2019年深空探测热点回眸

 深空探测是空间科学探索与发现的重要方式之一。2019年全球在轨工作的深空探测任务有29个，皆为非载人航天任务，主要开展了月球、火星和小行星等的探测、深空太阳观测及日-地L1点空间天气监测和L2点空间天文观测。在纪念人类登月50周年之际，美国加快推动重返月球的阿尔忒弥斯计划，中国嫦娥四号任务着陆器和玉兔二号月球车对月球背面的就位探测和巡视勘察陆续产出一批国际关注的科学成果。美国新视野号任务飞掠柯伊伯带小天体“2014 MU69”的首个科学成果揭示了该“接触双星系统”的发展、地质与构成。日本隼鸟二号任务完成对“龙宫”小行星的两次采样探测、启程返回地球。除了“史诗级”的太阳探测帕克号任务，被“遗忘”在L1点的多个超期服役的空间天气监测科学任务如SOHO、WIND等表现依然稳定和出色。2020年，人类将迎来探测火星的新发射窗口，中国、美国和欧洲等即将实施的多个火星任务引人注目。     

2021年空间科学热点回眸

 回顾了2021年全球空间科学重要进展、美欧俄中等国家和地区组织最新空间科学重大发展战略和规划、新发射的空间科学任务平台和新选定的未来任务。盘点了“帕克太阳探测器”首次飞越日冕，“洞察号”揭示火星内部结构，阿联酋、中国、美国探测器齐聚火星，美国绘制天文学和天体物理学发展路线图，欧洲确定2035-2050年大型空间科学任务科学主题，中俄发布国际月球科研站路线图，“詹姆斯·韦伯空间望远镜”成功发射，中国成功发射太阳探测科学技术试验卫星和可持续发展科学卫星，美欧批准新的金星探测任务等重大成果和事件。     

2021年空间科学与深空探测热点回眸

 2021年全球空间科学探索与发现热点竞相涌现。聚焦非载人航天，按空间天文、日球层物理、行星科学、空间地球科学等学科领域，梳理了各国空间科学任务的年度重要代表性成果，并对多个空间天文、日球层和行星（含月球）深空探测任务的工程成就和科学回报进行了归纳，包括但不限于人类航天器首次进入太阳大气层、太空台风可能影响地球空间天气、20亿年前玄武岩样品完善月球演化历史、火星地震探测揭秘其内部结构、星际空间发现等离子体波发射、深空望远镜再绘银河系结构图等。面向未来，欧洲空间科学“远航2050”规划、美国科学院2020年代天文学10年调查等给出的战略研判令人关注。尤为重要的是中国空间科学持续走近世界舞台中央，“悟空”科学数据正式公开，“慧眼号”“嫦娥五号”等科学任务助力空间科学家再度产出一批世界级原创成果。     

2018年深空探测热点回眸

 深空探测指人类航天器离开近地轨道、进入太阳系空间和宇宙空间，对地球以外天体（月球及以远天体）或空间环境开展的科学探测。2018年，国际深空探测叠彩纷呈：中国“嫦娥四号”成功实现国际首次月球背面软着陆并将开展巡视勘察；美国“洞察号”探测器登陆火星；向太阳系空间进发，朝向日心方向，欧洲空间局和日本合作研制的BeipiColombo探测器正飞向水星、美国“帕克号”探测器开启“史诗级”旅行去“触摸太阳”，远离日心方向，“新视野号”成功飞掠柯伊伯带的小行星“天涯海角”、“旅行者2号”突破日球层顶；美国“奥西里斯-REx”和日本“隼鸟2号”顺利抵达各自目标小行星执行采样任务。2018年，月球表面存在水冰、火星发现有机分子、太阳系边际再抵近等发现或突破对于探寻生命起源、太阳系起源和演化，拓展人类知识体系具有重要意义。     

