間飛行後，航天員頸總動脈硬度增加的程度與正常老化10~20年接近。2）在物理科學領域，阿爾法磁譜儀-02已經記錄了超過1000億個高能粒子，並估算出宇宙線的年齡約為1200 萬年。3）在技術開發與驗證領域，激光通信科學光學有效載荷成功驗證了天地激光通信能力，並利用自適應光學系統解決了大氣湍流影響激光傳輸的問題。4）在教育和文化活動領域，國家地球和空間科學教育中心於2010年發起「學生空間飛行實驗計劃」，在美國和加拿大徵集遴選在ISS開展的學生實驗項目，目前已有近200項學生實驗被送至ISS。

2017 年7 月，NASA 評選出4 項最佳創新研究工作：1）2016年，NASA航天員利用MinION微型測序儀在ISS上成功完成首次微重力條件下的DNA測序。2）「從國際空間站測量氣旋強度」項目通過在ISS上拍攝照片，測量風暴中心旋眼外的雲頂高度，並與其他數據結合，可精確、實時測量強烈的熱帶氣旋強度。3）利用「納米機架立方體衛星部署器」和「日本實驗艙小衛星軌道部署器」從ISS平台釋放多顆小衛星，為教育界、工業界和學術界提供了廉價、頻繁的小衛星發射機會，促進國際合作。4）「被動熱交換先進研究」實驗測試幾種採用低毒性流體的新型熱管設計，可降低散熱系統的複雜性並提高其效率，同時無需泵或其他機械裝置，無需電力和維修，可用於調節ISS和未來航天器的溫度。

重力勘測和氣候試驗衛星助力理解地球變化

美德合作的重力勘測和氣候試驗（gravity recovery and climate experiment，GRACE）任務於2002 年3 月發射GRACE-1和GRACE-2 2顆衛星，旨在精確測繪地球不斷變化的重力場，通過跟蹤液態水、冰和固體地球的連續運動，提供關於全球地下水、乾旱和含水層儲量變化等的測量數據，幫助提高環境監測及預報的準確性，為理解地球變化提供新見解。

GRACE任務的設計壽命僅為5年，但在軌運行已超過15年。2017年10月，GRACE-2衛星因電池老化和電量不足終止運行。GRACE-1則將利用剩餘燃料按原計劃校準並表徵加速度計，以獲取最大科學回報，預計將於2018年初結束運行。

利用GRACE衛星數據，研究人員在多個方面取得重要研究發現：1）過去10年，美國地下水抽取量不斷攀升，有1/3的大型地下水盆地正在迅速枯竭。2）格陵蘭島和南極洲的冰蓋消融速度極大地超出以往估計。3）區分出水的質量變化和海洋溫度變化對海平面變化的影響程度。4）計算冰蓋融化及地下水枯竭對地球旋轉造成的影響，並幫助確定大地震發生時的瞬時質量變化。

美德合作開發的「GRACE後續任務」（GRACE-FO）計劃於2017 年12 月至2018 年2 月發射，除搭載與GRACE相似的載荷外，GRACE-FO還將搭載一台新型激光測距儀，用於測量衛星之間的距離。未來10年，GRACE-FO將幫助我們獲取準確的全球水循環圖。

美國「在軌碳觀測台-2」任務發布階段性成果

「在軌碳觀測台-2」（OCO-2）於2014年7月發射，是NASA首顆用於研究大氣CO2的衛星，通過對大範圍地理區域的大氣CO2進行光譜觀測，能夠以前所未有的精度、解析度和覆蓋範圍準確地表徵全球CO2源和匯的季節性周期變化。2017年10月，《Science》設立特刊，公布OCO-2任務首批重要科學成果：1）在天基監測城市及火山排放方面，研究人員利用OCO-2衛星數據，在數千米尺度上揭示了由人為和自然點源排放造成的大氣CO2的不同結構。2）在厄爾尼諾抑制熱帶海洋碳釋放方面，研究人員描繪了熱帶大氣中CO2濃度對2015—2016年強厄爾尼諾事件的響應，並分析了與厄爾尼諾相關的陸地大氣CO2濃度變化。3）在測量光合作用的新方法方面，利用葉綠素熒光成像光譜儀進行太陽誘導葉綠素熒光的天基觀測，並開展地面和空間觀測的驗證。

