我國行星物理學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

戎昭金 崔 峻 何 飛 孔大力 張金海 鄒 鴻 李力剛 堯中華 魏 勇,2 萬衛(wèi)星

1 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國科學(xué)院地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100029

2 中國科學(xué)院大學(xué) 地球與行星科學(xué)學(xué)院 北京 100049

3 中國科學(xué)院國家天文臺 北京 100012

4 中山大學(xué) 珠海 519082

5 中國科學(xué)院上海天文臺 上海 200030

6 北京大學(xué) 北京 100871

“我們是誰？我們從哪兒來？又將向何處去？”是關(guān)系到科學(xué)、宗教、哲學(xué)、人文、環(huán)境等多方面的終極問題。

對于這些問題，不可避免要首先回答：地球?yàn)槭裁词且司拥模吭谧匀粸?zāi)害和極端天氣事件頻現(xiàn)的今天，準(zhǔn)確回答這個(gè)問題不僅有助于我們認(rèn)識和保護(hù)美麗地球家園，而且面對當(dāng)前國際日趨激烈的環(huán)境與資源競爭，從本質(zhì)上認(rèn)識這個(gè)問題也能為我國贏取國際話語權(quán)提供重要科學(xué)依據(jù)。

如何認(rèn)識地球？傳統(tǒng)的地球科學(xué)研究已經(jīng)發(fā)展了 100 多年。從大陸漂移到造山運(yùn)動(dòng)，從海底擴(kuò)張到板塊構(gòu)造，從發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)到探索地球外層空間，人類對地球的認(rèn)識已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。近半個(gè)世紀(jì)以來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是航天科技的飛躍發(fā)展，人類在探索太空的道路上快速前進(jìn)，并逐漸意識到，僅僅從地球本身出發(fā)去認(rèn)識地球過去幾十億年間的滄海桑田是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。太陽系內(nèi)各大行星被認(rèn)為具有相同的宇宙起源，但現(xiàn)今的行星環(huán)境卻大相徑庭。因此，唯有對比其他行星，方能更本質(zhì)地認(rèn)識地球宜居環(huán)境的形成[1]。在此背景下，國際上近些年逐漸形成了一門多學(xué)科交叉的新學(xué)科研究方向——行星物理學(xué)，以研究圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的一切天體（如行星、矮行星、天然衛(wèi)星、小行星和彗星等）的圈層環(huán)境和變化規(guī)律[2,3]（包括太空環(huán)境、大氣環(huán)境、表面環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等）。

行星物理學(xué)與人類生存發(fā)展密切相關(guān)，它不僅是當(dāng)前人類探索宇宙奧秘、尋找生命起源的前沿陣地，也是引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)重大科技突破的熱點(diǎn)方向。行星物理學(xué)在國家發(fā)展中正發(fā)揮著越來越重要的作用，正成為世界強(qiáng)國高度重視和大力支持的重要學(xué)科方向。

本文將詳細(xì)介紹我國行星物理學(xué)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，并結(jié)合我國深空探測計(jì)劃和國際行星科學(xué)的發(fā)展趨勢，分析行星物理學(xué)與傳統(tǒng)地球物理學(xué)及我國未來深空探測任務(wù)的相互關(guān)系，指出未來我國行星物理學(xué)的主要發(fā)展方向，并對學(xué)科未來發(fā)展給予建議。

1 國際背景和現(xiàn)狀：如火如荼

自1957 年第一顆人造衛(wèi)星上天以來，人類將認(rèn)識世界、改造世界的腳步踏向了地球之外。60 多年來，人類向宇宙空間發(fā)射了上百顆各類行星探測飛船，對太陽系各大行星、小行星、衛(wèi)星、彗星等天體開展了各式各樣的探測，如“信使號”水星探測計(jì)劃、“MAVEN”火星探測計(jì)劃、“羅塞塔”彗星探測計(jì)劃、“朱諾”木星探測計(jì)劃和“卡西尼”土星探測計(jì)劃等。

