今天网上热议的中国“觅音计划” 究竟是如何寻找第二个地球的?

2019年12月12日下午,航天科技集团领导的一篇名为《我国航天强国建设发展展望》报告中明确谈到了我国即将在2030年代即将开启的“觅音计划”,这将是一个跨越多年的太阳系外类地行星的直接观测计划,是我国首次开展直接面向寻找水和生命的大型巡天计划,采用的技术要远超现在的哈勃望远镜,类似于即将发射的欧美詹姆斯·韦伯太空望远镜,或因技术问题被NASA取消的类地行星搜寻器(TPF)。有人将觅音计划比喻成中国的旅行者号,这显然是完全不正确的,因为两者完全是不同的东西。那觅音计划究竟是如何寻找第二个地球的呢?

中国觅音计划科学会议

觅音计划本意就是“寻觅佳音”,寻找来自另一个“地球”的生命之音。数年前首次听到这个美丽的名字时,就猜想这一定是一位富有诗意的航天人起的。从《展望》报告中我们得知,航天科学领头人包为民院士等极力推动了该项目的发展。简单说,觅音计划就是在太空中放一个大望远镜(其实是一群小型探测器编队成的大望远镜),通过特殊的观测手段寻找太阳系附近的宜居行星。听着是不是特“美国”?但这就是我们中国航天人正在努力的方向。在开展这项工程前,我们还必须先完成诸如长征9号火箭、火星(小行星)采样返回等重大任务。

与觅音计划类似的欧美JWST

详细说来,觅音计划的核心就是一组“空间分布式合成孔径阵列”组成的望远镜,如果您觉得绕嘴,可以简单认为是一个带SAR功能的“鳖版詹姆斯韦伯太空望远镜”,跟美国那个相比,两台望远镜都将放置在太空的同一个位置,区别是观测不同波长的红外光,因此观测的目的也不一样。我们觅音望远镜阵列携带有低噪音中红外波段探测仪,由一台大推力火箭将其送到太阳与地球的之间的平动点(即距离地球几百万公里的日地拉格朗日L2点),此后觅音望远镜将在日地L2点的光环轨道(HALO)编队运行(组成类似于卫星上用的“合成孔径雷达”的大型阵列),在几乎不消耗燃料的情况下长期对太阳系附近天体进行观测

被NASA取消的类地行星搜寻器

使用合成孔径阵列,觅音望远镜可以对太阳系周围的行星进行直接观测成像,首创性地通过中红外波段探测仪,可以有效地刻画出行星表面的成分构成、矿物的含量,寻找潜在水源地,以确定该星球的宜居性,觅音就是这样去寻找第二地球的!同时这也将是我国基础天文学研究领域的新突破!之所以对中红外线进行观测,是因为科学家们发现该波段的红外光谱可以有效地分析星球表面矿物组成分析、 矿产颗粒度尺寸分布、非光合作用植被和土壤的分离等,简直就是为寻找“第二地球”量身定制的。

西电举办觅音计划考察会

尽管觅音计划是10年之后才会启动,但早期的预研工作早已开启。比如在距离地球数百万公里外的编队飞行和观测技术、超低温保持技术(避免自身红外干扰)、如何针对特定目标组合成等效300米口径的分辨率望远镜等都是需要研究解决的,因此觅音计划分成了三个阶段。首先是关键技术攻坚与基础理论的研究,其次是在轨验证与先期探索,最后第三阶段才是任务实施与在轨工作。未来10至20年这将是除了火星探索外最吸引天文和航天爱好者关注的事件。

航天强国建设发展展望报告内容

最后还是要说一下觅音望远镜跟老美的詹姆斯韦伯望远镜的区别,由于两者都要运行在日地L2轨道,又同时都对红外线进行观测,因此也有不少人误认为两者干的事儿相同。相同的是两者都是巨大的望远镜,也都可以观测中红外光谱。但詹姆斯韦伯望远镜观测的核心还是近红外光谱,我们是中红外光谱,因此两者观测的目的也不一样,美国是观测天体红移研究宇宙起源,我们是测量光谱研究类地行星的宜居性。同时两者构建“大炮筒”的方式也不一样,美国人是用18片折叠的镜片展开组合而成,而我们则是用多个编队飞行的小型探测器联合组成大型阵列。

说了这么多,您是否对我国的“觅音计划”有了一个初步认识?小编也是只知皮毛,内容也难免有错误和不足,还请各位指正。希望中国航天在未来的10年更大更强。

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