11月24日，中國科學院國家空間科學中心召開空間科學先導專項最新亮點成果發布會，集中發布了空間科學衛星任務在宇宙暫現天體、宇宙線傳播、太陽爆發等領域取得的系列重大科學突破。
中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任、空間科學（二期）先導專項負責人王赤介紹，中國科學院空間科學先導專項自2011年啟動實施，已成功研制并發射“悟空”號、實踐十號、“墨子號”“慧眼號”“太極一號”“懷柔一號”“夸父一號”和“天關”衛星等八項科學衛星任務，取得了一系列重大原創成果，創造多項中國第一乃至世界首次。新京報記者 張璐
專項推動我國空間科學發展進入“快車道”
“專項實施以來，我國空間科學呈現出多點突破、集群迸發的強勁發展態勢。”王赤說，作為我國首個系統性支持空間科學研究的計劃，中國科學院空間科學先導專項標志著我國空間科學創新發展進入“快車道”，實現了從“跟跑”“并跑”到部分領域“領跑”的歷史性跨越，推動中國空間科學家逐步走向世界舞臺中央。
十五年來，專項集中體現了科學研究不斷向“四極”方向的拓展與深化：極宏觀方面，繪制出中國自主研制設備觀測到的首張X射線全天天圖；極微觀方面，獲得了迄今為止世界上最精確的宇宙射線電子、質子、氦核和硼能譜精細結構；極端條件方面，首次直接測量到宇宙最強磁場，探測到距離黑洞最近的高速噴流；極綜合交叉方面，實現了科學、技術、工程的高度融合發展。
在取得科學突破的同時，專項也帶動了尖端有效載荷和衛星平臺技術的跨越式發展。我國突破了星地光路對準等關鍵技術，建成國內首個國際水準的X射線標定束線，研制出國際上領先1～2個數量級的大視場、高靈敏度龍蝦眼X射線望遠鏡，實現了衛星平臺與載荷的一體化設計。
專項建立了“首席科學家+工程兩總”的新型任務體制，培養出一批領軍人才與創新團隊，涌現出眾多勇挑重擔的青年科研骨干，形成梯次合理、德才兼備的高素質人才隊伍。同時，我國空間科學學科體系不斷完善，重點實驗室建設成效顯著，為后續任務實施奠定堅實基礎。
專項還積極開展全方位、多層次的國際合作，開創了多個國際合作新范式。“微笑”衛星是中國科學院和歐洲空間局（歐空局）首次進行任務級全方位、全周期的深度合作項目。“天關”衛星由中方主導，歐空局、德國和法國共同參與，是歐空局首次以“機遇任務”的方式參與中國空間科學任務。
發現新型X射線暫現源
推動黑洞、中子星等研究取得新突破
中國科學院國家天文臺研究員、“天關”衛星首席科學家袁為民介紹，“天關”衛星發現新型X射線暫現源EP241021a，為理解這類神秘暫現天體提供關鍵線索；探測到銀河系內X射線暗弱爆發EP240904a，為發現恒星級黑洞開辟新途徑；實現“自主觸發、自動后隨”后首次探測到的暫現源EP240801a，為理解伽馬射線暴和恒星核坍縮事件的多樣性提供了新線索。
中國科學院高能物理所研究員、“慧眼號”首席科學家張雙南介紹，“慧眼”衛星自2017年發射以來運行穩定，在地球大氣層的密度測量、銀河系內黑洞吸積爆發的耀發機制、吸積毫秒脈沖星的輻射機制和表面磁場、中子星表面核燃燒的點火位置、最亮伽馬射線暴的最小光變時標等方面取得豐碩成果。
“地球大氣的低層密度測量通常有很多手段，但高層大氣的直接測量往往是比較困難的。”張雙南說，“慧眼”衛星在觀測其他天體的過程當中，對地球的大氣進行了斷層掃描，測量了宇宙中X射線經過地球大氣的衰減，填補了50-200公里地球高層大氣密度的測量空白，而且這屬于觀測過程中零成本的“副產品”。
