茫茫宇宙中，迄今所知唯一擁有生命的行星——地球，是不是唯一孤獨(dú)的存在?在遙遠(yuǎn)的宇宙深處，真的有“流浪地球”嗎?

面對人類亙古追問，來自中國科學(xué)院上海天文臺(tái)、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、上海技術(shù)物理研究所、西安光學(xué)精密機(jī)械研究所和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的100多位科研人員，在中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目“地球2.0”支持下，擬對銀河系類地行星進(jìn)行“普查”，目前正在開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

“地球2.0”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院上海天文臺(tái)葛健教授說：“我們的核心目標(biāo)，是發(fā)現(xiàn)位于不同軌道上的大量類地行星樣本，包括發(fā)現(xiàn)第二個(gè)‘地球’(即‘地球2.0’)——處于類太陽恒星的宜居帶內(nèi)、地球大小(0.8—1.25地球半徑)的行星;旨在解答三個(gè)基本問題，‘地球2.0’在宇宙中有多普遍?地球是如何形成和演化的?‘流浪地球’又是如何起源的?”

葛健介紹，作為宇宙中最基本的天體之一，行星是生命和文明的搖籃，對行星的探測及其形成演化的研究，承載著人類渴望揭開生命起源和尋求地外生命的強(qiáng)烈愿望。近20年來，系外行星研究極速發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)逐漸成熟，已經(jīng)將人類推到了發(fā)現(xiàn)“第二個(gè)地球”的關(guān)鍵路口。尤其是“凌星法”和“微引力透鏡法”觀測，對小質(zhì)量行星探測具有高度敏感性。

“地球2.0”項(xiàng)目將首次結(jié)合這兩種先進(jìn)的觀測方法，自主研制6臺(tái)30cm口徑、500平方度廣角凌星望遠(yuǎn)鏡和1臺(tái)30cm口徑、4平方度的微引力透鏡望遠(yuǎn)鏡，通過搭載在科學(xué)衛(wèi)星上，發(fā)射到日-地拉格朗日L2點(diǎn)處，利用超大視場和超高精度的光學(xué)測光，對銀河系內(nèi)類地行星進(jìn)行大規(guī)模普查。

據(jù)葛健介紹，來自國內(nèi)外30多所大學(xué)和研究所200多位天文學(xué)家參與的衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)，目前已完成衛(wèi)星項(xiàng)目的科學(xué)目標(biāo)研究;衛(wèi)星的技術(shù)團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)完成載荷、超高精度導(dǎo)星和衛(wèi)星平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。

除此之外，衛(wèi)星工程方案中還有兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)需要攻關(guān)：衛(wèi)星姿態(tài)超高穩(wěn)定度控制和超高精度CMOS測光相機(jī)。在衛(wèi)星姿態(tài)方面，團(tuán)隊(duì)已完成衛(wèi)星飛輪隔震系統(tǒng)的地面試驗(yàn)驗(yàn)證，將于今年4月開展在軌驗(yàn)證;在超高精度測光相機(jī)技術(shù)方面，已完成單探測器相機(jī)空間樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)室組裝，正在開展性能測試。“我們希望在關(guān)鍵技術(shù)完成攻關(guān)并得到驗(yàn)證以后，‘地球2.0’項(xiàng)目能順利進(jìn)入工程立項(xiàng)。”葛健說。

迄今為止，人類還沒有發(fā)現(xiàn)一個(gè)“地球2.0”。但天文學(xué)家確信類地行星(包括“地球2.0”)的存在，而且存在于非常廣大軌道范圍，從灼熱的恒星附近一直到極寒的太空。通過開普勒望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家在一些較安靜亮星周圍，已經(jīng)找到了300多個(gè)軌道短(少于20天)、但大小與地球類似的固體行星。

“與超級地球不同，這些行星很可能是在原恒星氣體盤完全消散后，碰撞而成，因此和地球起源最為類似，這些被稱為‘亞地球’的行星，可能分布在不同軌道上。而那些位于宜居區(qū)內(nèi)的‘亞地球’，很有可能就有我們一直想搜尋的‘地球2.0’。”葛健說，“我們不僅想找到首個(gè)‘地球2.0’，還想通過‘凌星法’和‘微引力透鏡法’，找到大量熱的、濕的、冷的‘地球’，以及被逐出行星系統(tǒng)的‘流浪地球’”。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，“地球2.0”項(xiàng)目實(shí)施以后，將會(huì)使人類獲得最大的類地行星樣本庫。通過對各類類地行星樣本進(jìn)行深入分析，天文學(xué)家有望能揭開類地行星和流浪行星的起源之謎;通過后續(xù)地面和空間望遠(yuǎn)鏡的觀測，測量和研究“系外地球”的質(zhì)量、密度，以及它們上面的大氣、海洋和宜居性特征，甚至有望發(fā)現(xiàn)系外生命跡象，將系外行星科學(xué)研究躍升到“地球時(shí)代”。(張建松)

關(guān)鍵詞： 中國科學(xué)院 上海天文臺(tái) 上海技術(shù)物理研究所 微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院