中國在碳觀測方面也取得了重大進展。中國自主研製的首顆「全球二氧化碳監測科學實驗衛星」數據已經通過國家衛星氣象中心網站向社會公眾開放共享，標誌著中國成為繼美國和日本之後、第3個可以提供碳衛星數據的國家。

中國領跑遠距離量子通信

2017年，中國科學院空間科學戰略性先導科技專項衛星「墨子」號取得舉世矚目的重大成就（圖8）。「墨子」號於2016年8月16日發射升空，至2017年8月提前1年圓滿實現全部三大科學目標——在國際上率先實現千公里級量子糾纏分發、從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態，為中國在未來繼續引領世界量子通信技術發展和空間尺度量子物理基本問題檢驗前沿研究奠定了堅實的科學與技術基礎。「墨子」號也開啟了全球化量子通信、空間量子物理學和量子引力實驗檢驗的大門，搶佔了國際量子科技創新制高點，成為國際同行的標杆，實現了從「跟跑」到「領跑」的轉變。

圖8 「墨子」號衛星登上《Science》封面（圖片來源：《Science》）

「墨子」號任務首席科學家潘建偉入選《Nature》雜誌評選的2017年度十大科學人物（圖9）。《Nature》報道稱，在中國，有人稱他為「量子之父」，他將中國帶到遠距離量子通信技術的最前沿。潘建偉團隊還因在國際上首次實驗實現了反事實直接量子通信，入選《Physics World》評選的「2017 年度國際物理學年度十大突破」。

圖9 潘建偉入選《Nature》2017年度十大科學人物（圖片來源：《Nature》）

日本在該領域加速緊追快趕之勢。2017年7月，日本情報通信研究機構宣稱實現了世界首次基於微衛星的空間量子通信實驗，不僅驗證了未來利用小衛星建設衛星星座的可行性，更促使超遠距離、高保密性量子衛星通信網路研究向前邁進了一大步。

發展戰略

美國重啟國家空間委員會並確定載人航天下一階段目標

美國總統特朗普於2017 年6 月30 日簽署行政命令，要求重新組建美國國家空間委員會（National Space Council），在國家航天政策和戰略的制定與實施監控過程中，充分發揮政府的統籌協調作用。副總統彭斯出任國家空間委員會主席。

美國國家空間委員會成立於1989年，1993年停止運行。新的國家空間委員會的主要職能是為總統提供有關美國國家航天政策和戰略方面的諮詢建議和輔助工作，具體包括：審議美國政府的國家航天政策（包括長期目標），制定國家航天活動戰略；就航天政策和航天相關問題向總統提供建議；對國家航天政策和戰略目標的實施情況進行監督和協調；促進美國軍事、民用、商業航天部門之間的密切協調、合作以及技術和信息交流；就美國參與國際航天合作提供建議；協調解決重大的航天及航天相關政策分歧。國家空間委員會還特別成立了用戶諮詢小組，為委員會提供工業界和其他非聯邦實體有關航天事務的外部建議。

重啟國家空間委員會，被視為特朗普政府確保美國在航天領域處於領導地位的關鍵舉措，有助於促進美國國家航天力量的各個方面——包括國家安全、商業、國際關係、探索及科學——的協調發展，同時也是制定美國航天發展綜合戰略路徑的重大機遇。國家空間委員會的工作促成特朗普簽署了第1份航天政策指令。該指令將美國的航天計劃重點調整到載人探索和發現上，要求美國重返月球，帶動商業航天能力發展，為最終實現載人火星探索奠定基礎，擔當航天領域無可爭議的領導者。這個決定將對人類載人航天活動產生深遠影響，可能引發全球空間探索和科學發現實施路線的重大調整。

