竞博JBO远航2050：欧洲空间科学的诗与远方欧洲空间局（ESA）于2021年6月发布了最新版的空间科学中长期发展规划“远航2050”（Voyage 2050），引起各界关注。

　　本文对该规划进行了全面深入的科学解读，指出它瞄准2035-2050年发展周期，聚焦重大科学前沿，前瞻未来技术创新，确定了3个大型空间科学任务方向，梳理了14个中小型空间科学任务候选方向，提出了为实施这些任务或取得更长远的突破性科学回报而必须超前研发的有效载荷和关键共性空间技术领域，强调了面向未来培养下一代空间科学人才的重要性。

　　ESA公开发布的面向2035-2050年的新版空间科学中长期规划“远航2050”，尤其是明确了欧洲未来3个大型科学任务的方向，引发社会各界强烈关注。

　　作为一份空间科学中长期科学规划，“远航2050”的科学内容远非新闻报道能够涵盖和准确传播，非常有必要进行全面解读。

　　“远航2050”规划高级专家委员会（以下简称高级专委会）、领域专题工作组（以下简称专题工作组）。

　　ESA科学部主任首先任命了高级专委会主席Linda Tacconi和共同主席Christopher Arridge，之后确定了其他11名成员，遴选过程充分考虑了组员在学科覆盖上的综合性和专业性、性别和地域/国别多样性。

　　2019年2月，第1次高级专委会决定，高级专委会成员不得领导或参与任何所建议的任务；专题工作组成员可以参与任务，但不能担任负责人，并应在讨论他们参与撰写的时回避。

　　2019年3月4日，ESA发布专题工作组征集通知，来自18个ESA成员国的218名科学家提交了申请。

　　2019年夏，成立了由50名专家组成的专题工作组，涵盖5个空间科学专题：太阳和空间等离子体物理；行星科学；星系、恒星和行星的形成和演化，天体化学与星际介质（ISM）；极端宇宙，包括引力波、黑洞和致密天体；宇宙学、天体粒子物理学和基础物理学。

　　专题工作组的主要职责是召集研讨会等，对规划征集到的科学任务概念进行初步评估，并向高级专委会提交的最终评估报告。

　　一些有意思的事实是，工作组成员中来自ESA较大成员国的专家比例下降；女性专家比例大于申请比例；处于职业中期的专家比例下降，处于职业初期的专家增加。

　　ESA在2019年3月4日同步发布了“远航2050”规划空间科学任务概念征集通知，共收到近百份。

　　2020年1月，ESA召开了高级专委会和专题工作组都参加的研讨会；2020年2月，专题工作组向高级专委会提交了95个项目的最终评估报告。

　　2021年3月，高级专委会完成了“远航2050”规划初稿。2021年5月中旬，规划建议提交至ESA科学部主任；2021年6月，通过了ESA科学计划委员会会议审议；2021年6月11日，ESA正式发布“远航2050”规划。

　　远航2050规划不拘泥于现有技术经济约束，突出重大科学目标牵引，体现了欧洲科学家未来几十年抢占世界空间科学前沿的梦想。

　　这些大型科学任务（L级）须由ESA主导，预算约为10亿~12亿欧元，任务周期大约7~8年（实际常常超过10年），并有望产生重要科学突破。

　　规划还初步明确了中小型任务候选范围，为将来遴选出6~7项中型（M级）任务和若干小型（S级）任务提供了项目储备。

　　其中M级任务预算约为5.5亿~6亿欧元，任务周期约为4~5年；S级任务预算则为0.5亿~1.5亿欧元，通常在4年内完成工程研制和发射。

　　此外，ESA还以M级、S级任务预算参与了多项国际合作任务，内容包括提供有效载荷、地面测控站网服务或支持科学任务运行等。

　　规划选定3个L级科学任务的方向，反映了欧洲空间科学界对地外生命探寻、早期宇宙及银河系演化等重大前沿的高度关注。

　　“远航2050”规划选定了3个L级科学任务的方向（艺术渲染图）（a）太阳系巨行星的冰卫星，土卫二南极喷发的热羽流；（b）银河系中温润的系外行星；（c）通过引力波或高精度光谱学观测早期宇宙大爆炸后的残余辐射

　　L4也是对“宇宙憧憬”规划的L1任务——将于2022年发射的外太阳系探索任务“果汁”号木星冰卫星探测计划的强化和升级。

　　L5则明确致力于探索早期宇宙的新物理学，通过宇宙微波背景辐射或空间探测引力波来研究宇宙的初始结构及其起源。

　　L5或将作为普朗克卫星精确测量宇宙微波背景的延伸，或作为“宇宙憧憬”规划的L3任务，即将于2030年后发射的“丽莎”号引力波探测激光干涉空间天线

　　系外行星这一空间科学前沿热点的更长远布局。这其中的关键是“温润”，既说明它指的是系外行星表面对生命有益的温度，也强调科学任务重在对温润系外类地行星的表征。ESA在“宇宙憧憬”规划中已经部署了多个用于系外行星研究的科学任务，L6任务有望通过近红外波段直接观测系外行星大气