當(dāng)前國際行星科學(xué)探測方興未艾。未來還將陸續(xù)有“JUICE”木星計(jì)劃、“BepiColombo”水星計(jì)劃、小行星采樣返回計(jì)劃、月球基地建設(shè)等。除美國、歐盟、俄羅斯和日本外，印度也開展過對月球和火星的探測。行星科學(xué)探測，也引起許多非傳統(tǒng)航天大國的重視。例如，以色列現(xiàn)已開展了對月探測①新華網(wǎng). 以總理：“創(chuàng)世紀(jì)”號探月是以色列“巨大的進(jìn)步”. [2019-02-23]. http://www.xinhuanet.com/world/2019-02/23/c_1124153801.htm.，而阿聯(lián)酋、韓國等國目前也在積極推進(jìn)火星的探測計(jì)劃[4,5]。

伴隨著飛船不斷探測，越來越多的行星“樣本”展現(xiàn)出了豐富多彩的大千世界。從行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)到外部太空環(huán)境；從行星的形狀、大小、運(yùn)動(dòng)等宏觀性質(zhì)到行星的表面化學(xué)、粒子逃逸、磁能釋放等微觀物理過程；從極光、閃電、內(nèi)部物質(zhì)噴發(fā)（包括火山）等短時(shí)間尺度過程到行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境形成演化的長期過程；從行星環(huán)境變遷到生命在宇宙中的起源、演化和可能的星際傳播……人們對行星的不同圈層環(huán)境、不同時(shí)空尺度的物理過程，以及對生命演化等的認(rèn)識也越來越深入。

對行星的探測，讓人們意識到，若想深入認(rèn)識并理解地球的演變和宜居環(huán)境的形成，唯有對多“樣本”的行星作廣泛深入的比較研究。而僅依賴傳統(tǒng)地球物理學(xué)已然很難滿足當(dāng)下對行星比較研究的需求，現(xiàn)今更需要的是一門能融合地球物理學(xué)、空間科學(xué)、大氣科學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科，并能對行星開展綜合性比較研究的新型學(xué)科[6,7]。在此背景下，作為行星科學(xué)的重要研究方向之一，一門以研究包括行星空間環(huán)境、大氣環(huán)境、表面環(huán)境及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等在內(nèi)的行星多圈層物理過程的新興交叉學(xué)科——行星物理學(xué)，近些年來在國際上正迅速形成和發(fā)展起來[3]。

行星物理學(xué)的形成和發(fā)展也是行星探測計(jì)劃的必然需求。美蘇爭霸時(shí)期的行星探測計(jì)劃，主要以滿足太空競賽和政治需求為主。隨著行星探測技術(shù)的成熟，人們愈來愈依賴于具體科學(xué)目標(biāo)來牽引行星探測計(jì)劃，行星探測也不再是簡單地“看一看，探一探”。近些年來，美國、歐盟、日本和印度所發(fā)起的一系列重大行星探測計(jì)劃都具有非常明確的科學(xué)目標(biāo)。例如，日本已經(jīng)發(fā)射了以研究金星大氣為主要科學(xué)目標(biāo)的“拂曉”號探測飛船（2010 年發(fā)射）。而印度，2008 年發(fā)射了“錢德拉揚(yáng)-1 號”（Chandrayaan-1）月球探測飛船，用以尋找月球表層和淺表層里的水；2013 年又發(fā)射了“曼加里安”號（Mangalyaan）火星探測飛船以研究火星大氣的成分和動(dòng)力學(xué)過程。這些科學(xué)目標(biāo)明確的探測計(jì)劃，不僅推動(dòng)了行星物理學(xué)研究的快速發(fā)展，而且對行星物理學(xué)的知識和人才也提出了更高需求。

行星物理學(xué)目前使用的探測手段，不僅有多種地空光學(xué)遙感、飛船近距離繞飛探測，也有巡視車在行星表面的巡視探測和地震儀對行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的測量。這些探測手段，一方面促進(jìn)各種尖端技術(shù)的快速發(fā)展（如各種極端物理?xiàng)l件下高性能儀器的研發(fā)、超遠(yuǎn)距離通訊、定位等），另一方面也能夠帶動(dòng)各類基礎(chǔ)、前沿科學(xué)研究（包括實(shí)驗(yàn)室物理模擬、高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等）。對保障國家航天活動(dòng)、深空探測工程，以及尋找地外資源、地外生命等，都有不可估量的作用?？梢哉f，行星物理學(xué)的研究和發(fā)展不僅已成為當(dāng)前世界各國綜合國力的角力場，也正成為衡量國家未來可持續(xù)綜合發(fā)展能力的重要指標(biāo)。