盧森堡正式通過空間資源探索和利用法

盧森堡議會於2017年7月13日通過《空間資源探索和利用法草案》。草案明確宣稱「空間資源可以被佔有」，並規定了授權和監管空間資源探索任務的程序。這標誌著盧森堡成為全球第2個、歐洲第1個以法律形式保障私營企業對其開採的空間資源擁有所有權的國家。美、盧利用國內法護航小行星採礦的合法性及其未來實質性舉措引發世界範圍內的極大關注和激辯。

盧森堡政府於2016年初啟動「盧森堡空間資源」項目，旨在將盧森堡定位為歐洲開發和利用空間資源的中心，將小行星商業化開發培育成為國家核心高科技產業，制定法律框架是該項目的核心舉措。在開展國內立法的同時，盧森堡還將著力推動國際合作，建立空間資源利用的國際法規和監管框架。同時，盧森堡積極推進空間資源利用領域的國際合作，近期與ESA簽署聯合聲明，將進一步研究空間資源探索和利用技術活動涉及的技術和科學問題。盧森堡政府、盧森堡公法銀行機構國家投資信貸公司與美國行星資源公司共同簽署價值2500萬歐元的投資和合作協議，用於推進在2020年前發射首個商業小行星勘探任務的相關技術開發活動。

任務平台

中國成功發射硬X 射線調製望遠鏡

空間X射線天文學是空間天文學的重要分支之一，利用空間平台，通過探測宇宙天體波長0.01~10nm的X射線輻射，進行天體觀測和研究。2017年6月15日，中國首顆硬X射線調製望遠鏡衛星「慧眼」（圖10）在酒泉成功發射，將對銀河系進行高靈敏度、高頻次的寬波段X射線巡天監測，有望取得重大科學突破。

圖10 「慧眼」硬X射線調製望遠鏡衛星（圖片來源：http://n.gbtimes.com/1885

「慧眼」呈立方體構型，設計壽命為4年，裝載了高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環境監測器等4個探測有效載荷，主要工作模式包括巡天觀測和定點觀測。其主要特點包括：1）基於中國學者原創的探測方法，採用直接解調成像方法，解決了低成本探測器高精度成像問題，實現寬波段、高靈敏度、高解析度的空間X射線觀測。2）有效載荷種類全、規模大，探測模式多，4個有效探測載荷共計包含25個探測器單機，能段基本覆蓋整個X射線譜段，可實現對伽馬射線暴的全天監測，將成為國際上在0.3~3 MeV能區面積最大的伽馬射線暴探測器。3）衛星平台服務保障能力要求高，包括熱控保障、對地測控與數傳保障以及載荷長期工作下的能源保障能力等。

與目前國際上在軌運行的另外7顆X射線天文衛星相比，「慧眼」具備3項突出優勢：1）功能性能強，既能實現定點觀測，又能對大天區進行掃描成像，還能監測空間的高能爆發源。2）探測波段寬，利用3種探測器，實現了1~250 keV的全覆蓋。3）探測面積大，尤其是高能X射線望遠鏡的探測面積超過了5000 cm2，是國際上同能區面積最大的準直型望遠鏡。此外，「慧眼」具有獨特的研究X射線雙星多波段X射線快速光變的能力，預期可以在黑洞和中子星雙星的研究中獲得許多新成果。

全球首個中子星探測任務運抵國際空間站

中子星是恆星爆炸性死亡後留下的恆星殘餘物，由於其極端性質，自1967年發現以來一直吸引著研究人員的關注。迄今為止，人們對中子星的性質仍一無所知，但有關中子星內部物理學的理論和模型早已被提出。2017年6月3日，美國主導的全球首個中子星探測任務——中子星內部構成探測器（NICER）運抵國際空間站。作為國際空間站上的一個有效載荷，NICER將重點開展中子星高精度測量，檢驗上述理論模型。

