近年来，中国在太空探索领域取得了丰硕成果，其雄心壮志也即将变得更加远大。中国国家航天局发布了未来五年计划的概述，其中包括发射探测器前往小行星，建造一个可以与哈勃媲美的太空望远镜，以及为天基引力波探测器奠定基础。
这些任务在一份白皮书中重点介绍，该白皮书是上个月发布的《中国的航天计划：2021年展望》。北京高能物理研究所的天文学家张双南表示，这些计划延续了中国强调以科学为核心的任务，而不是技术开发和应用的趋势。“这是一个非常好的迹象，”他说。“这是对宇宙探索投资的持续增加。”
《自然》杂志关注了五个最雄心勃勃的项目。
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探测小行星
中国的目标是发射小行星探测器，采集近地小行星的样本，并研究具有小行星轨道的冰彗星。这项任务可能以明朝中国探险家郑和的名字命名，将是中国首次访问小行星的任务，最早可能在2024年发射。它将紧随日本成功的隼鸟号小行星任务和NASA的OSIRIS-Rex之后，后者计划明年将太空岩石带回地球。
郑和号将飞行十年，首先在名为HO3或卡莫奥阿莱瓦的古老小行星上着陆，该小行星像准卫星一样绕地球运行（参见地球的宠物岩石）。科学家们希望通过研究它来深入了解早期太阳系的情况。根据去年在《自然·天文学》杂志上发表的一篇通信1，郑和号将在小行星上固定自身，然后收集样本。郑和号将于2026年返回地球轨道，卸下其战利品，这些战利品将通过降落伞降落到地面。然后，探测器将绕地球和火星进行一次 Sling-shot 运动，并前往深空中的311P/PANSTARRS彗星。
迈向月球基地
中国不满足于带回自1970年代以来首批月球样本返回地球，于12月批准了另外三项月球任务，所有任务都聚焦于月球南极，中国正在考虑在那里建立月球基地。
嫦娥七号计划于2024年发射，将对月球南极进行详细勘测，包括绘制其阴影陨石坑中冰的分布图。嫦娥六号将紧随其后，目标是带回极地土壤样本。冰对于科学家来说是一个宝库，他们可以用它来研究月球的历史，对于探矿者来说，他们希望将其用作火箭燃料并为月球基地供水。
嫦娥八号的工作也将开始，该任务计划在2030年之前飞行；这将测试载人国际月球科研站的“核心技术”——这是中国2025年以后的月球计划的重点。中国国家航天局（CNSA）副局长吴艳华在发布白皮书的新闻发布会上表示，俄罗斯和中国将“在今年尽快”签署关于共同建设研究基地的政府间协议。但他强调，这项事业对所有国家开放。
吴艳华补充说，中国希望扩大和深化国际合作，包括在月球探测方面；在中国正在建设的空间站天宫；以及行星探测方面。
火星及更远
中国通过天问一号轨道飞行器实现了首次星际空间飞跃，该飞行器于5月份投放了一个载有祝融号火星车的着陆器。根据白皮书，中国将完成向火星发送探测器以采集岩石并将其带回地球的研究。这项任务可能在2028年发射。（NASA的毅力号火星车在2021年收集了首批火星岩石。该机构希望将它们带回地球，作为与欧洲航天局（ESA）的联合任务的一部分，计划于2026年发射。）
白皮书还阐述了中国最终探测太阳系更深处的计划。未来五年将见证探索木星及其充满海洋的卫星系统的任务的关键研究的完成。新闻报道表明，这项任务最早可能在2029年发射——这意味着它将加入ESA的JUICE和NASA的欧罗巴快帆任务，这两项任务计划分别在2023年和2024年飞行。“深空肯定是另一个中国认为有很多科学突破机会的领域，”张双南说。
中国还将目光投向了探索太阳系边界。中国的资助机构尚未证实这一点，也未证实木星任务，但“计划中提及肯定是有帮助的”，北京国家天文台的天文学家詹虎说。
新的哈勃：巡天空间望远镜
中国还计划发射一架名为巡天的空间望远镜，其名称意为“巡视天空”。它将在与NASA的哈勃太空望远镜使用的波长相同的波长——紫外线、可见光和红外线——中成像。
巡天望远镜略小于哈勃，分辨率略逊于其前辈；但是，在任何一个时刻，巡天望远镜将捕获比哈勃大300倍的天空区域。在巡天望远镜工作的詹虎说，这将使其能够探测比哈勃更大的宇宙体积。
巡天望远镜最初10年的大部分时间将致力于通过对天空进行广泛调查来了解宇宙的历史和演化。该望远镜将定期与中国的天宫空间站对接，进行燃料补给和维护。詹虎说，该团队计划在2023年底交付望远镜，准备在2024年发射。“时间表非常紧张，”他说。
探测太空中的引力波
中国希望进一步制定计划，在2030年代初期发射一个名为太极的天基引力波探测器。如果届时发射，它将是同类中的首个。这样的任务将观测到比高级LIGO等地面探测器观测到的更低频率的波，使其能够探测到质量更大的黑洞，包括早期宇宙中的黑洞。
但是，这项实验将是复杂的：探测时空中的涟漪将意味着探测到三艘航天器之间距离的微小变化，这些航天器以三角形的形状彼此相距300万公里，变化幅度仅为万亿分之几米。
一个名为太极一号的初始试验卫星于2019年成功完成任务，研究人员现在希望在2024-25年发射一个双卫星任务，以测试必要的精密技术。中国科学院大学的物理学家武岳良说，这将为最终的太极任务“消除所有技术障碍”。
欧空局长期以来一直计划其自己的引力波天文台LISA，并且已经飞行了一个成功的探路者。但是LISA计划到2037年才发射。该任务背后的研究人员表示，这两个网络可以共同用于测量哈勃常数，该常数描述了宇宙的膨胀，其精度远高于地面探测器。
本文经许可转载，并于2022年2月18日首次发表。