空間科學(xué)大數(shù)據(jù)的機遇與挑戰(zhàn)

鄒自明 胡曉彥 熊森林

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 北京 100190

空間科學(xué)覆蓋宏觀和微觀兩大領(lǐng)域，聚焦宇宙和生命的起源與演化、太陽系與人類的關(guān)系等前沿科學(xué)主題，著力解決宇宙演化、暗物質(zhì)與暗能量、黑洞、引力波、太陽活動與空間天氣、地球全球變化、地外生命形成與演化等困擾人類的科學(xué)問題，一般涉及空間天文、太陽物理、空間物理、行星科學(xué)、微重力科學(xué)、空間地球科學(xué)、空間基礎(chǔ)物理和空間生命科學(xué)等分支領(lǐng)域，是具有高度創(chuàng)新導(dǎo)向性和前沿交叉性的學(xué)科領(lǐng)域[1]?？臻g科學(xué)是一門基于數(shù)據(jù)的實驗科學(xué)，以衛(wèi)星等空間飛行器為平臺，結(jié)合地面觀測臺站或大型地基觀測網(wǎng)絡(luò)，獲取大量科學(xué)探測及實驗數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)分析、物理建模、關(guān)聯(lián)挖掘等以數(shù)據(jù)為主線的科學(xué)工作，以期突破人類對自然的認知，促進基礎(chǔ)科學(xué)進步，推動顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并為國家安全帶來強力的科技支撐。

世界強國均對空間科學(xué)給予高度重視和大力支持，設(shè)計規(guī)劃了一系列的空間科學(xué)發(fā)展計劃，如美國的《國家空間天氣戰(zhàn)略》[2]和《全球探索路線圖》[3]、歐洲的《宇宙憧憬 2015—2025》[4]、俄羅斯的《2030 年前航天活動發(fā)展戰(zhàn)略》[5]和我國的《中國空間科學(xué)項目中長期發(fā)展規(guī)劃研究報告（2010—2030）》①中國科學(xué)院空間科學(xué)項目中長期發(fā)展規(guī)劃研究課題組2008年編制。等。在這些戰(zhàn)略規(guī)劃指引下，大科學(xué)裝置、“旗艦”計劃、專項計劃和國際合作計劃等重大空間科學(xué)任務(wù)得以有效推進和實施，科學(xué)數(shù)據(jù)快速積累，科學(xué)成果不斷涌現(xiàn)。

1 空間科學(xué)迎來大數(shù)據(jù)時代

1.1 數(shù)據(jù)體量爆炸式增長

在空間科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的牽引下，空間科學(xué)探測正形成多波段、多信使、鏈網(wǎng)式、天地一體化聯(lián)合探測的新格局。地基方面，東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測子午鏈（簡稱“子午工程”）一期已建成并投入使用[6]，子午工程二期工程也已啟動建設(shè)[7]；以子午工程為基礎(chǔ)，多臺站、鏈網(wǎng)式、多學(xué)科交叉協(xié)同監(jiān)測國際子午圈計劃也正在籌劃中[8]。天基方面，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A 類）“空間科學(xué)”（簡稱“空間科學(xué)先導(dǎo)專項”）成功了發(fā)射“悟空”“SJ-10”“墨子”和“慧眼”4 顆科學(xué)衛(wèi)星，成果斐然[9-13]。空間科學(xué)先導(dǎo)專項二期（2020—2025 年）預(yù)計發(fā)射 GECAM、SVOM、SMILE、ASO-S、EP、EXTP 序列科學(xué)衛(wèi)星。。

