浩瀚宇宙中是否有和地球一樣的行星？上面是否存在著與地球生命相似的外星世界？這兩個(gè)問(wèn)題一直以來(lái)，都是人類(lèi)開(kāi)展深空探測(cè)的重要內(nèi)容。

傳統(tǒng)行星探測(cè)方法的缺陷

2009年美國(guó)發(fā)射了開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡，2018又發(fā)射了凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星（即苔絲衛(wèi)星），這兩個(gè)探測(cè)器的主要任務(wù)就是對(duì)宇宙空間開(kāi)展“天體普查”，從中尋找隱藏在宇宙深空中的系外行星。10多年時(shí)間來(lái)，以這兩架太空望遠(yuǎn)鏡為主體，科學(xué)家們一共搜尋到且確認(rèn)了5000多顆系外行星，其中擁有類(lèi)似地球特征、處于恒星宜居帶內(nèi)的行星有50多顆，由于這些行星有一定的概率會(huì)支撐生命形態(tài)的產(chǎn)生，因此被命名為“地球2.0”。

這兩個(gè)太空觀測(cè)項(xiàng)目所采用的方法，都是基于“行星凌日”法，其原理是，行星在圍繞恒星公轉(zhuǎn)的過(guò)程中，從觀測(cè)衛(wèi)星的角度看，有一定的概率會(huì)發(fā)現(xiàn)行星從恒星的“前方”經(jīng)過(guò)，從而遮擋住一部分的恒星光線，造成恒星亮度發(fā)生周期性的微弱變化。雖然這種方式是目前搜索系外行星最常用的方法，但是觀測(cè)結(jié)果并不怎么理想。

主要表現(xiàn)在這幾個(gè)方面：一是觀測(cè)衛(wèi)星、行星和恒星必須處在一條直線上，才能在特定的時(shí)間觀測(cè)到遮擋恒星光線的情形，而這種情況實(shí)際發(fā)生的幾率很低，從而大幅減少了我們發(fā)現(xiàn)系外行星和宜居世界的幾率。

二是即使觀測(cè)到凌日現(xiàn)象，也不能完全代表著遮擋物就是行星，還需要同時(shí)借助其他的觀測(cè)手段來(lái)加以確認(rèn)。

三是深入探查的能力不足，利用這種方法通常只能得到關(guān)于行星的很少一部分特征，比如行星的尺寸，而對(duì)于質(zhì)量、大氣層等更多的細(xì)節(jié)，則很難獲取。

四是以往觀測(cè)到的系外行星，距離地球都非常遙遠(yuǎn)，觀測(cè)到的信號(hào)實(shí)在是太過(guò)于微弱了，既不利于深入的研究，而且對(duì)今后實(shí)施實(shí)地探測(cè)甚至載人探測(cè)都沒(méi)有什么實(shí)質(zhì)性的意義。

我國(guó)科學(xué)家提出新的“巡天計(jì)劃”

基于以上問(wèn)題，再加上開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)退役，能夠高效尋找地外行星世界的天文望遠(yuǎn)鏡就變得更加寥寥無(wú)幾，在這種大背景下，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)數(shù)年的鉆研和技術(shù)的積淀，提出了一項(xiàng)在世界上還沒(méi)有開(kāi)展過(guò)的“巡天計(jì)劃”，引發(fā)了世界的廣泛關(guān)注。

面對(duì)上面提到的其他巡天望遠(yuǎn)鏡存在的主要缺陷和不足，特別是在空間分辨率、亮度變化差異以及太空信號(hào)異常嘈雜等方面，中科院南京紫金山天文臺(tái)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一項(xiàng)非常創(chuàng)新的觀測(cè)計(jì)劃，即“近鄰宜居行星巡天計(jì)劃”。

其主要原理是：如果一顆恒星的周?chē)嬖谥行?，那么在引力的作用下，行星就?huì)使恒星產(chǎn)生微小幅度的周期性擺動(dòng)，假如我們能夠觀測(cè)到恒星位置的這種微弱變化，并且扣除恒星因自身運(yùn)動(dòng)所形成的位移這種誤差之后，就能計(jì)算出恒星周?chē)欠翊嬖谛行牵疫€能推測(cè)出行星的質(zhì)量。

有哪些強(qiáng)大之處？

我國(guó)科學(xué)家提出的新“巡天計(jì)劃”，主要基于空間高精度的相對(duì)天體測(cè)量技術(shù)，以6-8顆恒星為固定參考點(diǎn)，然后精確測(cè)量目標(biāo)恒星相對(duì)于這些參考點(diǎn)的相對(duì)位置變化，從而實(shí)現(xiàn)微角秒級(jí)的星間距變化測(cè)量，應(yīng)用這種方法進(jìn)行系外行星測(cè)量，特別是應(yīng)用到近鄰“類(lèi)太陽(yáng)型”恒星的探測(cè)，在世界上還屬于首次。

目前我國(guó)已經(jīng)完成了數(shù)年的技術(shù)驗(yàn)證，預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)施，通過(guò)發(fā)射一枚口徑約1.2米的高精度天體測(cè)量空間望遠(yuǎn)鏡，將其發(fā)射日地系統(tǒng)的第二拉格朗日點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)微角秒級(jí)星間距的測(cè)量精度，而且將探索區(qū)域鎖定在距離地球約32光年的區(qū)域，相對(duì)于以往的系外行星探測(cè)來(lái)說(shuō)，這個(gè)目標(biāo)區(qū)域距離地球簡(jiǎn)直近得不能再近了。

如此近的距離，同時(shí)又會(huì)極大提高探測(cè)的精度水平。我國(guó)的這項(xiàng)探測(cè)計(jì)劃，其空間分辨率相當(dāng)于在地球上分辨出一枚放在月亮上的一元硬幣，這種精度將直接超過(guò)歐航局的蓋亞衛(wèi)星，這對(duì)于深入觀察行星世界的細(xì)節(jié)特征，起到至關(guān)重要的推動(dòng)和保障作用。

同時(shí)，我國(guó)的新“巡天計(jì)劃”，能夠探測(cè)到的宜居行星數(shù)量也可能比較可觀，據(jù)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，探測(cè)望遠(yuǎn)鏡將會(huì)巡查100個(gè)類(lèi)似太陽(yáng)的恒星系統(tǒng)，保守估計(jì)能在較短的時(shí)間內(nèi)，能尋找出至少50顆地球2.0行星。

此外，應(yīng)用新的“巡天系統(tǒng)”，我們?cè)谔綔y(cè)系外行星時(shí)，將不受行星公轉(zhuǎn)軌道的限制，理論上處在任何軌道的行星都能被探測(cè)到；能夠有效地剔除宇宙空間中的嘈雜信號(hào)，發(fā)現(xiàn)行星之后還不用經(jīng)過(guò)其他方法的確認(rèn)；能夠直接測(cè)量行星的質(zhì)量等等。這些優(yōu)勢(shì)，對(duì)于極大提升我國(guó)天文探測(cè)能力、全面開(kāi)展近太陽(yáng)系行星普查、了解恒星系統(tǒng)形成演化過(guò)程以及后續(xù)的載人實(shí)地探測(cè)等，都將具有重大意義。

接下來(lái)的幾年，我國(guó)航天事業(yè)和太空探測(cè)事業(yè)將會(huì)進(jìn)入全新的快跑階段，勢(shì)必會(huì)有越來(lái)越多的項(xiàng)目和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)或者充分展現(xiàn)后發(fā)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)也必將成為領(lǐng)跑世界天文探測(cè)的中堅(jiān)力量！