行星物理學(xué)雖是新興學(xué)科，但目前很多國際知名大學(xué)都已設(shè)有比較完善的行星物理學(xué)相關(guān)專業(yè)、教學(xué)課程體系（表 1）和學(xué)位點(diǎn)，為美歐各國的行星科學(xué)研究和深空戰(zhàn)略發(fā)展，培養(yǎng)和儲備了大量科技人才。

2 國內(nèi)現(xiàn)狀：起步晚，起點(diǎn)高

2.1 傳統(tǒng)學(xué)科遇瓶頸

地球科學(xué)是以地球系統(tǒng)（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(tǒng)學(xué)科。經(jīng)多年發(fā)展，無論國際還是國內(nèi)，地球科學(xué)的學(xué)科門類設(shè)置已比較齊全，人才隊(duì)伍已具備相當(dāng)規(guī)模，基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，學(xué)科也已發(fā)展到一定成熟階段。學(xué)科成熟，一方面表現(xiàn)為人們已取得了一系列重大而深入的科學(xué)認(rèn)識，如提出大陸漂移假說和板塊理論，發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)，以及發(fā)現(xiàn)地球電離層和空間輻射帶等。另一方面，地球科學(xué)的研究成果和技術(shù)手段在資源勘探、自然災(zāi)害的預(yù)測防范、環(huán)境保護(hù)、考古、地球空間安全保障、軍事國防等方面都取得了廣泛應(yīng)用。

然而學(xué)科的成熟，也意味著瓶頸——繼續(xù)取得重大原創(chuàng)突破已變得十分困難。而突破困難的關(guān)鍵很大程度上取決于對地球未知區(qū)域的探測。所以，當(dāng)前地球科學(xué)的前沿突破點(diǎn)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(shí)現(xiàn)“三深”探測，方有可能取得進(jìn)一步的突破[8]。

表1 國外一些大學(xué)已開設(shè)行星物理學(xué)相關(guān)課程的情況

2.2 深空探測是關(guān)鍵突破點(diǎn)

“上天容易入地難”。相比“深地”“深?！?，人類駛?cè)搿吧羁铡毕鄬θ菀讓?shí)現(xiàn)。

1970 年，我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”成功發(fā)射，我國成為繼美國、蘇聯(lián)、法國、日本等國之后，第 5 個(gè)能制造和發(fā)射人造衛(wèi)星的國家。但在這之后的相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，我國卻并沒有專門開展空間科學(xué)探測的衛(wèi)星。經(jīng)多次討論，我國于 1997 年初提出了“地球空間雙星探測計(jì)劃”（以下簡稱“雙星計(jì)劃”）[9,10]?！半p星計(jì)劃”包括兩顆科學(xué)衛(wèi)星，分別于 2003 年 12 月和 2004 年 7 月順利發(fā)射?！半p星計(jì)劃”的成功實(shí)施，標(biāo)志著我國具備了獨(dú)立開展太空科學(xué)探測研究的能力。“雙星計(jì)劃”顯著提高了我國在空間科學(xué)領(lǐng)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(xué)探測儀器、衛(wèi)星和火箭技術(shù)的研制水平，而且也培養(yǎng)了一支高水平的科研隊(duì)伍。

在“雙星計(jì)劃”成功實(shí)施的基礎(chǔ)上，我國于 2007 年10月24日成功發(fā)射了“嫦娥 1 號”探月衛(wèi)星。至 2018 年年底，我國又相繼成功發(fā)射了“嫦娥2、3、4 號”探月探測器?！版隙鸸こ獭钡某晒?shí)施標(biāo)志著我國具備了開展地外天體探測的能力[11]。繼“嫦娥工程”后，我國還將于 2020 年以后陸續(xù)發(fā)射以火星、近地小行星和木星為目標(biāo)的探測飛船[12]②新華網(wǎng). 中國將探測更遠(yuǎn)深空瞄準(zhǔn)火星、小行星和木星. [2017-03-01]. http://www.xinhuanet.com//politics/2017lh/2017-03/01/c_1120552610.htm.。