系列重大項目成功實施后所帶來直接成果便是科學(xué)數(shù)據(jù)的快速積累，依托于大視場、高分辨率、高靈敏度等新型觀測技術(shù)，空間科學(xué)數(shù)據(jù)采集速率正以指數(shù)形式增長?？臻g科學(xué)先導(dǎo)專項一期 4 顆衛(wèi)星已積累的科學(xué)數(shù)據(jù)超過 200 TB，數(shù)據(jù)種類 2 000 多種，數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)近 200 萬，預(yù)計至任務(wù)結(jié)束時，總數(shù)據(jù)量將超過 420 TB；與一期相比，二期衛(wèi)星任務(wù)有效載荷數(shù)據(jù)量以倍數(shù)提升，日均生產(chǎn)總數(shù)據(jù)量將超過 8 000 GB，到二期任務(wù)末期，數(shù)據(jù)總量將達 52.2 PB。

圖 1 空間先導(dǎo)一期和二期數(shù)據(jù)量估算一期包含 4 顆衛(wèi)星：DAMPE 表示“悟空”，SJ10 表示“SJ-10”，QUESS 表示“墨子”，HXMT 表示“慧眼”。二期包含 6 顆衛(wèi)星：GECAM、SVOM、SMILE、ASO-S、EP、EXTP。本圖數(shù)據(jù)均不考慮衛(wèi)星延長服役的情況

美國國家航空航天局（NASA）空間科學(xué)衛(wèi)星編目②NASA空間科學(xué)衛(wèi)星編目：https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/SpacecraftQuery.jsp。顯示，自 2000 年至今，世界范圍發(fā)射的空間科學(xué)衛(wèi)星達到 674 顆，年平均數(shù)量超過 35 顆。而在 2016 和 2017 年，更是以每年超過 2 倍的數(shù)量在增長（圖 2）。綜合國內(nèi)外空間科學(xué)天、地基平臺的觀測數(shù)據(jù)，空間科學(xué)年均數(shù)據(jù)生產(chǎn)率超過 EB 量級，從數(shù)據(jù)規(guī)模和體量角度來看，空間科學(xué)迎來了大數(shù)據(jù)時代。

1.2 數(shù)據(jù)管理與保存得到重視

重大項目計劃產(chǎn)生的海量科學(xué)數(shù)據(jù)作為國家資源和人類知識庫，應(yīng)進行長期保存和管理，讓科學(xué)家在未來很長一段時間內(nèi)可以深入挖掘數(shù)據(jù)背后的知識。國內(nèi)外紛紛建立空間科學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)中心/系統(tǒng)，實施數(shù)據(jù)的長期保存和質(zhì)量管控。

美國國家航空航天局（NASA）建立了國家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心（National Space Science Data Center，NSSDC）用以保障空間科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)（含空間天文、天文物理、太陽和空間等離子體物理、行星科學(xué)、月球科學(xué)和空間物理）檔案數(shù)據(jù)永久安全和長期可用，并為世界范圍的科學(xué)家提供公開數(shù)據(jù)服務(wù)。截至 2015 年 12 月，僅其所屬的行星數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Planetary Data System，PDS）存儲和管理的火星、月球、金星、水星各等級軌道探測數(shù)據(jù)已超過 947 TB。

歐洲空間天文中心（European Space Astronomy Centre，ESAC）作為歐空局（European Space Agency，ESA）空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心，也對所有歐洲空間天文、太陽系探測、行星科學(xué)、基礎(chǔ)物理等衛(wèi)星任務(wù)產(chǎn)生的科學(xué)檔案數(shù)據(jù)進行了集中管理和存儲。

在空間科學(xué)先導(dǎo)專項支持下，我國也建設(shè)了集科學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)匯集與分發(fā)，數(shù)據(jù)全生命周期質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)存儲、管理與歸檔為一體的空間科學(xué)先導(dǎo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心），有效支撐了“悟空”“SJ-10”“墨子”和“慧眼”衛(wèi)星任務(wù)的實施，促進了衛(wèi)星成果產(chǎn)出，可保障數(shù)據(jù)的永久安全。