2018年空间科学热点回眸

 回顾了2018年全球空间科学重要研究进展、重大战略调整以及新发射的空间科学重要任务平台,盘点了“盖亚”绘制最新银河系地图,科学家首次确定银河系外高能中微子来源,火星勘测轨道器发现火星浅层地表之下的冰,“旅行者2号”飞出太阳系;美国密集出台航天新战略,俄罗斯公布月球计划路线图,国际空间探索协调组更新国际载人航天新战略;首个飞入日冕的帕克太阳探测器成果发射,人类首个月球背面探测器“嫦娥四号”顺利登月等重大科学事件。     

2013年引人关注的科技事件(Ⅱ)

 2014年翩然而至,2013年恋恋不舍地关闭了时光之门。回顾2013年,有光荣与喜悦,有喧腾与寂静,有质疑与争鸣,甚至还有“对峙”与“反目”,大大小小的科技事件构成了全年科技界一道道色彩斑斓的风景。哪些科技事件在2013年这段时光轴上尤其令人过目难忘？新年伊始,立足“科技事件”栏目的视角和我们关注的问题,本栏目将分2期为您“盘点”推出2013十大科技事件。     

韧性语境下应对突发公共事件的村庄规划

 乡村人居环境的韧性是抵御突发公共事件的重要能力。基于乡村生态韧性、经济韧性和社会韧性的概念，阐述了乡村突发公共生态事件、经济事件和社会事件的类型特征，提出了在当前中国国土空间规划中，村庄规划要综合考虑乡村突发公共事件的应对策略，强调生态空间、生产空间和生活空间“三生空间”的规划协作，将乡村应急自救和预防控制相结合，以乡村人居环境韧性的能力提升作为村庄规划的建设目标，从而为实现乡村人居环境可持续发展提供保障。在此基础上构建了“乡村人居环境韧性”“乡村突发公共事件”“三生空间村庄规划”三者关系的理论框架，以指导村庄规划和乡村建设行动。     

科技外交视角下以色列对华的科技活动

 从“为了外交的科学”“外交中的科学”和“为了科学的外交” 3个方面出发，梳理了1992年中国和以色列正式建立外交关系以来的科技活动。以色列通过“为了外交的科学”，用先进的农业技术帮助中国提高农业生产水平，巩固和提升了双边关系。通过“外交中的科学”，以色列在中国建立了多个具有不同特色的产业园区。当前，以色列加大在华吸引投资力度，进一步助力本国高新技术企业发展，实现了“为了科学的外交”。     

“窥管”与古代大型天文仪器的发展

 长期以来,科学仪器研究倍受科学界关注。作为连接科研对象和科研工作者桥梁的科学仪器,一直被视为科学革命的主要推动因素之一[1]。古代中国对天文学做出的重要贡献是毋庸置疑的,而大型天文仪器对推动天文学发展发挥了重要作用。古代天文仪器的研究应该得到重视。“管窥天”最早出自《庄子·秋水》篇,后人用“以管窥天,以锥测地”形容一个人见识很少,只能看到事物的局部。早期的古代天学家正是用这样的管子来观测瞬息万变的天象的。“窥管”其实可以说是早期大型天文仪器的雏形。从“管”的演变加以考证和分析将更有利于我们理清古代天文仪器的发展脉络、了解其文化背景。     

从月球背面到深邃宇宙——2018年太空探索主要进展评述

 2018年,人类在太空探索方面取得重要进展。中国“嫦娥四号”探测器成功登陆月球背面,着陆点位于南极艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑,实现人类航天器首次登陆月球背面;之后,中国探月工程将在完成月球采样返回后,朝着建设月球科研站的方向前进。在火星探测方面,重点是回答火星上是否曾经有过适宜生命生存的环境及其持续时间,而中国的火星探测器已在研制中,将于下一发射窗口发射升空。在引力波探测方面,中国启动以地面观测为主的阿里原初引力波探测计划以及以空间观测为主的天琴计划和太极计划,有望在这一领域做出重要贡献。多信使探测宇宙、寻找太阳系外的宜居行星是天文和天体物理领域的研究前沿和热点领域,正在酝酿新的突破。     

