太陽系內行星探測活動進展與展望

楊孟飛,鄭燕紅,倪彥碩,黃曉峰,張正峰,邢卓異

1.中國空間技術研究院,北京 100094 2.北京空間飛行器總體設計部,北京 100094

1 引言

行星探測是人類認識宇宙的重要手段,利用空間探測器開展行星探測活動幾乎貫穿整個航天史。在人類剛剛有能力掙脫地球引力飛向太空不久,第一個行星探測器就開始了它的探測征程[1],隨著飛越、環繞、著陸、巡視、采樣返回等多種探測方式的逐步開展,人類實現了對太陽系八大行星及其衛星、小行星、矮行星、彗星等天體的科學探測,提升了人類對太陽系起源與演化的認知。

自20世紀60年代以來,美國、蘇聯/俄羅斯、歐空局、日本、印度、中國、阿聯酋等國家和組織先后開展了行星探測活動,主要航天國家都制定了各自的行星探測路線,按計劃組織科學探測活動[2-4]。人類在不斷探索太陽、地球、月球奧秘[5-6]的同時,先后實施了3次水星探測、46次金星探測、48次火星探測、9次木星探測、4次土星探測、1次天王星探測、1次海王星探測,進行了2個矮行星探測,并開展了多次小行星采樣返回任務。這些探測任務取得了豐碩的科學成果,推動了航天系統工程的發展。我國嫦娥二號衛星在國際上首次對圖塔蒂斯小行星實現了近距離光學探測,天問一號探測器成功通過一次任務實現火星“繞、著、巡”,邁出了我國星際探測征程的重要一步。面對新一輪行星探測熱潮,我國應加快未來行星探測任務布局,增強行星探測核心技術能力,為提升人類對太陽系的認知做出積極貢獻。

本文梳理了太陽系內行星探測任務(不包含地球及月球探測)的實施情況與未來規劃,總結了行星探測相關的主要科學問題與發現,分析了行星探測活動的發展趨勢,并結合我國近期規劃,提出了我國行星探測的未來發展路線設想與引領任務建議,可為我國行星探測未來發展提供一定的支持。

2 主要探測任務情況

太陽系內的行星是受太陽引力約束、環繞太陽運轉、自身不發光的天體,是天文學、地質科學、氣象學、物理學、化學、生命科學等共同關注和研究的對象。太陽系內行星探測活動,呈現出由近及遠、由易到難、由粗到精的特點,從任務發展歷程來看,可分為技術帶動與科學帶動兩個階段。技術帶動階段成功率相對較低,主要以突破相關技術為目標;科學帶動階段任務成功率明顯提高,更加關注科學探測成果的綜合獲取。隨著行星探測任務的不斷開展,行星探測工程技術得到了長足的發展,科學成果日益豐富,具有更高復雜度與突破性的探測任務也處于規劃研制中。

2.1 任務實施情況

人類強烈的求知欲推動了行星探測的發展,已先后實施了約108次(部分任務探測了多個目標天體)行星空間探測活動,對太陽系內的行星及星際空間進行科學探測,取得了一系列技術突破。

水星是太陽系中最靠近太陽的行星,是除地球外已知唯一具有活躍磁場的行星。在水星探測方面,自1973年水手10號升空以來,已實施了3次探測活動,如圖1所示,實現了水星飛越與環繞。水星探測科學研究主要集中在水星的表面環境、內部結構以及大氣組成等方面[7-8],相比于金星、火星,人類對水星實施的探測活動還較少,認識還需深入。

圖1 水星探測典型任務示意Fig.1 Sketch map of the typical Mercury exploration missions

金星與地球的質量、體積都比較接近,但環境差異巨大,稠密大氣、溫室效應、生命元素等使得它成為重要的探測目標。在金星探測方面,自1961年斯普特尼克7號以來,已實施了46次探測活動,典型任務如圖2所示,實現了金星飛越、進入、著陸、環繞探測。金星探測科學研究主要集中在場、大氣組成與結構、表面環境及內部結構等方面[9-10]。金星大氣及表面環境較為惡劣,最近10年人類未實施專門的金星探測任務。

圖2 金星探測典型任務示意Fig.2 Sketch map of the typical Venus exploration missions

火星距離地球較近,是太陽系內自然環境與地球較為類似的一顆行星,是當前人類走出地月系統開展深空探測的首選目標。在火星探測方面,自1960年火星1960A發射以來,已實施了48次探測活動,典型任務如圖3所示,實現了火星飛越、環繞、著陸、巡視、原位采樣及有動力飛行?；鹦翘綔y科學研究主要集中在火星場、大氣成份與氣候、地質與礦物學、生命跡象、內部構造及活躍性[11-12],21世紀以來幾乎每次火星沖日均有探測器飛往火星。

