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國內現狀:起步晚,起點高
傳統學科遇瓶頸
地球科學是以地球系統(包括大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間)為研究對象的一門傳統學科。經多年發展,無論國際還是國內,地球科學的學科門類設置已比較齊全,人才隊伍已具備相當規模,基礎設施較為完善,學科也已發展到一定成熟階段。學科成熟,一方面表現為人們已取得了一系列重大而深入的科學認識,如提出大陸漂移假說和板塊理論,發現和認識地球內部圈層結構,以及發現地球電離層和空間輻射帶等。另一方面,地球科學的研究成果和技術手段在資源勘探、自然災害的預測防范、環境保護、考古、地球空間安全保障、軍事國防等方面都取得了廣泛應用。
然而學科的成熟,也意味著瓶頸——繼續取得重大原創突破已變得十分困難。而突破困難的關鍵很大程度上取決于對地球未知區域的探測。所以,當前地球科學的前沿突破點基本都集中在“深空”“深地”“深海”方面。我們唯有從探測手段上實現“三深”探測,方有可能取得進一步的突破。
深空探測是關鍵突破點
“上天容易入地難”。相比“深地”“深海”,人類駛入“深空”相對容易實現。
1970?年,我國第一顆人造衛星“東方紅一號”成功發射,我國成為繼美國、蘇聯、法國、日本等國之后,第?5?個能制造和發射人造衛星的國家。但在這之后的相當長一段時間內,我國卻并沒有專門開展空間科學探測的衛星。經多次討論,我國于?1997?年初提出了“地球空間雙星探測計劃”(以下簡稱“雙星計劃”)。“雙星計劃”包括兩顆科學衛星,分別于?2003?年?12?月和?2004?年?7?月順利發射。“雙星計劃”的成功實施,標志著我國具備了獨立開展太空科學探測研究的能力。“雙星計劃”顯著提高了我國在空間科學領域的國際地位和影響力。不僅取得了一批具有重要國際影響力的科研成果,提升了我國科學探測儀器、衛星和火箭技術的研制水平,而且也培養了一支高水平的科研隊伍。
在“雙星計劃”成功實施的基礎上,我國于?2007?年10月24日成功發射了“嫦娥?1?號”探月衛星。至?2018?年年底,我國又相繼成功發射了“嫦娥2、3、4?號”探月探測器。“嫦娥工程”的成功實施標志著我國具備了開展地外天體探測的能力。繼“嫦娥工程”后,我國還將于?2020?年以后陸續發射以火星、近地小行星和木星為目標的探測飛船。
2011?年,我國與俄羅斯合作發射了我國第一顆火星探測器——“螢火一號”。盡管發射任務失敗,但也積累了寶貴的工程經驗③。
國家戰略需求
與美歐相比,我國行星科學研究雖基礎薄、起步晚,但起點高。
“嫦娥工程”的成功實施,以及即將啟航的火星探測任務,均彰顯了國家大力發展深空探測和行星科學研究的戰略決心。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020?年)》中明確提出要“加快發展空天和海洋技術”;國家《十三五規劃綱要》中提到要“加強深海、深地、深空、深藍等領域的戰略高技術部署”。從這些近年發布的規劃,均可看出國家對深空探測的戰略需求,這對行星科學人才培養、行星科學研究都提出了更高的要求。
2019?年?2?月20日,習近平總書記會見中國探月工程“嫦娥?4?號”任務代表,強調“星空浩瀚無比,探索永無止境”。他鼓勵我國廣大科技工作者、航天工作者,要為人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體貢獻更多中國智慧、中國方案、中國力量。
那么,我們該如何貢獻我們的智慧、方案和力量?