中科院立项“地球2.0计划”！中国版“地外生命探测工程”将开启

宇航员叶光富出舱之后，向全国观众比了个“心”，给我们疫情笼罩下的生活带来一束温暖的阳光。不少人感叹，空间站有条不紊地运行表明，咱们的航天事业是越做越大，越来越好了。同时啊，不要忘了初衷，天宫空间站的确是“雪耻”了，但咱们最终的目标是星辰大海，是要为地球拼一个未来。这让我想起了中科院的战略先导项目：地球2.0。一步一步，我们征服星空的伟大航程有了新目标。

开普勒望远镜，地球之眼

行军打仗，事先都要侦测地形，制定作战图。咱们“出地球”，其实也是一样。首先得“侦测”，寻找到一个“目标星球”，然后再发射飞行器，尝试到达。

这个事情，干出点成绩的，当属“开普勒”。2009年3月7日，一枚运载火箭搭载着太空船（开普勒望远镜），从佛罗里达出发，升入太空。太空船质量高达1039公斤，望远镜口径0.95米，主镜1.4米，视野（FOV）大约在伸直的一个拳头左右。看得远，看得清，这是当时世界上最先进的天空望远镜。为了避免被遮挡视线，它跟随着地球，占据于太阳轨道，观测着美丽的天鹅座和天琴座。

它就像地球长了“一双眼睛”，不停地寻觅，所以我们又可以叫它“地球之眼”。事实也的确如此，NASA“开普勒任务”的第一目的，就是寻找拥有生命或者适宜生命生存的行星：地球2.0。这是一个大规模筛选任务，范围在银河系，重点是天鹅座和天琴座。其中，光是恒星的数量就超过了十万颗，更不要提行星了。

为了完成任务，开普勒望远镜采用了“凌星法”观测方式，在九年多时间内发现了2662颗系外行星，银河系地图不断被填充完整。但遗憾的是，开普勒望远镜并没有完成它的核心任务：找到地球失散多年的“双胞胎兄弟”——地球2.0。

地球2.0，遥不可及的梦想

啥是地球2.0？顾名思义，就是和地球一样，可供生命存续的行星。要符合条件，光靠行星本身可不够。

生命起源中，太阳几乎承担了所有能源供给。由此，地球就像是太阳的孩子。所以，我们要寻找的不仅是地球2.0，还是“太阳2.0-地球2.0”。这个体系之中，行星在恒星的辐射下，不能过热，也不能过冷，这就使得他们的高度，距离必须类似于“太阳-地球”。然后，行星体积也应该和地球差不多，不能太大，也不能太小。

在十万多个恒星体系中寻找，总能找到一个吧。很遗憾，开普勒虽然找到了一些类似的，在宜居带，体积近似地球的行星，比如开普勒-452b（也被称为地球表哥），但是这些星球都因为各种原因，很难在将来成为人类的“旅行”之地。

重新出发，中科院地球2.0来了

虽然强大的开普勒望远镜没能找到那个“命中注定”的地球2.0。但好消息是，我们有了新的探测计划。这一次，我们的技术更强大，准备也更充分了。

这个计划，被列为中科院战略性先导科技专项。名字也很直接，就叫地球2.0。对于是否能够在开普勒空间望远镜的基础上再上一层楼，上海天文台研究员葛健非常自信。因为地球2.0总结了开普勒空间望远镜的不足之处，并做出了两大改进。

全新的望远镜

第一个改进的地方是视场（这玩意决定了望远镜的视野范围）。我们认为，开普勒使用的是较大的单个望远镜。背景噪声大，视场太小。既妨碍了观测范围，也影响了观测精度。所以，我们提出新的方案，使用多个小望远镜进行组合观测。

如此一来，我们就可以获得更大的视场（500平方度，是开普勒的五倍左右）。然后，要感谢长春辰芯自主研发的，技术层面已经达到了世界领先的CMOS传感器，让我们的仪器噪声更小，大大提高了观测深度。深度加清晰度的全面提升，这是全新的“地球之眼”。

一开始计划是使用7个500平方度的望远镜。但经过研究和讨论之后，研究团队确定了更合适的版本：6台500平方度广角凌星望远镜和1台4平方度的微引力透镜望远镜。这些望远镜将全部采用自主研发技术，预计观测能力将会超过开普勒十倍不止，比起NASA的TESS望远镜（开普勒的接替者），也要更胜一筹。