　　规划发布的是3个L级任务的科学方向，相当于选定了空间科学任务的科学领域，而不是已遴选出具体的科学任务。

　　当前，冷原子干涉测量、高分辨率X射线干涉测量、外太阳系探索所需能源及彗星样本低温收集和储存、太阳帆等技术成熟度（TRL）较低，鉴于它们皆为能带来巨大科学回报的前沿技术、亟需前瞻部署

　　鉴于“远航2050”规划的实施周期已超越了大多数高级专委会和专题工作组成员的职业生涯，在未来20~30年，下一代青年才俊

　　规划征集到的任务概念中的大部分已提交《Experimental Astronomy》发表。

　　它们被编辑为两辑，包括：邻近和遥远的宇宙，太阳系、地球及其他行星探索，形成了约70余篇学术论文

　　“远航2050”规划由ESA空间科学部聘任的高级专委会组织提案征集和具体编制完成，但其具体对接工作由ESA空间科学部战略计划协调办公室

　　项目部管理，直至在轨测试完成后再由运行部负责在轨运行；对于小型任务和机遇任务，则由未来任务办公室继续负责直至发射，后转由运行部负责在轨运行竞博JBO官网。欧洲空间科学中长期规划的成效

　　ESA于1975年成立后就实施了若干空间科学任务，但ESA引领世界空间科学探索的多个领域，更多得益于其接续开展并实施的空间科学中长期规划实践

　　欧洲是世界航天发展版图中的重要组成部分，ESA更是在其空间科学中长期规划的指导下，开展了50余项重要的空间科学与探索，取得了

　　对地观测中心负责，纳入欧洲对地观测计划中，作为其重要组成部分之一得以科学规划、接续健康发展。ESA的空间地球科学任务主要指地球探索者（Earth Explorers）卫星计划

　　地球系统各过程的理解。目前，已成功发射重力场和海洋环流探测卫星（GOCE）等5项任务，分别进行地球重力和地磁场

　　土壤湿度竞博JBO官网、海洋盐度冰冻圈、风场等的测量，为人类理解地球系统提供了新的视角；此外还规划确定支持“生物量”卫星（Biomass）等5项任务，正从4个建议中遴选“地球探索者-11”任务。

　　空间地球科学任务虽未列入“远航2050”规划，但作为空间科学的重要领域，欧洲在对地观测计划中长期稳定支持了

　　进入21世纪以来，中国科学院、国家自然科学基金委员会和中国工程院先后组织开展了多轮空间科学发展战略及相关研究，形成了《中国至2050年空间科技发展路线空间科学规划研究报告》《航天强国发展若干重大问题研究》《中国学科发展战略·空间科学》等成果，就中国空间科学发展的两大主题取得重要共识——“宇宙和生命是如何起源和演化的

　　太阳系与人类的关系是怎样的”，并为载人航天、月球与深空探测、空间科学战略性先导科技专项等国家重大航天任务科学目标的确定提供了重要输入。作为接续开展战略研究的新成果，面向世界空间科学前沿和国家重大需求，已将前述两大主题深化为极端宇宙

　　时空涟漪、日地全景、宜居行星4个前沿探索方向，并凝练出了10项未来空间科学任务目标，坚持科学目标牵引和重大产出导向，并与国家中长期科技发展规划、航天强国发展纲要等国家发展规划有效衔接。

　　中国科学院国家空间科学中心在成功实施“悟空”“墨子号”“慧眼”“怀柔一号”和“微笑计划”等空间科学先导专项科学卫星任务的基础上，加强对空间科学重大科学问题的

　　空间天文、太阳与空间物理、行星科学和空间地球科学领域。中欧空间科学发展既存在竞争也蕴含着合作机遇

　　当前中欧都在未来任务规划中部署了类似的任务——欧洲在“宇宙憧憬”规划中部署了“丽莎计划”，中国“太极计划

　　天琴计划”分别开展了前期空间技术试验。在空间引力波探测这个国际最前沿、最基本的科学目标上，谁能第一个率先完成，其科学突破的意义不言而喻。

　　协同观测，互相补充和检验测量结果，亦将把人类带入用更广泛的引力波谱研究所有时空尺度新物理及宇宙奥秘的新时代。放眼世界航天舞台，鉴于中美航天合作仍有巨大障碍，而中欧空间科学合作彼此信任、沟通顺畅。

　　稳定支持；二是要发挥广大科研人员积极性，集思广益，凝练重大科学前沿；三是要瞄准未来科学突破，超前部署关键核心技术攻关；四是要加强人才队伍培养，实现空间科学事业的可持续发展；五是要开展多种形式的国际合作，协作共赢，共同为人类文明进步做出重大贡献。

　　作者简介：王赤，中国科学院国家空间科学中心空间科学与深空探测规划论证中心，中国科学院院士竞博JBO官网，研究员，研究方向为空间物理和空间天气学；范全林（通信作者），中国科学院国家空间科学中心空间科学与深空探测规划论证中心，正高级工程师，研究方向为空间科学发展战略、政策和规划论证。论文全文发表于《科技导报》2022年第4期，原标题为《远航2050：欧洲空间科学规划及启示》，本文有删减，欢迎订阅查看。

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