2011 年，我國與俄羅斯合作發(fā)射了我國第一顆火星探測器——“螢火一號”。盡管發(fā)射任務(wù)失敗，但也積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)③中國新聞網(wǎng). 中國“螢火一號”火星探測器搭載俄火箭發(fā)射升空. [2011-11-09]. http://www.chinanews.com/gn/2011/11-09/3446843.shtml.。

2.3 國家戰(zhàn)略需求

與美歐相比，我國行星科學(xué)研究雖基礎(chǔ)薄、起步晚，但起點(diǎn)高。

“嫦娥工程”的成功實(shí)施，以及即將啟航的火星探測任務(wù)，均彰顯了國家大力發(fā)展深空探測和行星科學(xué)研究的戰(zhàn)略決心?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020 年）》中明確提出要“加快發(fā)展空天和海洋技術(shù)”；國家《十三五規(guī)劃綱要》中提到要“加強(qiáng)深海、深地、深空、深藍(lán)等領(lǐng)域的戰(zhàn)略高技術(shù)部署”④新華網(wǎng). 中國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要（全文）. [2016-03-17].http://www.xinhuanet.com//politics/2016lh/2016-03/17/c_1118366322_21.htm.。從這些近年發(fā)布的規(guī)劃，均可看出國家對深空探測的戰(zhàn)略需求，這對行星科學(xué)人才培養(yǎng)、行星科學(xué)研究都提出了更高的要求。

2019 年 2 月20日，習(xí)近平總書記會見中國探月工程“嫦娥 4 號”任務(wù)代表，強(qiáng)調(diào)“星空浩瀚無比，探索永無止境”。他鼓勵(lì)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(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體貢獻(xiàn)更多中國智慧、中國方案、中國力量⑤人民網(wǎng)-中國共產(chǎn)黨新聞網(wǎng). 習(xí)近平談航天：星空浩瀚無比，探索永無止境. [2019-02-21]. http://cpc.people.com.cn/n1/2019/0221/c164113-30852331.html.。

那么，我們該如何貢獻(xiàn)我們的智慧、方案和力量？

2.4 我國行星物理學(xué)現(xiàn)狀

（1）發(fā)展勢頭可喜。近年來，隨著我國深空探測事業(yè)的穩(wěn)步推進(jìn)，以及受國外如火如荼的行星科學(xué)研究的影響，行星科學(xué)研究在我國也有了迅猛發(fā)展。我國一些研究機(jī)構(gòu)和高校已經(jīng)開始陸續(xù)開展行星科學(xué)的研究工作（表 2），初步培養(yǎng)出了一支有國際影響力的行星物理學(xué)年輕隊(duì)伍，取得了一系列科研成果，其中還不乏一些發(fā)表于包括《科學(xué)》《美國科學(xué)院院刊》《自然-通訊》《自然-天文》等國際頂尖期刊上的重要成果。此外，還初步摸索出了一套行之有效的行星物理學(xué)學(xué)科建設(shè)方案。例如，依托中國科學(xué)院地球與行星物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立了“中國地球物理學(xué)會行星物理專業(yè)委員會”機(jī)構(gòu)，創(chuàng)辦了我國第一份行星科學(xué)英文期刊——Earth and Planetary Physics。中國科學(xué)院大學(xué)還率先自主設(shè)立了“行星科學(xué)”一級學(xué)科，正積極推進(jìn)行星物理學(xué)的學(xué)科建設(shè)⑥中國科學(xué)院大學(xué)新聞網(wǎng). 國科大召開第四屆學(xué)位評定委員會第11次會議. [2019-01-11]. http://news.ucas.ac.cn/index.php/ywsd/489922.。目前，圍繞我國“嫦娥工程”及 2020 火星探測計(jì)劃，我國相關(guān)行星科研團(tuán)隊(duì)正展開緊鑼密鼓的科研工作，為國家的深空探測任務(wù)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。