基于无线电掩星观测的火星电离层观测研究进展

火星电离层早期的观测数据非常少,除了Viking登陆器对火星电离层的在位测量外,火星电离层的主要物理信息是通过掩星观测方法得到的.近年来,Mars Global Surveyor和Mars Express轨道器通过掩星观测的方法对火星的上层大气和电离层进行了长期的观测,得到了大量的火星电离层电子密度廓线资料.火星电离层受到来自太阳EUV和X射线辐射、太阳风、太阳耀斑、中性大气、表面壳磁场、宇宙射线、流星等多种因素的影响,使其结构发生瞬态或季节性的变化.本文介绍了行星无线电掩星探测的基本原理和技术特点,回顾了国内外科学家们基于已有的火星掩星观测数据（主要是Mars GlobalSurveyor和Mars Express）在火星电离层研究中的一些最新科学成果,并详细介绍了火星电离层的结构和火星夜间电离层的主要特征.     

深空探测的现状、展望与建议

 回顾了人类深空探测的历史,探讨了人类深空探测的科学动机、技术挑战和可持续发展的路径,并对中国未来深空探测的发展提出了相关建议。     

深空探测对我国地面测控站升级的需求?

我国近年建成的深空测控网可以对未来的火星探测任务和其他深空探测任务实现自主测量和控制,并且同时具备对深空探测器的微波测速测距和VLBI测量能力.遥远深空探测任务加大了微波信号在星-地链路之间的往返传输时间,改变了测控链路信号的上、下行路线几何构型,导致同一个天线系统难以对探测器同步完成上、下行链路的业务,是对目前地面测控通信能力的挑战.本文以典型的火星探测为例,分析了深空探测器的微波闭环跟踪测控对我国深空测控系统单站设备的升级需求,并对深空站相应的改造提出了建议:1)单站单一天线上、下行时分交替测控模式;2)利用设置了单一天线的多个深空测控站协同三程开环链路测控,实现对探测器的控制和遥测;3)采用DSN/JPL/NASA的方案,在每个深空测控站配置多套天线系统,全部天线共用台站时频资源实现单站闭环上、下行实时连续测控.     

新疆奇台110米射电望远镜

计划在新疆奇台建设的110米射电望远镜(简称QTT)将位居国际一流大科学装置之列,成为世界最大的全向可转动射电望远镜.QTT在引力波探测、黑洞发现、恒星形成、星系起源等基础科学研究领域将发挥重要作用,并可发展应用于深空探测,如探月工程和火星、金星探测.QTT设计方案考虑多种科学目标的需求,其关键技术包括:大口径天线结构设计技术、天线主动面技术、大惯量机架精密伺服控制技术、超宽带馈源技术、低噪声放大器技术、多波束接收技术等.QTT关键技术的突破与应用,将促进我国信息、精密机械加工和自动控制等工程技术领域的发展.QTT各系统建设将以自主创新为主,通过国际合作引进和采用相关尖端技术完成.     

基于着陆器地基测量的火星定向参数确定

火星定向参数的精确测定对约束火星内部结构以及极区干冰变化的建模具有重要意义.基于未来的火星着陆任务,仿真分析了利用双程多普勒与距离测量方法直接跟踪着陆器,解算火星定向参数所能达到的精度.结果表明,通过双程多普勒和双程测距直接跟踪火星着陆器超过200个工作日,将显著提高火星岁差、章动以及日长变化参数的精度,约800个工作日后,岁差参数精度可较目前提高5–10倍,章动参数精度可达到10–30 mas,日长变化与钱德勒摆动参数精度可收敛至5–10 mas,这一精度水平可以满足研究火星内部结构与大气物质交换的需要.通过分析不同纬度着陆器的解算结果,发现高纬度的着陆器有必要进行距离测量,以保持岁差和章动参数的解算精度.此外,研究还发现,当火星星历误差小于75 m时,双程多普勒数据解算火星定向参数的精度不受影响,而对于双程测距数据来说,只有当火星历表精度优于0.15 m时,定向参数的解算结果才具有可信性.     

