我国天文机构对空间天文的研究和支持
我国目前的天文研究主要集中在中国科学院国家天文台及其下属单位,以及其组成单位紫金山天文台和上海天文台。另外,近年来在国内各大高校天文学的研究也蓬勃发展,除了早期的南京大学、北京大学、北京师范大学、中国科技大学外,广州大学、厦门大学、上海交通大学、云南大学、广西大学、中山大学等都先后成立了天文系或相应的天文研究单位。
国家天文台的总体战略发展方向除了从事天文观测、理论,以及天文高技术的研究外,还“在面向国家战略需求方面,成为国家空天安全等领域不可替代的重要方面军”⑥。具体而言,国家天文台对我国太空战略的支持包括依托探月、深空探测、地面太阳观测装置研究太阳和太阳系,以及面向国家空天安全的应用天文研究和体系建设。
国家天文台在深空探索方面最主要负责的部门是月球与深空探测研究部。该部门的职责之一是进行以探月工程为主的深空研究,包括深空科学探测运行、深空探测科学数据处理等。另一方面,该部门也对太阳系内其他行星和天体展开多方面研究,包括射电、遥感、地质与天体化学研究等。
国家天文台的组成单位上海天文台也在支持我国太空战略方面发挥了巨大的作用。其下属的天文地球动力学研究中心以及射电天文科学与技术研究室运用现代天文和卫星技术(包括甚长基线观测等)来测量地球的整体性和大尺度运动变化。该方向对我国空间飞行器包括嫦娥卫星等精密定轨理论和应用的研究、卫星激光测距及新技术研发等有重要意义。同时,时间频率技术研究室展开主动、被动型氢原子钟的研究,以及时间频率技术等课题,这些方向对核物理、通讯、导航和测绘等科技应用领域起着不可或缺的作用。
国家天文台的另一组成单位紫金山天文台位于南京,主要在下列方向上支持我国的太空战略:空间天文探测,特别是由近期发射的暗物质卫星进行暗物质粒子探测;建立南极天文研究基地,在太赫兹探测技术方面展开研究;建立面向国家战略需求的空间目标和碎片观测研究中心;以及面向深空探测的行星科学研究中心。
我国空间天文发展展望
近年来,我国各部门包括国防科工(委)局、中国科学院、国家自然科学基金委等先后组织专家讨论并撰写了我国空间天文的中长期规划并确定了我国空间天文领域中长期科学发展目标:有选择地开展针对重大科学问题的前沿探索与研究,在黑洞、暗物质和暗能量以及地外生命的探索等方面取得突破性进展②③,并确定了在2015至2030年间的一系列计划③⑥。
“黑洞探针”计划:研究宇宙中的黑洞、伽马射线暴等高能天体物理现象,并理解在极端物理条件下的物理规律;
“天体号脉”计划:对宇宙中各类天体的光变现象进行研究;
“天体肖像”计划:对宇宙中各类天体进行成像观测;
“天体光谱”计划:对宇宙中各类天体进行光谱观测;
“系外行星”计划:寻找系外行星,特别是类地球、类木星的行星;
“暗物质探测”计划:利用空间探测器来搜寻暗物质;
“宇宙灯塔”计划:使用中国即将建成的空间站作为天文观测和物理实验平台,对各类天体现象进行观测,并研究探索X射线脉冲星导航等实用问题。