圖3 火星探測典型任務示意Fig.3 Sketch map of the typical Mars exploration missions

木星是太陽系中最大的一顆行星,是繼月球、火星之后另一個重要的探測目標。在木星探測方面,自1973年先驅者10號飛越木星以來,已有9次任務進行了木星探測,典型任務如圖4所示,實現了飛越、環繞、大氣進入探測。木星探測科學研究主要集中在木星場、大氣成份、內部結構以及木星衛星等方面[13],木星與各具特色的衛星使得多目標探測成為木星探測的重要特點。

圖4 木星探測典型任務示意Fig.4 Sketch map of the typical Jupiter exploration missions

土星是太陽系的第二大行星,眾多衛星及環結構組成的土星系統是豐富的科學發現源。在土星探測方面,自1973年先驅者11號升空以來,共有4次任務實施了土星探測,如圖5所示,實現了土星飛越、環繞以及土衛六著陸探測。土星探測科學研究主要集中在土星磁場與輻射場、大氣組成及結構、土星的衛星以及環結構等方面[14],間歇泉、下層海洋等為生命宜居環境提供了極佳的探測場景。

圖5 土星探測典型任務示意Fig.5 Sketch map of the typical Saturn exploration missions

天王星、海王星是距太陽較遠的兩顆冰巨星,對人類而言仍十分神秘。在冰巨星探測方面,目前僅有旅行者2號于1986年1月飛越天王星,發現了多顆衛星和2個環狀結構,并于1989年8月飛越海王星,發現了多顆衛星以及海衛一的大氣層。針對天王星、海王星的科學研究主要集中在磁場與輻射場、表面形貌和大氣組成、衛星等方面[15-16]。冰巨星成分和內部結構反映出不同于木星、土星的形成環境和演化過程,冰巨星探測將為太陽系探測提供更為豐富的信息。

此外,太陽系內的小天體探測穩步發展,成為先進深空探測技術的試驗場。在小天體探測方面,20世紀80年代以來,以矮行星、小行星、彗星為目標,實施了20余次探測活動,實現了小天體的飛越、撞擊、環繞、著陸與采樣返回,如圖6所示。小天體探測科學研究主要集中在小天體的形成與演化、太陽系早期成份與組成以及內部構造等方面[17-18]。

圖6 小天體探測典型任務示意Fig.6 Sketch map of the typical small body missions

2.2 任務規劃情況

面向未來,主要航天國家已開啟了新的行星探測計劃,主要任務如圖7所示,多以科學優先,主要通過自下而上、同行評議遴選而出。各航天國家通過不同的任務級別,對實現不同程度科學目標、不同資源代價需求的任務進行支持,進一步提升太陽系內行星探測能力。

在水星未來探測方面,著陸探測任務成為重要方向。目前NASA論證中的候選旗艦級水星著陸探測任務包括巡航級、軌道器、下降級、著陸器(如圖8所示),計劃2035年發射,進行為期1個水星年的原位探測,進一步了解水星獨特的礦物和表面環境,研究水星核的結構特征,探測水星表面的磁場和散逸層。

圖8 計劃中的水星著陸器Fig.8 The planned Mercury lander

在金星未來探測方面,美國、俄羅斯、歐空局、印度等均制定了探測計劃[19]。舒克拉雅是印度正在研發的首個金星探測器,計劃2024年12月發射,將繪制金星表面圖像和次表層結構,研究金星大氣成分及與太陽風的相互作用。NASA計劃2027年12月發射真理號,研究金星地形、表面化學,更深入地了解其地質過程,并計劃2029年6月發射達芬奇+,利用飛越和降落開展金星探測,從大氣頂層至金星表面研究金星的起源、演化與現狀。展望號是ESA第二個金星環繞探測任務,計劃2032年發射,將研究金星地質學演化以及與大氣的關系,如圖9所示。

圖9 計劃中的金星探測器示意Fig.9 The planned Venus probes

在火星未來探測方面,目前NASA與ESA計劃合作實施火星采樣返回任務,采用多次發射方案,預計2028年左右發射返回器、著陸器和上升器,利用火星車交接采集的樣品,將采集600g樣品于2033年返回地球。日本將再次向火星發起沖擊,計劃2024年9月發射探測器,實施火衛探測及采樣返回任務,弄清火星兩顆衛星的起源和火星的演變過程,預計將采集10g火衛一星壤于2029年返回地球,如圖10所示。