2021年天文学热点回眸

回顾了2021年天文学领域取得的重大进展,盘点了一系列重大的成果和事件:在火星探测方面,多国探测器相继抵达火星并开展科学研究,"洞察号"首次揭秘火星内部构造;中国高海拔宇宙线观测站(LHAASO)观测到1.4 PeV能量的光子;"悟空号"取得氦核70 GeV至80 TeV能段的精确能谱;冰立方中微子天文台(IceCub...     

Planetary science: are there active glaciers on Mars?

Head et al. interpret spectacular images from the Mars Express high-resolution stereo camera as evidence of geologically recent rock glaciers in Tharsis and of a piedmont ('hourglass') glacier at the base of a 3-km-high massif east of Hellas. They attribute growth of the low-latitude glaciers to snowfall during periods of increased spin-axis obliquity. The age of the hourglass glacier, considered to be inactive and slowly shrinking beneath a debris cover in the absence of modern snowfall, is estimated to be more than 40 Myr. Although we agree that the maximum glacier extent was climatically controlled, we find evidence in the images to support local augmentation of accumulation from snowfall through a mechanism that does not require climate change on Mars.     

Hf-W-Th evidence for rapid growth of Mars and its status as a planetary embryo

Terrestrial planets are thought to have formed through collisions between large planetary embryos of diameter ～1,000-5,000?km. For Earth, the last of these collisions involved an impact by a Mars-size embryo that formed the Moon 50-150?million years (Myr) after the birth of the Solar System. Although model simulations of the growth of terrestrial planets can reproduce the mass and dynamical parameters of the Earth and Venus, they fall short of explaining the small size of Mars. One possibility is that Mars was a planetary embryo that escaped collision and merging with other embryos. To assess this idea, it is crucial to know Mars' accretion timescale, which can be investigated using the (182)Hf-(182)W decay system in shergottite-nakhlite-chassignite meteorites. Nevertheless, this timescale remains poorly constrained owing to a large uncertainty associated with the Hf/W ratio of the Martian mantle and as a result, contradicting timescales have been reported that range between 0 and 15?Myr (refs 6-10). Here we show that Mars accreted very rapidly and reached about half of its present size in only 1.8(+0.9)(-1.0) Myr or less, which is consistent with a stranded planetary embryo origin. We have found a well-defined correlation between the Th/Hf and (176)Hf/(177)Hf ratios in chondrites that reflects remobilization of Lu and Th during parent-body processes. Using this relationship, we estimate the Hf/W ratio in Mars' mantle to be 3.51?±?0.45. This value is much more precise than previous estimates, which ranged between 2.6 and 5.0 (ref. 6), and lifts the large uncertainty that plagued previous estimates of the age of Mars. Our results also demonstrate that Mars grew before dissipation of the nebular gas when ～100-km planetesimals, such as the parent bodies of chondrites, were still being formed. Mars' accretion occurred early enough to allow establishment of a magma ocean powered by decay of (26)Al.     

2020年深空探测热点回眸

 2020年国际深空探测事业稳步推进。回顾了2020年世界深空探测的工程成就和科学产出，评述了中国探月工程嫦娥五号采样返回任务以及嫦娥四号/三号的成果产出，对比了美国、中国和阿联酋3个火星探测任务，围绕在轨的35个深空任务梳理了包括太阳探测和行星科学的多项科学发现，讨论了深空探测发展的环境因素特别是新冠疫情的影响，并展望了全球2021年即将实施的深空探测任务。