中國科學院高能物理所研究員、“懷柔一號”首席科學家熊少林介紹，“懷柔一號”于2020年12月發射，發現致密星并合產生的伽馬暴中存在新的子類型，拓展了人們對引力波電磁對應體的認知；揭示全新的磁陀星爆發模式，對理解其爆發機制具有重要意義；通過發現一組獨特的周期性粒子沉降事件，深化了對近地軌道空間輻射環境的認識。
揭示耀斑和日冕物質拋射的反常關聯率
中國科學院紫金山天文臺研究員、“夸父一號”首席科學家代表蘇楊介紹，“夸父一號”是中國首個綜合性太陽空間天文臺衛星，其科學目標是“一磁兩暴”，即同時觀測太陽磁場、耀斑和日冕物質拋射，研究其本質和相互關聯。
“在觀測類成果方面，我們建立了多類太陽活動的事件列表，比如日珥爆發、白光耀斑、硬X射線暴等，觀測到的白光耀斑超過500例，發現其并不像以前認為的那樣罕見；萊曼阿爾法增亮事件超過5000例；硬X射線暴超過1800例。這是我們積累的一筆筆財富，我們正在利用這些數據進行持續研究。”他說。
近年來，頻繁刷屏的極光現象就是由太陽活動產生的。日珥和暗條爆發會產生日冕物質拋射，這些拋射到達地球就會產生地磁暴，形成大家熟知的極光。蘇楊介紹，太陽爆發時，能量爆發性地快速釋放，可以同時驅動耀斑和日冕物質拋射。以往認為，在能量越強的事件當中，兩者的關聯性或者同時出現的概率越大。“夸父一號”觀測則發現，高能C級耀斑與日冕物質拋射的關聯率遠低于基于以往結果和傳統模型的預期值，在127例高能C級耀斑中，僅有5例伴隨有日冕物質拋射。這種反常結果為破解太陽爆發機制和高能粒子起源提供了新線索。
首次發現次級宇宙線硼能譜變硬結構
中國科學院紫金山天文臺副臺長、“悟空”號科學團隊負責人范一中介紹，“悟空”號在國際上首次實現1TeV/n（1萬億電子伏特每核子數）以上能區次級宇宙線硼能譜的精確測量，以8倍標準偏差高置信度發現其變硬結構。硼能譜指數變化幅度是質子、氦核等初級宇宙線能譜指數變化幅度的兩倍，表明變硬可能源于傳播效應，這對揭示宇宙射線傳播機制有重要意義。
將實施“系外地球2.0”等科學衛星計劃
王赤介紹，“十五五”期間，聚焦宇宙起源、空間天氣起源、生命起源等重大前沿問題，中國科學院國家空間科學中心將組織實施包含“鴻蒙計劃”“夸父二號”、系外地球巡天、增強型X射線時變與偏振空間天文臺在內的太空探源科學衛星計劃，力爭在宇宙黑暗時代、太陽磁活動周、系外類地行星探測等領域實現新突破。
他舉例說，“鴻蒙計劃”將用“1+9”顆衛星來探測宇宙早期黑暗時代和黎明的演化歷史。“夸父一號”是在黃道面上對太陽進行監測，而“夸父二號”將在太陽極軌上對太陽極區進行正面成像，實現從黃道面到極區成像的跨越式發展。
為何要開展系外行星的探測？他說，這始于人類的好奇心。太陽系中，除了地球上的智慧生命，是否還有其他星球上有生命的存在，這有待探索。在太陽系外，科學家也希望能夠找到像地球這樣的行星。國際上已經有各種系外行星探測任務，其中開普勒空間望遠鏡是目前發現系外行星最多的任務，已經發現了超過六千顆系外行星。目前發現的系外行星大多是幾倍地球大小的“超級地球”，比較容易發現，國際上尚未發現既在宜居帶、又是地球大小的巖質行星。未來的5年，中國的系外地球巡天任務將去找“地球2.0”。