1.3 研究范式發(fā)生轉(zhuǎn)變

科學(xué)大數(shù)據(jù)時代的典型特征是研究范式的轉(zhuǎn)變[14]，與傳統(tǒng)基于少量數(shù)據(jù)樣本開展理論分析的科研模式不同，大數(shù)據(jù)時代下的科研人員主要通過對多源、多要素、全樣本空間的大數(shù)據(jù)進行分析，通常結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)技術(shù)，挖掘科學(xué)大數(shù)據(jù)中蘊藏的科學(xué)知識?？臻g科學(xué)領(lǐng)域研究模式也正向數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)變。

作為數(shù)據(jù)驅(qū)動知識發(fā)現(xiàn)的典范，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星——“悟空”的科學(xué)家團隊通過對衛(wèi)星 530 天采集的 28 億份高能宇宙射線數(shù)據(jù)樣本分析，首次找到了電子宇宙線能譜在 ~1 TeV 處的拐點（異常波動），而這個拐點反映著高能電子輻射源的典型加速能力，拐點下降行為對解釋電子宇宙線是否來自暗物質(zhì)起著關(guān)鍵作用[9]。

針對開普勒太空望遠鏡（Kepler space telescope）獲取的海量數(shù)據(jù)，NASA 科學(xué)家利用深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建的機器學(xué)習(xí)模型具備對低信噪比數(shù)據(jù)進行自動系外行星識別能力，模型對開普勒太空望遠鏡數(shù)據(jù)庫 20 萬個目標(biāo)星系數(shù)據(jù)進行自動搜尋，成功從中找到了Kepler-80 g 和 Kepler-90 i 兩顆系外行星[15]。

早在 20 世紀(jì) 90 年代，空間物理學(xué)研究中便開始采用機器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)技術(shù)對衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)進行分析，開展空間天氣研究和預(yù)報[16]。諸如磁層亞暴觸發(fā)識別[17]，太陽活動（日冕物質(zhì)拋射、耀斑）預(yù)測[18,19]和行星際激波預(yù)報[20]等。其中太陽耀斑預(yù)測[19]更是使用 SDO 衛(wèi)星 4 年，超過 5.5 TB 的太陽光球?qū)?、色球?qū)拥葓D像大數(shù)據(jù)作為模型的訓(xùn)練輸入。事實證明，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對非線性空間天氣過程研究和高度復(fù)雜度空間天氣事件預(yù)報具有重要實踐意義，數(shù)據(jù)密集型的研究模式正逐漸發(fā)展成空間物理學(xué)的主流模式。

1.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)和工具蓬勃發(fā)展

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、工具、算法和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺是大數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前均有著長足的發(fā)展。

（1）算法成熟可用。除了上述提及的大數(shù)據(jù)技術(shù)和算法，學(xué)界也發(fā)展了很多其他大數(shù)據(jù)分析與挖掘算法，比如決策樹、貝葉斯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等分類算法，K-means 聚類、層次聚類、基于密度或基于網(wǎng)絡(luò)的聚類等聚類算法，線性回歸、邏輯回歸等預(yù)測算法，以及卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等適用于圖像處理的機器學(xué)習(xí)模型等。這些算法在商業(yè)、城市治理等領(lǐng)域以及生物學(xué)、醫(yī)藥、地學(xué)等學(xué)科中均體現(xiàn)了巨大的潛力，同樣也可被應(yīng)用于空間科學(xué)研究領(lǐng)域。

