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太阳动力学天文台SDO的远紫外太阳耀斑图像。 |
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从天空用多光谱技术观测的地球表面。 |
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日本Solar-B卫星拍摄的太阳日食图像。 |
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ESA的herschel红外亚毫米波望远镜。 |
顾逸东院士:空间研究不能重技术轻科学
“我们不重视空间科学的时间太长了,要改变重技术轻科学的状况。”顾逸东院士日前在中国科学院技术科学部召开的“我国空间科学 发展战略”科学技术前沿论坛上如是说。论坛上,十几位院士和近百位科学家共同分析了空间科学的国际现状、成就和趋势,讨论了我国面临的挑战和机遇,针对我 国空间科学发展战略和政策提出了建议。
航天大国,却是空间科学小国
空间(航天)领域包括空间科学、空间应用和空间技术三个相互联系紧密又互不相同的主要方面。这三个方面不可替代、相辅相成。但长期以来,我国对空间科学不够重视,顾逸东院士说:“我们不重视空间科学的时间太长了,要改变重技术轻科学的状况。”
至今我国空间科学尚无被国际同行公认的突出成就。我国空间科学规模小,投入少,只发射过少量科学卫星,进行了约100项空间实验。而国外空间机 构中空间科学预算占比普遍为20%-30%,完成了约5000项空间实验,我国无论投入还是比例尚无法相比。目前全世界有92颗科学卫星在轨运行,约占卫 星总数的10%;但我国的100多颗卫星中没有一颗科学卫星。统计表明12年来我国空间科学论文数(SCI检索)排名世界第七,但影响力远低于世界平均水 平。
与此同时,国际空间科学却在不断发展着。顾逸东说:“几十年来,国际上实施了几十项大型空间科学计划,在发射的6000个空间飞行器中,专门从 事空间科学研究的卫星和深空探测器约700颗,除军用卫星外占20%以上,建造了空间实验室、空间站等综合研究设施,开展了数千项空间科学实验”。如发现 了太阳风和地球辐射带,发现了地球极区臭氧洞,发现了火星上的甲烷和水冰,发现了黑洞/中子星等致密天体,精细测定了宇宙微波背景辐射和宇宙年龄,推动建 立了恒星结构演化、宇宙大爆炸模型理论,发现了微重力下生物、流动、燃烧和材料制备过程中的许多新现象和规律,验证了广义相对论一些重要效应,等等。这类 革命性的发现源源不断,有些领域有如井喷,全面更新了对太阳系、天体、宇宙和地球的认知,深刻地改变了人类的宇宙观和自然观,在科学发展史上具有划时代意 义。1971年以来,有五项诺贝尔奖授予与空间科学直接相关的科学家。
各国制定了雄心勃勃的空间科学规划。国际空间站进入科学研究高峰期,今后十年国际上计划发射50多颗科学卫星,科学目标更趋集中,酝酿着对物理学、生命科学、宇宙科学和地球科学研究的重大突破,预示新一轮的科学革命或许正在孕育之中。
空间科学具有重要战略意义
顾逸东认为,空间科学具有非常重要的战略意义。首先,它是基础前沿研究重点突破口。空间科学涉及几乎全部自然科学前沿,“宇宙中只有5%的天体 和星际物质是现有理论可以解释的,其余95%是我们完全不了解的暗物质和暗能量等,令人震惊,在挑战物理学的底线”,顾逸东说。还有地外生命和生命起源研 究将突破现有认知,微重力物理科学研究另辟蹊径,对物理规律和物理理论将产生重大影响;宇宙中存在地球上无法比拟的超高能量、超高密度、超强磁场等极端条 件,将宇观(宇宙)和微观(基本粒子)研究融合起来,有助于探究物质世界的本源。空间科学的诸多发现仅是广袤深邃自然奥秘的冰山一角,是探索和发现的无尽 源泉。
基础研究是科学之本、技术之源。大部分科学知识可以获得,而研究发现的能力不可替代。“有许多问题我们知其然而不知其所以然,基础研究不强成为我国高技术发展和经济转型的瓶颈”,顾逸东说。
其次,空间科学对促进经济和社会发展有重要意义。空间地球科学,太阳物理和空间天气对人类社会发展,对空间活动、地面设施安全有重要贡献;空间 生命科学将获得创新的生物材料、药物和医疗技术;微重力科学将对材料加工过程、节能减排、空天动力推进技术、量子信息技术和高精度时频应用等发挥重要作 用。
最后,空间科学是航空技术和应用发展的基石。我国已经成为航天大国,却是空间科学小国。发展空间科学将改变不平衡状态,为我国航天事业注入新的活力,推动航天事业的跨越发展。
空间科学期待跨越发展
顾逸东说,经过中科院学部组织多位院士专家讨论,认为我国具备在空间科学实施突破的基本条件和历史机遇,建议将空间科学的跨越发展作为今后我国 基础科学和航天领域研究的主要突破口之一。我们的战略目标是经过15-20年的努力,使我国空间科学整体跨上新台阶,进入世界先进行列;努力在若干重点领 域取得有重大影响的领先科学发现;使我国成为国际上有重大影响的空间科学大国。
顾逸东表示,我国已批准实施载人空间站工程,将成为21世纪30年代中后期唯一在轨空间站,是发展空间科学难得的历史机遇;探月三期工程和酝酿 的深空探测计划为月球和行星科学研究提供重要机遇;中科院先导专项科学卫星计划已经确定并正在研制四颗科学卫星;我国空间工程技术实力显著提升,为发展空 间科学提供了强大的技术支撑。“我国科技发展到今天,特别需要世界前沿水平的重大突破”,顾逸东表示。
针对当前存在的体制机制问题,顾逸东建议首先需要理顺国家对空间科学的领导管理体制,制定国家空间科学发展中远期规划和实施计划,长远谋划、科 学决策,改变“一事一报”,不得已“上书陈情”的情况。与之配合,应为空间科学单独建立稳定的经费预算,在民用航天和航天专项中空间科学应保证合理比例, 体现支持政策。要形成空间科学项目经费支持体系,由国家各部门按分工分别支持从科学概念提出、理论方法研究,项目预研、工程研制、条件保障,一直到数据分 析、成果产出、技术转化的全过程。
“关键是发展理念的转变,重视具有长远性、基础性和战略性的空间科学,从政策、体制机制、国际合作、队伍培养、教育普及各方面做好顶层设计,加大改革的力度。”顾逸东最后说。
(来源:《 光明日报 》)