11月24日，中國科學院國家空間科學中心召開空間科學先導專項最新亮點成果發布會，集中發布了空間科學衛星任務在宇宙暫現天體、宇宙線傳播、太陽爆發等領域取得的系列重大科學突破。
中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任、空間科學（二期）先導專項負責人王赤介紹，中國科學院空間科學先導專項自2011年啟動實施，已成功研制并發射“悟空”號、實踐十號、“墨子號”“慧眼號”“太極一號”“懷柔一號”“夸父一號”和“天關”衛星等八項科學衛星任務，取得了一系列重大原創成果，創造多項中國第一乃至世界首次。新京報記者 張璐
專項推動我國空間科學發展進入“快車道”
“專項實施以來，我國空間科學呈現出多點突破、集群迸發的強勁發展態勢。”王赤說，作為我國首個系統性支持空間科學研究的計劃，中國科學院空間科學先導專項標志著我國空間科學創新發展進入“快車道”，實現了從“跟跑”“并跑”到部分領域“領跑”的歷史性跨越，推動中國空間科學家逐步走向世界舞臺中央。
十五年來，專項集中體現了科學研究不斷向“四極”方向的拓展與深化：極宏觀方面，繪制出中國自主研制設備觀測到的首張X射線全天天圖；極微觀方面，獲得了迄今為止世界上最精確的宇宙射線電子、質子、氦核和硼能譜精細結構；極端條件方面，首次直接測量到宇宙最強磁場，探測到距離黑洞最近的高速噴流；極綜合交叉方面，實現了科學、技術、工程的高度融合發展。
在取得科學突破的同時，專項也帶動了尖端有效載荷和衛星平臺技術的跨越式發展。我國突破了星地光路對準等關鍵技術，建成國內首個國際水準的X射線標定束線，研制出國際上領先1～2個數量級的大視場、高靈敏度龍蝦眼X射線望遠鏡，實現了衛星平臺與載荷的一體化設計。
專項建立了“首席科學家+工程兩總”的新型任務體制，培養出一批領軍人才與創新團隊，涌現出眾多勇挑重擔的青年科研骨干，形成梯次合理、德才兼備的高素質人才隊伍。同時，我國空間科學學科體系不斷完善，重點實驗室建設成效顯著，為后續任務實施奠定堅實基礎。
專項還積極開展全方位、多層次的國際合作，開創了多個國際合作新范式。“微笑”衛星是中國科學院和歐洲空間局（歐空局）首次進行任務級全方位、全周期的深度合作項目。“天關”衛星由中方主導，歐空局、德國和法國共同參與，是歐空局首次以“機遇任務”的方式參與中國空間科學任務。
發現新型X射線暫現源
推動黑洞、中子星等研究取得新突破
中國科學院國家天文臺研究員、“天關”衛星首席科學家袁為民介紹，“天關”衛星發現新型X射線暫現源EP241021a，為理解這類神秘暫現天體提供關鍵線索；探測到銀河系內X射線暗弱爆發EP240904a，為發現恒星級黑洞開辟新途徑；實現“自主觸發、自動后隨”后首次探測到的暫現源EP240801a，為理解伽馬射線暴和恒星核坍縮事件的多樣性提供了新線索。
中國科學院高能物理所研究員、“慧眼號”首席科學家張雙南介紹，“慧眼”衛星自2017年發射以來運行穩定，在地球大氣層的密度測量、銀河系內黑洞吸積爆發的耀發機制、吸積毫秒脈沖星的輻射機制和表面磁場、中子星表面核燃燒的點火位置、最亮伽馬射線暴的最小光變時標等方面取得豐碩成果。
“地球大氣的低層密度測量通常有很多手段，但高層大氣的直接測量往往是比較困難的。”張雙南說，“慧眼”衛星在觀測其他天體的過程當中，對地球的大氣進行了斷層掃描，測量了宇宙中X射線經過地球大氣的衰減，填補了50-200公里地球高層大氣密度的測量空白，而且這屬于觀測過程中零成本的“副產品”。