（2）工具套件化、便捷化。美國分析圖形公司（Analytical Graphics, Inc.，AGI）開發(fā)了“系統(tǒng)工具套件”（system took kit，STK），可為工程師和科學(xué)家提供四維建模、仿真、分析、操作，能對地面、海洋、空氣、空間中的物體展開復(fù)雜的分析，為未來運行在這些環(huán)境中的系統(tǒng)或載荷的性能提供模擬計算和實時評估（圖3）。比利時聯(lián)邦科學(xué)研究開發(fā)的空間環(huán)境信息系統(tǒng)（space environment information system，SPENVIS）是空間環(huán)境與載荷、宇航員相互作用評估綜合軟件，集成了豐富的模式計算、仿真模型以及配套的數(shù)據(jù)分析工具。用戶可通過 Web 訪問 SPENVIS 構(gòu)造模型、定義參數(shù)和執(zhí)行仿真，實現(xiàn)研發(fā)、優(yōu)化、跟蹤和檢測空間飛行器與探測器的性能、工作狀態(tài)、故障，預(yù)測空間環(huán)境及其影響。

圖 3 “系統(tǒng)工具套件”（STK）仿真示意圖

（3）服務(wù)系統(tǒng)集成化、融合化。NASA 戈達德飛行中心（GSFC）建立的協(xié)同數(shù)據(jù)分析網(wǎng)（CDA Web）匯集了 1992 年至今國際上近乎所有衛(wèi)星任務(wù)所產(chǎn)生的探測數(shù)據(jù)，以及部分地面站網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)了一站式的科學(xué)數(shù)據(jù)查詢、物理量抽取、可視化繪制、下載和在線分析功能，是空間科學(xué)領(lǐng)域世界上應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。NASA 建立的網(wǎng)頁建模目錄和建模檔案庫（CCMC）集成了大量的可計算模型，如大氣風(fēng)場模型、電離層電子密度模型、太陽與行星際空間模型、星型（金星、火星、木星）模型?，F(xiàn)有模型基本涵蓋了整個空間物理領(lǐng)域的模式需求，可為用戶提供模型在線計算和可視化分析，支持空間物理研究與空間天氣預(yù)報。日地空間系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（STAR-Network）[21]是國內(nèi)發(fā)展的集 IT 基礎(chǔ)設(shè)施、多要素空間科學(xué)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析工具套件和空間天氣模式于一體的空間科學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，具備空間科學(xué)任務(wù)支持及科研創(chuàng)新活動服務(wù)能力。

1.5 空間大數(shù)據(jù)智能應(yīng)用趨勢明顯

面向智能應(yīng)用的新科學(xué)概念正在形成。例如，魏奉思院士提出“數(shù)字空間”戰(zhàn)略[22]，以空間科學(xué)天、地基觀測數(shù)據(jù)為驅(qū)動，以科學(xué)認知為依據(jù)，以云計算基礎(chǔ)設(shè)施及空間大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)為手段，打造集空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用與空間服務(wù)為一體的重大空間基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)字化呈現(xiàn)真實宇宙空間時空要素變化，開啟應(yīng)對空間天氣災(zāi)害，增強衛(wèi)星應(yīng)用能力，服務(wù)開拓空間新能源、新通信、新交通、新制造、新環(huán)保等戰(zhàn)略經(jīng)濟新領(lǐng)域。在新科學(xué)概念牽引下，高維時空離散技術(shù)[23]、智能融合數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用技術(shù)[24]等技術(shù)也取得了重要進展。

1.6 空間大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)正在形成

在上述空間科學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢下，空間科學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)逐漸形成。開源社區(qū)遍地開花，例如空間天文領(lǐng)域科學(xué)家組織了 Astropy、Openastronomy 等開源社區(qū)系統(tǒng)，也組建了天文圈、AstroIDL、 AstroTex 等大量交流群組。學(xué)術(shù)交流活動呈現(xiàn)欣欣向榮的景象，有 BiDS（Big Data for Space）等空間科學(xué)領(lǐng)域?qū)ｉT的大數(shù)據(jù)研討會，也有美國地球物理聯(lián)合會（AGU） 等國際頂級學(xué)術(shù)會議針對數(shù)據(jù)科學(xué)等方向設(shè)立的分會，我國自 2014 年開始組織的科學(xué)數(shù)據(jù)大會也為國內(nèi)各學(xué)科大數(shù)據(jù)研究者們提供了交流、展示與研討的機會。空間科學(xué)大數(shù)據(jù)研究網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模，國內(nèi)外相關(guān)科研機構(gòu)與高校的團隊針對數(shù)據(jù)開放共享、數(shù)據(jù)管理保存、工具研發(fā)、智能應(yīng)用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等研究熱點開展了大量工作，并積極響應(yīng)科學(xué)數(shù)據(jù)出版等倡議，共同為打造良好的學(xué)科大數(shù)據(jù)生態(tài)不懈努力。

