近年來，中國在太空探索領域取得了豐碩成果，其雄心壯志也即將變得更加遠大。中國國家航天局釋出了未來五年計劃的概述，其中包括髮射探測器前往小行星，建造一個可以與哈勃媲美的太空望遠鏡，以及為天基引力波探測器奠定基礎。
這些任務在一份白皮書中重點介紹，該白皮書是上個月釋出的《中國的航天計劃：2021年展望》。北京高能物理研究所的天文學家張雙南表示，這些計劃延續了中國強調以科學為核心的任務，而不是技術開發和應用的趨勢。“這是一個非常好的跡象，”他說。“這是對宇宙探索投資的持續增加。”
《自然》雜誌關注了五個最雄心勃勃的專案。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事能夠持續下去。
探測小行星
中國的目標是發射小行星探測器，採集近地小行星的樣本，並研究具有小行星軌道的冰彗星。這項任務可能以明朝中國探險家鄭和的名字命名，將是中國首次訪問小行星的任務，最早可能在2024年發射。它將緊隨日本成功的隼鳥號小行星任務和NASA的OSIRIS-Rex之後，後者計劃明年將太空岩石帶回地球。
鄭和號將飛行十年，首先在名為HO3或卡莫奧阿萊瓦的古老小行星上著陸，該小行星像準衛星一樣繞地球執行（參見地球的寵物岩石）。科學家們希望透過研究它來深入瞭解早期太陽系的情況。根據去年在《自然·天文學》雜誌上發表的一篇通訊1，鄭和號將在小行星上固定自身，然後收集樣本。鄭和號將於2026年返回地球軌道，卸下其戰利品，這些戰利品將透過降落傘降落到地面。然後，探測器將繞地球和火星進行一次 Sling-shot 運動，並前往深空中的311P/PANSTARRS彗星。
邁向月球基地
中國不滿足於帶回自1970年代以來首批月球樣本返回地球，於12月批准了另外三項月球任務，所有任務都聚焦於月球南極，中國正在考慮在那裡建立月球基地。
嫦娥七號計劃於2024年發射，將對月球南極進行詳細勘測，包括繪製其陰影隕石坑中冰的分佈圖。嫦娥六號將緊隨其後，目標是帶回極地土壤樣本。冰對於科學家來說是一個寶庫，他們可以用它來研究月球的歷史，對於探礦者來說，他們希望將其用作火箭燃料併為月球基地供水。
嫦娥八號的工作也將開始，該任務計劃在2030年之前飛行；這將測試載人國際月球科研站的“核心技術”——這是中國2025年以後的月球計劃的重點。中國國家航天局（CNSA）副局長吳豔華在釋出白皮書的新聞釋出會上表示，俄羅斯和中國將“在今年儘快”簽署關於共同建設研究基地的政府間協議。但他強調，這項事業對所有國家開放。
吳豔華補充說，中國希望擴大和深化國際合作，包括在月球探測方面；在中國正在建設的空間站天宮；以及行星探測方面。
火星及更遠
中國透過天問一號軌道飛行器實現了首次星際空間飛躍，該飛行器於5月份投放了一個載有祝融號火星車的著陸器。根據白皮書，中國將完成向火星傳送探測器以採集岩石並將其帶回地球的研究。這項任務可能在2028年發射。（NASA的毅力號火星車在2021年收集了首批火星岩石。該機構希望將它們帶回地球，作為與歐洲航天局（ESA）的聯合任務的一部分，計劃於2026年發射。）
白皮書還闡述了中國最終探測太陽系更深處的計劃。未來五年將見證探索木星及其充滿海洋的衛星系統的任務的關鍵研究的完成。新聞報道表明，這項任務最早可能在2029年發射——這意味著它將加入ESA的JUICE和NASA的歐羅巴快帆任務，這兩項任務計劃分別在2023年和2024年飛行。“深空肯定是另一箇中國認為有很多科學突破機會的領域，”張雙南說。
中國還將目光投向了探索太陽系邊界。中國的資助機構尚未證實這一點，也未證實木星任務，但“計劃中提及肯定是有幫助的”，北京國家天文臺的天文學家詹虎說。
新的哈勃：巡天空間望遠鏡
中國還計劃發射一架名為巡天的空間望遠鏡，其名稱意為“巡視天空”。它將在與NASA的哈勃太空望遠鏡使用的波長相同的波長——紫外線、可見光和紅外線——中成像。
巡天望遠鏡略小於哈勃，解析度略遜於其前輩；但是，在任何一個時刻，巡天望遠鏡將捕獲比哈勃大300倍的天空區域。在巡天望遠鏡工作的詹虎說，這將使其能夠探測比哈勃更大的宇宙體積。
巡天望遠鏡最初10年的大部分時間將致力於透過對天空進行廣泛調查來了解宇宙的歷史和演化。該望遠鏡將定期與中國的天宮空間站對接，進行燃料補給和維護。詹虎說，該團隊計劃在2023年底交付望遠鏡，準備在2024年發射。“時間表非常緊張，”他說。
探測太空中的引力波
中國希望進一步制定計劃，在2030年代初期發射一個名為太極的天基引力波探測器。如果屆時發射，它將是同類中的首個。這樣的任務將觀測到比高階LIGO等地面探測器觀測到的更低頻率的波，使其能夠探測到質量更大的黑洞，包括早期宇宙中的黑洞。
但是，這項實驗將是複雜的：探測時空中的漣漪將意味著探測到三艘航天器之間距離的微小變化，這些航天器以三角形的形狀彼此相距300萬公里，變化幅度僅為萬億分之幾米。
一個名為太極一號的初始試驗衛星於2019年成功完成任務，研究人員現在希望在2024-25年發射一個雙衛星任務，以測試必要的精密技術。中國科學院大學的物理學家武嶽良說，這將為最終的太極任務“消除所有技術障礙”。
歐空局長期以來一直計劃其自己的引力波天文臺LISA，並且已經飛行了一個成功的探路者。但是LISA計劃到2037年才發射。該任務背後的研究人員表示，這兩個網路可以共同用於測量哈勃常數，該常數描述了宇宙的膨脹，其精度遠高於地面探測器。
本文經許可轉載，並於2022年2月18日首次發表。