圖10 計劃中的火星探測器示意Fig.10 The planned Mars probes

在木星未來探測方面,歐空局主導的木星冰衛星探測器已于2023年4月發射[20],將探測木衛二、三、四上存在生命的可能性,并對木星的大氣環境和磁氣圈開展探測。NASA也正在研制歐羅巴快帆木衛探測器[21],將在環木星軌道對木衛二進行飛越探測,計劃2024年10月發射,并將在2030年抵達木星后開展科學探測。

圖11 計劃中的木星探測器示意Fig.11 The planned Jupiter probes

在土星未來探測方面,NASA選定蜻蜓號作為新疆界任務,計劃2027年發射旋翼飛行機器人在土衛六實現首次受控動力大氣飛行,探索土衛六的宜居性[22]。同時,土衛二環繞與著陸探測作為候選旗艦級任務也在積極論證中,計劃于2038年底發射,將探測土衛二噴射的地下海羽流成分,著陸后探測地下海結構和內部演化,并搜尋生命存在的證據。計劃中的土衛探測器如圖12所示。

在冰巨星未來探測方面,美國確定了未來10年最高優先級的旗艦級任務——天王星軌道和大氣進入探測器[23],計劃2031年前后發射,經15年飛行到達天王星,進行多年環繞探測與大氣進入原位探測,首次專注于冰巨星探測。同時,其候選旗艦級任務海王星奧德賽[24]也處于論證中,計劃2033年發射,經16年飛行進入海王星系統,對海王星及其衛星開展持續探測活動。計劃中的冰巨星探測器如圖13所示。

在小天體未來探測方面,計劃在2030年前后發射的谷神星采樣返回[25]已作為新疆界候選任務之一,將重點評估谷神星當前的宜居性潛力及其起源,為中等大小的行星體宜居性研究奠定基礎。半人馬小行星環繞與著陸任務[26]珊瑚號也計劃在2036—2040年間發射,經13年飛行后對半人馬小行星進行環繞和原位調查,探索動態演化但成分原始的小冰天體。計劃中的小天體探測器如圖14所示。

圖14 計劃中的小天體探測器示意Fig.14 The planned small body probes

從上面各國計劃的行星探測典型任務可見,探測活動覆蓋了太陽系內主要的天體類型,這些行星探測任務的周期更長,復雜度更高,探測更精細,可以預見,行星探測仍是未來航天活動的熱點。隨著未來行星探測活動實施難度的不斷加大,科學需求不斷引出的新問題,對行星探測技術也提出了越來越高的要求。近年來,行星探測技術在地形相對導航、高精度著陸、有機物探測、樣品采集與保護、目標成像與特征獲取、障礙檢測與規避等方面取得了長足的進步。針對規劃的一系列行星探測任務,各國均大力推進行星探測技術發展,提升行星探測能力,主要集中在如下幾個方面:

1)在復雜環境方面,重點關注極端溫度、壓力、輻射與塵埃積累等影響,確保探測器對飛行環境的適應性。

2)在能源需求方面,發展高效率、柔性太陽翼與能量儲存技術的同時,大力發展空間核電技術,提升同位素電源與熱電制冷的效率等是重要環節。

3)在數據通信方面,在利用微波通信進行感興趣目標探測的同時,發展光通信技術在行星探測中的應用成為重要途徑。

4)在自主管理方面,逐漸從設備級自主向分系統、系統級自主發展,利用高度整合的自主管理能力,有序地組織探測活動中的感知、決策與執行。

5)在進入、下降與著陸方面,氣動減速、弱引力天體的附著與采樣、高效能降落發動機等技術在金星、火星、小天體與海洋類型天體探測中將扮演重要角色。

6)在巡視探測方面,表面移動探測的自主能力與長期生存能力成為發展重點,旋翼飛行器、氣球平臺等低空設施將進一步豐富表面探測方式,提升采樣、移動與其他表面操作的聯合探測是重要方向。

7)在科學儀器方面,不斷向小型、輕質、低耗、低噪聲、寬范圍、高靈敏度、高分辨率方向發展,并將樣品成分的可靠分離、生命表征的準確提取、返回樣品的特性保持等作為重點。