2 空間科學(xué)大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)與發(fā)展機遇

空間科學(xué)大數(shù)據(jù)正呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展趨勢，取得了一系列可觀的研究與建設(shè)成果，為空間科學(xué)發(fā)展帶來了新的契機。同時我們也需要看到，由于缺乏面向領(lǐng)域大數(shù)據(jù)發(fā)展的頂層規(guī)劃，以及學(xué)科社區(qū)對大數(shù)據(jù)發(fā)展的認知和信心不足等原因，我國空間科學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)展也面臨諸多瓶頸與挑戰(zhàn)，總體呈現(xiàn)挑戰(zhàn)與機遇并存態(tài)勢，下面從 5 個方面闡述。

2.1 數(shù)據(jù)開放共享面臨挑戰(zhàn)與機遇

國內(nèi)空間科學(xué)數(shù)據(jù)在機構(gòu)間、項目間的流動性不足，普遍存在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一、數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊的問題，且缺少良好的數(shù)據(jù)共享機制與服務(wù)平臺，阻礙了科研創(chuàng)新工作的進一步開展。正值國家出臺《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》的大好時機，應(yīng)著力提升科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享理念，從數(shù)據(jù)開放性、規(guī)范性、安全性角度考慮，研究合適的空間科學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與共享規(guī)范，實現(xiàn)空間科學(xué)數(shù)據(jù)的整合交匯與開放交流，促進高價值科學(xué)數(shù)據(jù)的充分共享和使用。

2.2 大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施面臨挑戰(zhàn)與機遇

與高能物理、生物醫(yī)藥等學(xué)科相比，目前國內(nèi)空間科學(xué)領(lǐng)域的傳輸網(wǎng)絡(luò)、計算資源、應(yīng)用軟件和算法工具等大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展相對滯后，沒有長期規(guī)劃，缺乏頂層設(shè)計，且基礎(chǔ)能力相對薄弱、分散，導(dǎo)致國家對空間科學(xué)領(lǐng)域的支持力度不足。例如，特定的專業(yè)模型與算法向公共超算資源部署存在困難，傳輸網(wǎng)絡(luò)問題（速率、限制）使科學(xué)數(shù)據(jù)訪問、交換受到限制等。

因此，應(yīng)重視大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施長期規(guī)劃，加強頂層設(shè)計，合理布局建設(shè)，有針對性地增強空間科學(xué)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施能力。例如，通過建設(shè)必要的國際數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、打造面向空間科學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)需求的公共計算環(huán)境等，匹配和緩解未來空間科學(xué)重大任務(wù)和創(chuàng)新研究活動的巨大壓力。同時，通過政策引導(dǎo)以及增加虛擬化設(shè)施、增強虛擬化資源調(diào)度能力，使盡可能多的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)聯(lián)合共享。

2.3 數(shù)據(jù)長期安全面臨挑戰(zhàn)與機遇

目前，國內(nèi)的空間科學(xué)數(shù)據(jù)資源主要由科研機構(gòu)或項目部門各自保存，在日常管理中更重視數(shù)據(jù)使用的便捷性，而數(shù)據(jù)長期安全的保障能力相對不足。應(yīng)充分結(jié)合重大任務(wù)開展數(shù)據(jù)活動過程域管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)活動全生命周期的規(guī)范化管理，通過全面的質(zhì)量控制方案保障數(shù)據(jù)的科學(xué)性與可靠性，在此基礎(chǔ)上充分利用先進的科學(xué)數(shù)據(jù)管理與災(zāi)備技術(shù)，保障科學(xué)數(shù)據(jù)的永久安全和長期可用。

