面向宇宙尺度开展观测与探测,是当代科技竞争的战略高地。
当前,世界主要航天与天文强国围绕空间环境监测、宇宙起源研究、深空资源与科学目标展开密集布局。
我国以重大科技基础设施与深空任务为牵引,持续把研究边界从地球延伸到日地空间、月球及更远深空,推动科学认知与工程能力同步跃升。
问题:宇宙与深空研究如何实现“看得见、测得准、用得上” 在极宏观领域,挑战集中体现在三个方面:其一,空间环境变化快、影响链条长,需要更强的连续监测与预报能力;其二,前沿天文观测对台址条件、设备精度和数据处理提出极高要求;其三,深空探测周期长、任务复杂,科学目标需要与地面测控、数据接收、样品管理和开放共享体系相匹配,才能形成持续产出。
原因:以重大设施集群化布局带动观测能力跃升,以工程任务牵引科学问题攻关 2025年3月,国家重大科技基础设施子午工程二期通过国家验收。
工程布局31个台站、近300台设备,首次实现对日地空间环境“全圈层、多要素、立体式”的综合探测,意味着我国在空间天气监测由点状观测迈向体系化观测。
空间天气与卫星通信、导航定位、电力系统安全等密切相关,监测链条越完整,预报预警越有底气。
在宇宙起源与早期演化研究方向,2025年7月,位于西藏阿里地区海拔5250米山脊的阿里原初引力波探测实验一期建成并实现首光观测,获取月球与木星辐射的150GHz频段清晰图像。
高海拔、低水汽的台址条件为毫米波观测提供关键保障,也显示我国在精密探测与系统集成方面的能力积累正转化为实测数据与科学产出。
在大规模巡天与数据驱动研究方面,截至2025年10月底,郭守敬望远镜(LAMOST)累计发布光谱数达到2807万条、恒星参数1159万组,数据量保持世界领先。
全球约300个单位、1800多名用户利用相关数据开展研究,下载量约17万GB。
天文学正在从“少量样本”走向“海量数据”,高质量、持续更新、开放共享的数据平台,正在成为科研生产力的重要组成部分。
在射电天文与脉冲星研究方向,截至2025年年底,中国天眼FAST发现脉冲星数量超过1170颗,超过同期国际其他望远镜发现量总和。
脉冲星不仅是研究致密天体演化、检验前沿物理规律的重要“天然实验室”,也在宇宙导航、引力波探测等应用前沿具有潜在价值。
发现数量的跃升,反映的是我国在观测能力、数据处理与候选体筛选效率等系统能力的提升。
影响:从“单点突破”走向“体系优势”,支撑国家战略能力与原创发现 上述成果共同指向一个趋势:我国正以“设施—数据—任务—应用”闭环推动极宏观领域形成体系能力。
子午工程二期提升空间天气预报预警水平,有助于增强关键基础设施与航天活动的风险管理能力;阿里实验首光为后续更高灵敏度观测奠定工程基础,推动我国在宇宙学前沿问题上扩大参与度;LAMOST的海量光谱持续释放公共数据红利,带动国际合作与国内科研生态活跃;FAST在脉冲星发现上的领先,为我国在相关国际前沿方向争取更多原始创新机会提供支撑。
对策:强化“设施运行—数据治理—任务协同—人才队伍”全链条建设 一是提升重大设施长期稳定运行和升级能力。
基础设施价值不仅在建成,更在持续运行、迭代升级与跨台站协同,形成可持续的观测链条和服务能力。
二是健全数据治理与开放共享机制。
面向大科学时代,需要在数据标准、质量控制、快速发布、长期存储、可追溯管理等方面形成制度化体系,让数据更快转化为成果与应用。
三是推进深空探测工程与地面应用系统一体化。
2025年5月29日,天问二号在西昌卫星发射中心升空,搭载11台科学载荷,目标开展对小行星2016HO3的近距离探测与采样返回。
围绕此类任务,应强化测控通信、数据接收与处理、科学团队联合攻关的协同效率。
相关地面天线承担数据接收任务,体现了“天地一体”的工程组织能力。
四是加强样品科学与实验室能力建设。
在月球与深空探测科学应用中心,嫦娥五号、嫦娥六号月球样品以高纯氮气环境密封保存,体现对样品“原真性”的严格要求。
后续应持续完善样品分发、分析测试、交叉验证与成果共享机制,形成高水平的样品科学体系。
前景:以更高精度观测与更深层次探测,拓展对宇宙规律的理解并服务现实需求 展望未来,随着重大设施不断完善、深空任务持续推进,我国“向极宏观拓展”有望在两个方向实现新的跃升:一方面,在空间环境监测、深空通信与航天安全等领域形成更强的基础支撑能力;另一方面,在宇宙起源、致密天体、银河系结构等基础科学问题上,依托观测设施与样品研究积累,产生更多具有国际影响力的原创成果。
通过工程牵引与科学驱动相结合,相关领域将更好实现“从发现到解释、从数据到规律”的跨越。
探索宇宙的奥秘是人类永恒的追求。
从微观的原子到宏观的星系,从地球到深空,中国科学家正在用实际行动拓展人类认知的边界。
2025年所取得的这一系列突破,不仅彰显了中国科技实力的提升,更重要的是为人类理解宇宙、探索生命起源提供了新的窗口和平台。
站在新的历史起点上,中国将继续向极宏观、极微观、极端条件等科研前沿发力,为推动世界科技进步、增进人类共同福祉做出更大贡献。