3 主要科學問題及發現

隨著行星探測的不斷深入,科學問題成為行星探測最主要的驅動力。國內外的學術組織與機構在開展科學問題研究的過程中對行星探測的主要科學問題均有論述。2005年、2021年《Science》先后兩次發布了125個最重要的前沿科學問題[27-28],其中如表1所示的多個問題與行星探測密切相關。

表1 《Science》發布的行星探測相關前沿科學問題Table 1 The frontier scientific issues of planetary exploration published by Science

中國航天大會自2020年以來,已連續3年發布10個宇航領域難題[29],其中如表2所示的地外生存、宜居行星搜尋、小行星防御等多個問題與行星探測直接相關。

表2 中國航天大會提出的行星探測相關難題Table 2 The conundrum of planetary exploration proposed by the China space conference

2021年,歐空局發布了空間科學中長期發展規劃《遠航2050》[30-31],聚焦重大科學前沿,前瞻未來技術創新,確定了行星科學作為5個專題之一的科學任務方向,見表3,尤其是大型任務瞄準木星、土星等巨行星的衛星,實施系內的地外生命探尋。

表3 《遠航2050》明確的行星探測相關的科學方向Table 3 The scientific aspects of planetary exploration proposed by Voyage 2050

2022年,美國國家科學院發布《行星科學十年調查2023-2032》[32],梳理總結了11項與系內行星探測密切相關的科學問題,并歸屬于行星起源、行星演化、宜居環境。

圍繞這些科學問題(見表4),近年來行星探測活動獲得了眾多科學發現,如表5所示,提升了人類對太陽系的認知?？梢?行星探測不僅是解決許多影響人類發展的重大工程技術難題和產業技術難題的重要手段,也有助于回答重大前沿科學問題。這些與行星探測相關的問題主要集中在行星形成與演化、生命存在與宜居等方面,科學發現的表述雖然簡潔,具體工作卻異常復雜,后續還需一系列的行星探測活動,積累大量的數據和證據才有可能進一步突破。

表4 《行星科學十年調查》提出的科學問題Table 4 The scientific questions proposed by decadal strategy for planetary

表5 行星探測的主要科學發現Table 5 The main scientific discoveries of planetary exploration

4 行星探測發展展望

隨著行星探測的不斷發展,通過多種探測形式,實現了太陽系內各種類型天體的探測,特別是近30年來,行星探測復雜性不斷增加,探測目標不斷豐富?？傮w來看,美國處于絕對領先和領導地位,實現了行星及其衛星、矮行星、小行星及彗星探測,在科學認知、成果轉化等方面也取得了巨大成功。俄羅斯的技術積累仍具有強大的實力,實現了金星環繞、漂浮與著陸探測,并持續開展火星探測活動。歐空局通過國際合作與創新性發展,實現了火星、金星、彗星探測,成功登陸土衛六,并正在開展水星、木星探測。日本開展了火星、金星、水星探測,并率先將小行星樣品帶回地球。印度、阿聯酋實現了火星環繞探測,全方位提升航天競爭力。中國通過一次任務實現火星繞、落、巡,邁出了行星探測重要一步?？梢灶A見,未來行星探測的隊伍將不斷壯大,并在競爭與合作中不斷向前發展。在太陽系各行星探測方面呈現如下發展趨勢:

(1)火星探測是近期行星探測的焦點

20世紀90年代后,火星成為行星探測的主要目標(約占58.3%),針對火星的外層空間、表面環境、內部結構均已開展了廣泛的探測?；鹦鞘悄壳疤綔y活動最密集、認知程度最高的行星,其作為行星探測主要目標的趨勢在短期內不會發生改變。未來一段時間,以火星采樣返回為焦點的火星探測任務將成為最有影響力的行星探測活動。

(2)木星系、土星系探測將成為熱點

目前針對木星、土星實施的環繞探測任務還較少,在氣態巨行星的大氣環境、表面環境及內部結構等方面認識還不清晰?；钴S的木衛一可能是超過金、水星的恐怖星球,土衛二、木衛二、土衛六等地下海洋可能存在生命宜居環境,將促使木星系、土星系成為行星探測的下一個熱點。未來一段時間,木星與土星的環繞與進入探測仍是主要的探測方式,而木衛、土衛則可能進入著陸探測,甚至采樣返回階段。