NICER的第2個使命是測試脈衝星導航和X射線通信的可行性。由於脈衝星具有高度周期穩定性，因此可以作為「天文時鐘」，像GPS提供原子鐘信號一樣，提供高精度授時服務。同時，脈衝信號強度不會因為距離地球較遠而減弱，因此成為深空導航的絕佳解決方案。NICER將作為探測器，參與2項國際空間站技術驗證實驗。

NASA 在國際空間站上開展空間天文新實驗

2017年8月14日，宇宙線能量和質量探測器成功抵達國際空間站。宇宙線能量和質量探測實驗旨在藉助天基平台測量高能粒子，研究宇宙線的起源及歷史，深入了解宇宙基本結構。設備重約1300 kg，將被安置在「希望」號實驗艙的暴露設施平台上。

宇宙線能量探測和質量實驗最初是NASA氣球計劃的一部分，曾在2004—2016 年間7 次開展測量任務。研究人員表示，宇宙線能量和質量氣球實驗實現了191天全天時暴露，創下了天文學氣球實驗的記錄。此次在國際空間站上運行可以增加10倍以上的暴露量，突破了傳統直接測量的極限。

宇宙線能量和質量探測器將在軌運行3年，收集的數據可以幫助科學家們研究除超新星遺迹外的其他宇宙線來源、原始宇宙線性質推斷和宇宙線能量譜等問題。

「哨兵」系列對地觀測衛星助力「哥白尼」計劃實施

2017年3月和10月，ESA先後成功發射「哨兵-2B」和「哨兵-5P」對地觀測衛星，向實現歐洲「哥白尼」（Copernicus）計劃的最終目標——打造全球最全面的地球觀測系統穩步推進。

「哨兵-2B」將監測全球森林、湖泊和沿海水域污染，衛星獲得的洪水、火山爆發和山體滑坡圖像將有助於快速建立災勢圖和開展人道主義救援工作。「哨兵-2B」與2015年發射的「哨兵-2A」衛星組成「哨兵-2」觀測星座，運行高度790 km，再訪周期為5天，兩顆衛星協同運行，可以覆蓋84°S~84°N的所有陸地、島嶼、內陸和沿海水域，優化全球覆蓋率和數據傳輸。

「哨兵-5P」是「哥白尼」計劃系列任務中首顆大氣監測衛星，可提供大氣痕量氣體、氣溶膠和雲量分布等影響空氣質量與氣候的信息。「哨兵-5P」可與「環境衛星」的數據相互補充，為「哥白尼」氣象監測服務提供每日空氣質量預報，服務決策制定。

結論及展望

2017年，由於長時間受到美國航天政策未來走向暫不明朗的影響，世界空間領域未來發展路徑在不斷討論中可能醞釀重大調整。但就空間科學領域而言，重大突破和前沿進展仍亮點紛呈，中國突破尤為引人關註：「悟空」號獲得了世界上迄今最精確的高能電子宇宙線能譜，並在1.4 TeV 能譜段發現新的結構；「墨子」號在國際上率先實現千公里級量子糾纏分發、從衛星到地面的量子密鑰分發、從地面到衛星的量子隱形傳態，實現世界領跑；中國首顆硬X射線調製望遠鏡衛星「慧眼」成功發射，並在人類第一次直接探測雙中子星併合事件產生的引力波這一年度最重大的科學突破中做出貢獻。全世界對「中國空間故事」津津樂道，可謂年度盛事。

展望未來，探測到更多的引力波源，尋找太陽系第9大行星存在的直接證據，中國「嫦娥5號」月球探測任務採樣返回，詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）、激光干涉儀空間天線（LISA）、太陽軌道器（SO）、太陽風-磁層相互作用全景成像衛星（SMILE）、火星生命探測計劃2020任務（ExoMars 2020）、木星冰月探測器（JUICE）等先進任務可能帶來的新熱點和新發現，都值得我們熱切期待！（責任編輯王志敏）

致謝中國科學院科技戰略諮詢研究院韓淋、王海名、范唯唯為本文提供了詳盡的情報信息和充分的技術支持。

文 /吳季，楊帆，張鳳