中國科學院高能物理所研究員、“懷柔一號”首席科學家熊少林介紹，“懷柔一號”于2020年12月發射，發現致密星并合產生的伽馬暴中存在新的子類型，拓展了人們對引力波電磁對應體的認知；揭示全新的磁陀星爆發模式，對理解其爆發機制具有重要意義；通過發現一組獨特的周期性粒子沉降事件，深化了對近地軌道空間輻射環境的認識。
揭示耀斑和日冕物質拋射的反常關聯率
中國科學院紫金山天文臺研究員、“夸父一號”首席科學家代表蘇楊介紹，“夸父一號”是中國首個綜合性太陽空間天文臺衛星，其科學目標是“一磁兩暴”，即同時觀測太陽磁場、耀斑和日冕物質拋射，研究其本質和相互關聯。
“在觀測類成果方面，我們建立了多類太陽活動的事件列表，比如日珥爆發、白光耀斑、硬X射線暴等，觀測到的白光耀斑超過500例，發現其并不像以前認為的那樣罕見；萊曼阿爾法增亮事件超過5000例；硬X射線暴超過1800例。這是我們積累的一筆筆財富，我們正在利用這些數據進行持續研究。”他說。
近年來，頻繁刷屏的極光現象就是由太陽活動產生的。日珥和暗條爆發會產生日冕物質拋射，這些拋射到達地球就會產生地磁暴，形成大家熟知的極光。蘇楊介紹，太陽爆發時，能量爆發性地快速釋放，可以同時驅動耀斑和日冕物質拋射。以往認為，在能量越強的事件當中，兩者的關聯性或者同時出現的概率越大。“夸父一號”觀測則發現，高能C級耀斑與日冕物質拋射的關聯率遠低于基于以往結果和傳統模型的預期值，在127例高能C級耀斑中，僅有5例伴隨有日冕物質拋射。這種反常結果為破解太陽爆發機制和高能粒子起源提供了新線索。
首次發現次級宇宙線硼能譜變硬結構
中國科學院紫金山天文臺副臺長、“悟空”號科學團隊負責人范一中介紹，“悟空”號在國際上首次實現1TeV/n（1萬億電子伏特每核子數）以上能區次級宇宙線硼能譜的精確測量，以8倍標準偏差高置信度發現其變硬結構。硼能譜指數變化幅度是質子、氦核等初級宇宙線能譜指數變化幅度的兩倍，表明變硬可能源于傳播效應，這對揭示宇宙射線傳播機制有重要意義。
將實施“系外地球2.0”等科學衛星計劃
王赤介紹，“十五五”期間，聚焦宇宙起源、空間天氣起源、生命起源等重大前沿問題，中國科學院國家空間科學中心將組織實施包含“鴻蒙計劃”“夸父二號”、系外地球巡天、增強型X射線時變與偏振空間天文臺在內的太空探源科學衛星計劃，力爭在宇宙黑暗時代、太陽磁活動周、系外類地行星探測等領域實現新突破。
他舉例說，“鴻蒙計劃”將用“1+9”顆衛星來探測宇宙早期黑暗時代和黎明的演化歷史。“夸父一號”是在黃道面上對太陽進行監測，而“夸父二號”將在太陽極軌上對太陽極區進行正面成像，實現從黃道面到極區成像的跨越式發展。
為何要開展系外行星的探測？他說，這始于人類的好奇心。太陽系中，除了地球上的智慧生命，是否還有其他星球上有生命的存在，這有待探索。在太陽系外，科學家也希望能夠找到像地球這樣的行星。國際上已經有各種系外行星探測任務，其中開普勒空間望遠鏡是目前發現系外行星最多的任務，已經發現了超過六千顆系外行星。目前發現的系外行星大多是幾倍地球大小的“超級地球”，比較容易發現，國際上尚未發現既在宜居帶、又是地球大小的巖質行星。未來的5年，中國的系外地球巡天任務將去找“地球2.0”。
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