(3)冰巨星探測將拓展精細探測范圍

目前人類尚未實施過冰巨星及其衛星的環繞探測,對冰巨星的大氣層、內部結構及其衛星認識均較為局限,而可能在未來撞向海王星或被撕裂的海衛一也引起了科學家的極大興趣。隨著證認的系外行星數量逐漸增加,研究冰巨星還可以提供有關圍繞其他恒星運行行星的信息。未來一段時間,天王星、海王星將成為行星探測拓展探測范圍的重要陣地,冰巨星環繞與進入探測等有望帶來科學方面的突破。

(4)金星探測重回行星探測視野

1990年前,金星是行星探測的重要目標(約占56.5%),通過美國、蘇聯兩個航天強國的不懈努力,人類對金星的大氣結構整體上已具有了一定程度的認識,但對金星表面環境與內部結構研究相對滯后,亟待新的探測任務獲取數據信息,生命元素探尋也為金星探測注入了新的活力。未來一段時間,更為精細、更長壽命的金星大氣與表面探測、金星原位采樣探測將成為重要方向,金星大氣采樣返回等也可能逐漸興起。

(5)水星探測深化內太陽系探索

水星探測雖然任務較少,但已從飛越探測過渡至環繞探測。近年來的探測活動揭示水星具有全球規模的磁場,表面富含揮發分,火山作用在水星表面廣泛分布。水星探測有助于人類理解早期太陽系物理化學過程,并認識類地行星的形成。未來一段時間,水星環繞與著陸探測將成為主要的探測模式,尤其是通過著陸探測豐富探測數據。

(6)小天體探測將保持活躍水平

在太陽系、行星的起源與演化科學問題推動下,矮行星、小行星等小天體探測發展迅速,近年來已開展了多次小行星采樣返回任務。行星衛星與小天體探測技術具有較好的結合點,小行星防御重視程度也逐漸上升,因此,小天體探測活動仍將保持當前活躍水平。未來一段時間,小天體探測目標可能將逐漸從近地向小行星帶、特洛伊小行星群、柯伊伯帶等發展。

5 我國行星探測發展設想

行星探測作為空間科學與空間技術交叉的戰略制高點,科學探索能力和工程技術水平已成為航天強國的重要標志。中國航天通過60多年的發展,行星探測從無到有,嫦娥二號成功飛越圖塔蒂斯小行星,實現了該小行星國際首次近距離光學探測;天問一號成功通過一次任務實現火星“繞、著、巡”,邁出了我國星際探測征程的重要一步,使我國在火星探測領域進入世界先進行列。目前,天問二號小行星探測任務正在研制過程中,天問三號火星取樣返回、天問四號木星系及行星際穿越探測任務也在開展攻關論證,整體來看,我國近期的行星探測規劃較為明確,行星探測活動日益活躍。然而,我國行星科學空間探索活動起步相對較晚,戰略系統性還有待加強,前沿科學問題認識有待突破,關鍵技術發展仍有滯后現象。

5.1 發展路線設想

我國未來行星探測任務應結合行星探測技術的不斷發展,以高水平發展為原則,分階段、分步驟圍繞行星科學前沿重大問題,深化行星科學認知,揭示行星起源與演化規律、生命與宜居性奧秘。

(1)2023—2030年發展設想

該階段重點完成行星探測領域布局,圍繞小行星、火星、木星等實施探測活動,突破當前制約我國探索能力的關鍵技術。重點通過天問二號、天問三號、天問四號等任務實施,在弱引力天體采樣、火星采樣返回、氣態巨行星探測等方面取得突破性成果,實現行星際探索能力的躍升。

(2)2030—2040年發展設想

該階段重點實施冰巨星、內行星及土星系等探測活動,產生一批新發現新認知的原創性成果。重點通過海王星及其衛星探測、水星環繞與著陸探測、金星環繞與進入探測、土星系探測及土衛采樣返回等任務,在地外生命蹤跡探尋、太陽系物質組成及分布等方面取得原創性成果,具備地外天體資源開發與利用能力。

(3)2040—2050年發展設想

該階段重點通過火星資源開發與利用、小天體操控與開發等任務,在太陽系起源演化、地外生命探尋等方面取得重大原創性成果,空間開發利用不斷提升,探索能力覆蓋從水星到海王星以遠。

立足我國現有行星探測基礎,建議我國未來行星探測可按圖15分階段實施探測活動,推動我國行星探測向更高水平發展。

圖15 我國太陽系內行星探測任務設想Fig.15 The Chinese planetary exploration conceiving route of solar system