2.4 顛覆性領(lǐng)域大數(shù)據(jù)管理、分析與應(yīng)用技術(shù)亟待突破

數(shù)據(jù)密集型知識發(fā)現(xiàn)和智能融合應(yīng)用平臺建設(shè)對領(lǐng)域大數(shù)據(jù)管理、分析與應(yīng)用技術(shù)需求急迫，但現(xiàn)狀是傳統(tǒng)科研團體對大數(shù)據(jù)助力科研產(chǎn)出缺乏重視，同時針對領(lǐng)域?qū)I(yè)算法與軟件投入力度較小，自主研發(fā)能力相對薄弱，導(dǎo)致顛覆性新技術(shù)積累不足。應(yīng)加大在大科學(xué)任務(wù)、大科學(xué)裝置中大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的投入，并借鑒美國 EarthCube、ROSES 等發(fā)展行動計劃，在我國設(shè)立空間科學(xué)大數(shù)據(jù)技術(shù)研究基金，長期支持空間科學(xué)大數(shù)據(jù)先進技術(shù)的發(fā)展。

2.5 研究應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)迎來新機遇

鑒于此，我們應(yīng)積極響應(yīng)國家號召，抓住空間科學(xué)發(fā)展的良好態(tài)勢，利用好重大空間科學(xué)項目實施的關(guān)鍵契機，建立國家級空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心，組建創(chuàng)新交叉人才隊伍，共同發(fā)展空間科學(xué)大數(shù)據(jù)開源社區(qū)，使這些社區(qū)成為創(chuàng)新工場，不斷為空間科學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)展提供新的思路。研發(fā)面向領(lǐng)域的專用算法與應(yīng)用工具，彌補我國空間科學(xué)大數(shù)據(jù)自主創(chuàng)新能力不足的狀況，促進空間科學(xué)大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用生態(tài)良性發(fā)展。

3 結(jié)語

受益于黨和國家的高度重視，中國空間科學(xué)事業(yè)發(fā)展迅猛，空間科學(xué)長遠發(fā)展規(guī)劃布局合理，空間科學(xué)迎來了大數(shù)據(jù)時代。大數(shù)據(jù)思潮下，空間科學(xué)發(fā)展呈現(xiàn)了嶄新的局面，我們應(yīng)抓住空間科學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)展的趨勢與機遇，在數(shù)據(jù)開放共享、數(shù)據(jù)存儲管理、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施布局、大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)突破與研究應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等各個方面全面發(fā)力，將我國空間科學(xué)、空間技術(shù)與空間應(yīng)用推向新的高度。

Challenges and Opportunities of Big Data in Space Science

ZOU Ziming

*HU Xiaoyan XIONG Senlin
（National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China）

AbstractSpace science is a discipline with high innovation orientation and frontier intersection. Countries all over the world attach great importance to it and have promoted a series of strategic planning and major programs. The age of big data in space science has arrived. In this study, the main trends of big data development in space science are expounded. Specifically, space scientific data volumes are exploding, data storage and management are valued, the scientific research paradigm is shifting, big data technology and tools are booming, the intelligent application is budding and a benign research ecosystem of big data has been formed. Based on the development requirements and national strategic planning, this study analyzes the specific challenges and development opportunities of big data in space science. An all-out efforts should be made, from the perspectives of data sharing, data long-term storage, big data infrastructure construction, disruptive technologies breakthrough and research ecosystem construction, to promote the open and sharing of scientific data, to expand intellectual innovation and scientific and technological output, and to create a new era for the development of space science.

Keywordsspace science, scientific big data, planning proposal

*Corresponding author