科學家提出探索太空的未來方式

　　中國科學院院士、中國引力波探測“空間太極計劃”首席科學家、中國科學院大學副校長吳岳良應邀與新加坡南洋理工大學教授徐淑巖團隊以及美國、日本和澳大利亞的同事聯合在《自然》（Nature 562,185-187,2018）雜志上發表評論文章“Explore space using swarms of tiny satellites”。文章的中文版《衛星的未來》作為自然新聞在《環球科學》（Scientific American）上刊發。文章認為，沙粒大小的計算機、自修復材料以及衛星星座將會重新界定人類太空探索之旅。

　　文章指出，太空探索不僅是科學研究的一個重要前沿領域，太空活動已經成為一個巨大的產業，但現有的技術和觀念已遠遠不能適應其發展的步伐。為滿足人類探索太空的愿望和目標，需從三個方面進行突破。

　　首先，衛星和飛行器需向微型化方向發展。設備體積越小，運行所需的能源就越少，重量就越輕，發射所需的費用就會降低。以至于可把成千上萬個“毫微微衛星”作為一個網絡系統來運行。同時，需制定一個標準化的微型衛星設計方案，來加快其研發、生產及投入使用的速度，降低成本，并開發相應的“微型火箭”。主動型衛星還需研發穩定性高的微推進系統。

　　其次，衛星和飛行器需向長壽命目標發展。太空技術的使用壽命對于開發月球和火星至關重要。為了大幅延長衛星和飛行器的使用壽命，有必要讓它們像燈塔水母那樣具有重復再生能力，搭建完全自修復的太空平臺，包括推進系統、發電站、生命保障系統和科學儀器設備。這些都需重大突破和新的工作方式。

　　最后，衛星和飛行器需向網絡化方式發展。通過大量微型衛星集群運行，從而實現多種功能，包括自組織、可變形性、自學習和同時感知大范圍空間的能力，以便能像人工智能一樣長時間地運作。文章列舉了SpaceX公司的計劃，該公司將在2025年左右發射12000顆小型衛星來建立天基互聯網“星鏈”。

　　文章進一步指出，要實現衛星和飛行器的微型化、長壽命、網絡化等探索太空的未來方式，讓成千上萬顆微型衛星組成的衛星星座像神經網絡一樣運作，需要先進材料科學、機器人科學、航天推進技術、人工智能和相關應用基礎研究等不同領域的研究者通力合作。同時，也需要政策和法律的支持，包括建立一個運行大型星座的國際法律框架。

　　中國引力波探測“空間太極計劃”是由間距約為三百萬公里的正三角形衛星編隊組成的衛星星座，以太陽為中心落后或超前地球約二十度進行繞轉，瞄準中低頻段引力波進行探測和研究。此衛星星座將構成一個與實驗設備一體化的超靜超穩衛星平臺，采用高精度星間激光干涉測距技術、連續可調的微推進技術和無拖曳航天技術，超高精度和穩定性的精密測量儀器和裝置，包括超穩激光器、相位計、望遠鏡、時鐘和溫控，超低熱膨脹系數和超微形變材料。空間引力波探測計劃涉及學科領域廣泛，包括物理學、天文學、空間科學、材料科學、光學、精密測量、航天技術和導航等。中國引力波探測“空間太極計劃”將在2025年前后發射關鍵技術實驗雙星，驗證空間關鍵技術，其背景型號項目已獲中科院“空間科學（二期）”戰略性先導科技專項的立項支持。計劃在2033年發射三星衛星星座，展開空間引力波探測實驗，深入探索和認知宇宙。