（2）國際合作更加緊密。我國行星科學(xué)研究起步晚，要想早日趕上國際先進(jìn)水平，是離不開緊密國際合作的。早在“雙星計(jì)劃”實(shí)施期間，我國空間科學(xué)家團(tuán)隊(duì)同歐洲航天局就有過成功的國際合作基礎(chǔ)。隨著近年來我國深空探測的飛速發(fā)展，以及國家對深空探測的大力支持，不少國際行星研究機(jī)構(gòu)紛紛來華主動(dòng)尋求合作。例如，我國“嫦娥 4 號”搭載了荷蘭、德國、瑞典、沙特阿拉伯等國的多臺科研儀器⑦新華網(wǎng). 專訪：“嫦娥四號落月是重要的里程碑”——訪嫦娥四號瑞典科學(xué)載荷項(xiàng)目負(fù)責(zé)人. [2019-01-03]. http://m.xinhuanet.com/2019-01/03/c_1123944817.htm.。目前，我國行星物理科研團(tuán)隊(duì)已同歐洲航天局、瑞典空間物理研究所、德國馬普太陽系研究所、比利時(shí)列日大學(xué)、英國利茲大學(xué)、法國空間天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室等多家國際行星科研機(jī)構(gòu)建立了密切的合作關(guān)系。

（3）與國際先進(jìn)水平差距依舊較大。我國獨(dú)立研發(fā)高性能科學(xué)載荷的能力還相對較弱，科研人員主要還依賴國外飛船數(shù)據(jù)開展研究。部分探測儀器，如磁強(qiáng)計(jì)、等離子體探測儀等雖已有一定研發(fā)能力，但對于行星大氣、行星光學(xué)遙感、行星地震等方面的科學(xué)儀器研發(fā)能力目前還非常薄弱，對應(yīng)的科研隊(duì)伍和人才梯隊(duì)還沒有建立起來。此外，由于在深空探測的初級階段要優(yōu)先確保工程任務(wù)成功，往往科學(xué)載荷的安裝和設(shè)計(jì)都要為工程目標(biāo)讓位。因此，我國“嫦娥工程”盡管已成功開展 4 次探測任務(wù)，但重大科研產(chǎn)出尚未顯現(xiàn)。只有未來努力提高我國高性能載荷的研發(fā)能力，加快工程和科研的相互融合促進(jìn)，才能盡快完成我國深空探測任務(wù)向“科學(xué)目標(biāo)牽引”的轉(zhuǎn)型。這才是不被國外數(shù)據(jù)“卡脖子”，做出重大原創(chuàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的唯一途徑。

表2 國內(nèi)已開展行星科學(xué)研究的相關(guān)科研單位

3 我國行星物理學(xué)發(fā)展方向

21 世紀(jì)是太空的時(shí)代。面對激烈的國際競爭形勢，行星科學(xué)尚處在起步發(fā)展階段的我國應(yīng)如何布局才能走出一條自己特色的發(fā)展之路，從而迎頭趕上國際先進(jìn)水平？對此，面向我國未來深空探測發(fā)展戰(zhàn)略，瞄準(zhǔn)當(dāng)前行星物理國際發(fā)展趨勢及前沿?zé)狳c(diǎn)，本文從行星空間環(huán)境、大氣環(huán)境、行星內(nèi)部物理和行星探測技術(shù)手段 4 個(gè)方面嘗試梳理并指出未來我國行星物理學(xué)的主要學(xué)科發(fā)展方向。

3.1 行星空間物理

研究太陽系內(nèi)除太陽以外一切自然天體以及太陽系外行星的空間等離子體環(huán)境。此研究方向，未來可聚焦在：

（1）行星與外部太陽風(fēng)，及行星與天然衛(wèi)星之間的能量和物質(zhì)交換過程。① 探究空間等離子體基本物理過程；② 研究行星大氣粒子的逃逸過程及其與行星氣候環(huán)境變化的關(guān)系。

