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從人類首次嘗試（儘管存在缺陷）登陸彗星表面，到備受讚譽的發現（以及鮮為人知的懷疑）原始引力波，2014 年在太空科學和物理學領域帶來了一些歷史性的成功和失敗。以下是我從今年評選出的十大故事，並展望未來可能會發生什麼。
1. 菲萊著陸器登陸彗星
地球大氣層以外最重大的事件無疑是歐洲航天局歷時十年的羅塞塔任務在 11 月份的壯觀高潮，當時菲萊著陸器在 67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星上著陸。唉，菲萊著陸器並沒有成功著陸——相反，它彈跳到一個陰暗的裂縫中，由於陽光不足，它的太陽能電池耗盡了電量。但在進入休眠狀態之前，著陸器設法完成了一些 令人印象深刻的科學研究。如果運氣好並且足夠聰明，任務科學家可能會在明年彗星更靠近太陽時，重新喚醒菲萊。
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2. 好奇號在火星上發現甲烷
美國宇航局的好奇號探測車，其任務是尋找火星上過去適宜居住和存在生命的跡象，但它可能反而發現了更有趣的東西：當前存在生命的證據。科學家在 12 月宣佈，探測車定期探測到 神秘的甲烷尖峰，也稱為天然氣，在稀薄的火星空氣中飄蕩。這種氣體可以透過非生物途徑產生，但在地球上，甲烷主要由生命產生——特別是被稱為“產甲烷菌”的一類細菌——這表明火星可能存在釋放甲烷的微生物。現在斷言還為時過早，但好奇號和未來的機器人探測器，例如歐洲的火星太空生物學計劃探測器和美國宇航局的火星 2020 探測車，將致力於解開這個謎團。
3. 宇宙學家瞥見來自宇宙大爆炸的引力波——或者僅僅是一些銀河塵埃
3 月，BICEP2 實驗的研究人員表示，他們在宇宙中最古老的光——宇宙微波背景 (CMB) 中發現了引力波的跡象。這一宣佈引發了人們對未來諾貝爾獎的猜測，因為這些觀測結果將為“暴脹”宇宙學理論提供關鍵證據，該理論認為宇宙在大爆炸後不久經歷了膨脹率的大幅增加。如果宇宙早期暴脹是真實的，它將產生引力波，在 CMB 上留下捲曲的偏振模式——正是 BICEP2 團隊看到的模式。然而，隨後的分析 有些令人失望：他們認為 BICEP2 觀測到的偏振模式可能僅僅是由於宇宙微波背景散射到簡單的星際塵埃團塊上造成的。故事遠未結束：下一代儀器可能會盡快在明年提供更多資料來支援或反駁 BICEP2 的結果。
4. 國家點火裝置在聚變能方面取得里程碑式進展
2014 年初，從熱核聚變中獲得實用、公用事業規模電力的探索獲得了適度的推動，當時加利福尼亞州國家點火裝置 (NIF) 的科學家宣佈，他們已成功地從聚變燃料丸中釋放出略高於燃料丸從用於引發反應的雷射脈衝中吸收的能量。儘管這是 令人印象深刻的世界第一，但這項成就仍然未達到 NIF 的主要目標“點火”，即聚變反應釋放出更多的能量並能夠實現自持。2009 年 2 月，當耗資 35 億美元的裝置的 192 束雷射陣列 首次啟動 時，點火計劃於 2012 年 10 月進行，但此後多年的延期和預算削減使人們對 NIF 何時或是否能實現其主要目標產生了不確定性。
5. 美國宇航局的獵戶座飛船高空飛行
美國宇航局多功能飛船獵戶座的 首次試飛，旨在將宇航員送往月球、小行星，最終到達火星，取得了巨大成功。發射升空 後，獵戶座飛船於 12 月乘坐強大的德爾塔 IV 重型火箭，繞地球軌道飛行了兩圈，達到了 5,800 公里的最高高度——這是自 1970 年代初阿波羅任務結束以來，任何載人航天器所達到的最高高度。如此高度對於測試獵戶座電子裝置在地球環繞的範艾倫輻射帶中遇到的輻射的強度，以及證明獵戶座隔熱罩的韌性是必要的，隔熱罩必須承受 從深空目的地返回時重返地球大氣層的極端溫度。
6. 開普勒望遠鏡在一天內將已知系外行星的數量增加了一倍