凌星法，普遍的观测法

看得够远够清楚之后，还要解决“如何看”。开普勒所采用的是太空望远镜常用的观测方法“凌星法”。原理很简单，当望远镜观测亮度极高的恒星时，系外行星会穿过其中，导致恒星的亮度下降（类似日食）。根据这种现象，科学家便可以结合其他辅助手段测算出行星的大小、密度等数据。

微引力透镜法

但是，“凌星法”观测有一定的不足。一方面，行星观测是一个长期过程，它很难观测到那种“凌星”周期超过一年的行星；另一方面，有的行星，比较倒霉，被“开除”了恒星体系，成为了流浪者，就跟《流浪地球》一样。这种流浪星球没有“凌星”现象，就很难被“凌星法”观测到。这两方面的遗憾，也是导致开普勒没能获得更多成就的原因之一。

经典的“凌星法”同样被我们采用，但为了弥补遗憾，我们增加了“点睛一笔”的优化。还记得上文说过，我们将采用1台4平方度的微引力透镜望远镜吗？这台“特立独行”的望远镜可不一般，它提供了更先进的“微引力透镜法”。

在介绍它之前，首先得说一条基础物理规则：光是沿直线传播的。这是大名鼎鼎的牛顿提出来的，但很多人不知道，牛顿并不是很相信自己，他提出这么一个疑问：物质能不能通过引力弯曲远处的光线呢？众所周知，光线在通过介质的时候，会出现偏折，并且不同的介质偏折角度也是不一样的。所以牛顿这个问题换个方式提问，我们可能更好理解一点：引力是否算得上一种能够弯折光线的介质呢？

爱因斯坦后来证实了这个理论，而且在构造广义相对论的时候把引力弯折光线的正确计算方式也给弄出来了。至于咋算出来的，那太复杂了，就不赘述了。总之最终可以得出一个结论：星光在经过大重力行星时，会发生偏转。重点来了！我们的微引力透镜望远镜就是专门探测这种现象的。并且这种观测方式，是绕开“凌星法”的。

也就是说，微引力透镜法配合“凌星法”，将弥补开普勒的遗憾。最重要的是，在这一个领域，我们是先驱者。等到“地球2.0”升天以后，我们将拥有全世界唯一一个在太空中运行的微引力透镜望远镜，就问牛不牛。

目标是发现十几颗“地球”

4月12日，英《自然》杂志网站公开了我们这项计划的部分内容。据其所述：在继机器人登陆月球，机器人登陆火星以及建立天宫空间站之后，我们将目光瞄准了更遥远的星空深处。4月，科学家将公布我们的首个系外行星探测任务。

英都非常关注的这项计划，未来该如何执行呢？根据项目负责人、中国科学院上海天文台葛健教授所述，这项计划目前正停留在工程立项论证阶段，主要是围绕卫星的概念设计和一些核心技术进行突破。目前，这一阶段已近结尾，估计到六月份的时候就能够通过评审。感兴趣的可以持续关注，相信到六月份，会有好消息传来。

六月份之后，卫星就可以建造了。这个过程不能急，慢工出细活，时间大概需要三至四年。等到2016年底，造好的卫星就可以乘着“长征”火箭上天了。再经过一段时间的旅程，在2017年过了小半之后，卫星便开始进行观测，进行长达四年的“寻找亲哥亲弟”之旅了。

葛健和他的团队也为这项计划制定了最终的目标：寻找到5000颗类地行星和十几颗地球2.0行星。

总结一下就是：完成立项论证（2022年六月）→完成卫星建造并发射升空（2026年底之前）→开始科学观测（2027年夏天）→完成长达四年的观测任务，找到5000颗类地行星，包括十几颗地球2.0（2031年）

我们的航天，一步一个脚印

开普勒在九年内没有发现一个符合地球2.0的行星，我们却要在四年内找到十几颗，这样的目标合理吗？在笔者看来，无论是从理想状态，还是从实际出发，这样的目标都是合乎预期的。退一步说，如果我们没有前进，那就是一种退步。

回首我们的航天发展，一步一个脚印，走出了一条“长征”之路。中科院的这一项目，个人认为是我国航天发展的一个转折点，表明我们的视野从太阳系转到了更遥远的银河系乃至更遥远，更更遥远的宇宙深处。这就像一个将军，在沙盘上寻找一个目标，当他找到了，那杆旗帜就会稳稳插在那里，未来会有无数的航天科学家，宇航员，工人会朝着旗帜所在之地努力前行。

它代表着人类的未来。（蓝草）

中科院：立项“地球2.0计划”！中国版“地外生命探测工程”将开启

准备充足！中科院重新出发，宣布“地球2.0”计划