5.2 引領任務建議

我國2030年前將實施的探測任務正在穩步推進,但2030年后將實施的具有國際引領性的高水平行星探測任務還不清晰,我國應加緊開展頂層任務設計,在新一輪行星探測熱潮中實現技術能力躍升、原創成果突破、行星探測引領,為推進人類文明的發展作出貢獻。

冰域天體探測已成為當前國際深空探測領域的熱點,海王星作為目前已知最接近太陽系邊緣的行星,保留了大量太陽系形成初期的氣體,包含原恒星云的狀態條件和行星形成的位置信息,是研究太陽系和系外行星的藍本。從地球前往海王星將跨越太陽系雪線,探測器將穿過火星與木星之間的小行星帶、木星與海王星之間的半人馬小行星,這為探測其中的冰域小天體提供了可能。冰域小天體在地質時間尺度上的穩定性,將極大豐富人類對行星冰凍圈的認知。冰域小天體、海王星系統均蘊含很高的科學價值,建議通過一次任務實現海王星系統環繞并兼顧冰域小天體精細觀測,不僅可以填補國際深空探測的領域空白,突破科學探測的前沿技術,還將有助于解決包括太陽系形成與演化、宇宙起源和生命起源等在內的重大基礎科學問題。然而,極遠、極寒的環境使得飛往海王星的探測任務的技術難度極大,目前也僅有旅行者2號對其進行過飛越探測。隨著我國深空探測能力的不斷提高、空間核動力技術的不斷進展,目前已具備一定的海王星系統探測能力,為推動工程任務的實施,還亟需開展如下技術研究:

(1)高可靠深空推進技術

行星探測器的推進系統為探測器飛行過程中的姿態控制和軌道控制提供動力,嚴重制約著深空探測的能力。海王星系統環繞探測等任務具有太陽能源不恒定、發射質量受限、速度增量需求大、在軌飛行時間長、可靠性要求高等特點,需重點突破輕小型化、高可靠、長壽命的核推進、電推進等技術。

(2)高效率能源供給技術

行星探測日益增長的功率需求以及探測任務低溫低光強的環境特征,對探測器能源的高效率、高穩定性提出了越來越高的要求,需重點突破具有耐惡劣環境、長壽命、大功率、高效率等適用于行星際穿越以及海王星及其衛星的環繞任務的同位素溫差電源及反應堆技術。

(3)超遠距測控通信技術

行星際測控通信技術發展的目標是實現太陽系內任何時間、任何地點的連續通信。與飛往海王星等的行星探測器進行通信,具有時延極大、空間傳播損耗嚴重、接收信息信噪比極低、信道動態變化大的特點,需重點突破弱信號捕獲與跟蹤、高靈敏度測距、高功率利用率的對地數據傳輸和大口徑可展開耐超低溫天線等技術,提高通信鏈路和測控精度。

(4)智能與自主管理技術

由于行星探測目標遠、飛行時間長、所處環境動態多變等特點,行星探測器面臨指令上傳延時大、星體的空間遮擋、低數據傳輸率、長期可靠性和非預期狀態下的安全性等問題,傳統的地面遙控手段對行星探測器的管控能力相對有限。因此,基于星上計算機,構建在軌智能化、自主化管理能力是未來行星探測技術發展必須突破的方向。

(5)先進載荷探測技術

行星探測活動將堅持以“科學優先”為原則,利用科學或工程載荷對行星臨近空間、表面及內部進行探測,是研究行星科學問題的重要實現載體。行星探測先進載荷種類繁多,承擔的科學目標從單一到多元、從簡單到復雜,集成化、小型化需求明顯,適應深低溫環境的高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率、高能量分辨率的行星探測載荷技術是發展重點。

6 結論

隨著行星探測活動的不斷開展,行星探測工程技術得到了長足的發展,科學成果日益豐富。太陽系內行星探測活動經歷了技術帶動階段,并已逐漸轉入科學帶動階段,呈現出由近及遠、由易到難、由粗到精的特點,行星探測的主要科學問題集中在行星形成與演化、生命存在與宜居等方面,通過一系列行星探測活動已取得了大量科學發現。面向未來,各主要航天國家規劃了任務周期更長、復雜度更高、探測更精細的行星探測任務,我國應結合現有行星探測基礎,以“科學優先”為原則實施太陽系內行星探測,進一步突破行星探測共性、核心技術,獲取原創性科學成果,提升太陽系內行星探測能力。

致 謝感謝中國科學院國家空間科學中心王赤院士多次參與交流討論,并對論文提出了寶貴意見和建議。