美國宇航局的行星搜尋太空望遠鏡開普勒於 2013 年 5 月結束了其主要任務，但發現仍在不斷湧現。2 月 26 日，研究人員宣佈，他們透過梳理開普勒前兩年的觀測資料檔案，發現了 715 顆新的系外行星，幾乎翻了一番 我們太陽系以外已確認的世界總數。大多數新行星都比海王星小，其中四顆小於地球大小的 2.5 倍，這表明天文學家即將大量發現地球大小的世界。開普勒的擴充套件任務，被稱為 K2，最近發現了 它的第一顆行星，包括美國宇航局的凌星系外行星巡天衛星和歐洲航天局的柏拉圖任務在內的幾架新的太空望遠鏡，將在未來幾年繼續這項搜尋。
7. 災難襲擊私人航天公司
在短短一週內發生的 兩起重大事故 給“新太空”產業蒙上了一層陰影，這是一個由私營公司組成的集合，他們希望透過創新和降低成本來重振航天事業。10 月下旬，軌道科學公司運營的安塔瑞斯火箭在沒有機組人員的情況下，在向國際空間站執行補給任務時，在升空幾秒鐘後 爆炸。幾天後，維珍銀河公司的太空船二號火箭飛機在試飛過程中 在空中解體，造成一名飛行員死亡，另一名飛行員重傷。對這兩起事故的調查仍在進行中。儘管這兩家公司似乎最終都可能恢復，但這些事故突顯了太空旅行仍然是多麼危險。
8. 對暗物質的搜尋升溫
2014 年，世界上最大的、最雄心勃勃的三項暗物質探測實驗都向前邁進，制定了重大升級計劃，這提高了我們最終可能很快就能瞭解這種神秘物質究竟是什麼的可能性。目前，研究人員只能說暗物質構成了宇宙中大部分物質，並且幾乎完全透過引力來顯示其存在。科學家有時可能會觀察到暗物質粒子與普通物質粒子碰撞，或者目睹一對暗物質粒子相互作用並湮滅。在美國能源部和國家科學基金會的資助下，超低溫暗物質搜尋-SNOLAB (SuperCDMS) 和 LZ 暗物質實驗 (LZ) 將分別尋找被稱為弱相互作用大質量粒子 (WIMP) 的暗物質候選者。另一項實驗，軸子暗物質實驗 (ADMX-Gen2)，正在尋找軸子——比 WIMP 相互作用更弱的暗物質候選者。阿爾法磁譜儀在國際空間站和其他實驗中也在推進進一步的觀測。可能與過去幾代暗物質探測器一樣，這些最新的專案一無所獲。即便如此，這些零結果仍然會使我們更接近解開暗物質的宇宙學謎團。
9. 卡西尼號加深了我們對土星怪異的類地衛星土衛六的瞭解
自 2004 年 進入土星軌道以來，卡西尼號飛船大部分時間都用於研究土星最大的衛星土衛六，這是一個熟悉而又陌生的世界。與地球一樣，土衛六在濃厚的富氮大氣層下擁有陸地、海洋和河流。但土衛六比地球冷得多——如此寒冷以至於那裡的冰表現得更像岩石。土衛六的海洋和河流充滿了液態碳氫化合物，例如甲烷，甲烷在地球溫度下是氣態的。與地球一樣，土衛六也有季節週期，儘管土衛六的週期持續超過七個地球年。隨著土衛六北半球向太陽傾斜，北半球於 2009 年開始變暖。隨著季節的變化，土衛六的天氣一直在緩慢而穩定地變化，使其北部的碳氫化合物海域變暖，並導致 海浪，研究人員在 2014 年透過卡西尼號的雷達定期發現了海浪。今年，卡西尼號的雷達還 揭示 其中一些海洋深達 200 米，主要由甲烷組成，而不是先前認為的乙烷。在土衛六的南極，卡西尼號研究了 巨大的高空氰化氫雲，將其形成與季節變化引起的快速冷卻聯絡起來。卡西尼號一次又一次的新發現表明，儘管土衛六的氣候寒冷，但它仍然是一個充滿活力、複雜的地方——可能充滿活力和複雜到足以支援某種形式的外星生命。卡西尼號的研究將於 2017 年停止，屆時它將衝入土星大氣層，以避免汙染任何潛在的土衛六生物圈。
10. 阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列拍攝了一張嬰兒行星系統的照片
阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列 (ALMA) 位於智利北部乾旱山脈的高處，憑藉其高解析度射電之眼，準備揭開來自宇宙各處的新奇蹟。11 月，天文學家 釋出 了一張新的 ALMA 影像，展示了其前所未有的能力，這是一張令人驚歎的 類太陽恆星 HL Tau 周圍圓盤的檢視，距離地球約 450 光年。這張高解析度影像，相當於 100 公里外的 1 美分硬幣，揭示了恆星周圍氣體和塵埃中的縫隙和環，這些特徵是由行星在形成過程中掃除物質而產生的。未來的 ALMA 觀測可能會將解析度提高到更高水平，有可能揭示這顆恆星和其他年輕恆星周圍的行星本身。