（2）發(fā)展計(jì)算機(jī)模擬和衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析方法，拓展新的交叉研究方向。例如，實(shí)現(xiàn)從行星空間磁場“診斷”行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

（3）努力提高深空探測水平，對行星空間環(huán)境實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)飛船星簇探測，準(zhǔn)確區(qū)分空間物理量的時(shí)空變化，突破傳統(tǒng)單點(diǎn)飛船測量的局限，實(shí)現(xiàn)科研量產(chǎn)。

3.2 行星大氣物理

研究行星的大氣系統(tǒng)，包括大氣基本結(jié)構(gòu)、各類物理學(xué)、化學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程，及與其他圈層之間的耦合。此研究方向，未來可聚焦在：

（1）開發(fā)我國自主的行星大氣數(shù)值模式，服務(wù)于未來深空探測和具體科學(xué)目標(biāo)。

（2）開發(fā)用于行星大氣中性與電力成分各物理性質(zhì)探測的載荷，同時(shí)發(fā)展空間與地面望遠(yuǎn)鏡技術(shù)，提升系外行星大氣探測水平。

（3）構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室平臺，精確測量行星大氣研究中所需的關(guān)鍵參數(shù)；同時(shí)深度模擬行星大氣關(guān)鍵性物理過程，如有機(jī)大分子、霧霾顆粒的形成等。

（4）論證并實(shí)施我國自主行星大氣探測計(jì)劃。尤其是發(fā)展搭載精密光學(xué)載荷的氣球探測與無人機(jī)探測，用于遙感探測太陽系內(nèi)主要行星的大氣結(jié)構(gòu)。

3.3 行星內(nèi)部物理

研究行星的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)、物質(zhì)狀態(tài)、成分和動(dòng)力學(xué)過程。在此方面，我國目前的研究基本還尚處空白階段。未來研究可聚焦在：

（1）聚焦我國嫦娥探月計(jì)劃和火星探測計(jì)劃，發(fā)展高靈敏、高性能的行星地震儀、地表磁強(qiáng)計(jì)。論證并實(shí)施我國對月球和火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)探測。

（2）培育和發(fā)展光學(xué)遙感、重力、磁場等多種探測研究方向，對行星，尤其是氣態(tài)行星及其衛(wèi)星的組成、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部動(dòng)力學(xué)等開展相關(guān)研究。

（3）開展冰衛(wèi)星內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究，探索其是否具備孕育生命的條件。

（4）構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺及高性能計(jì)算設(shè)施，開展行星及衛(wèi)星內(nèi)部物質(zhì)在極端物理?xiàng)l件下的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算模擬研究。

3.4 行星探測技術(shù)

發(fā)展多種行星物理探測手段，既包括利用地基和天基的光譜與成像觀測，也包括飛船繞飛和著落過程中的粒子探測和物理場探測等。未來研究可聚焦在：

（1）發(fā)展和提升包括磁強(qiáng)計(jì)、等離子體探測儀、多波段光譜儀等在內(nèi)的多種高性能空間載荷儀器的研制水平。

（2）發(fā)展和提高包括行星地震儀、行星重力儀、探地雷達(dá)等在內(nèi)的多種探測行星內(nèi)部的高性能儀器研制水平。

（3）大力發(fā)展和建立地面大型行星光學(xué)遙感望遠(yuǎn)鏡，對行星形成持續(xù)有效的觀測研究。在我國深空戰(zhàn)略的支撐下，積極謀劃構(gòu)建地基、空基、天基和月基“四位一體”的行星光學(xué)遙感探測體系。

4 建議

過去 50 年來，美國、歐盟、俄羅斯和日本在行星深空探測工程上積累了豐富而寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)行星科學(xué)研究的快速發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；在深空探測任務(wù)方面，也都紛紛走過了由“工程主導(dǎo)”探測任務(wù)（工程目標(biāo)優(yōu)先）到由“科學(xué)牽引”探測任務(wù)（科學(xué)目標(biāo)優(yōu)先）的發(fā)展路線?！翱茖W(xué)目標(biāo)牽引”的深空探測任務(wù)能帶動(dòng)更多科研人員參與到行星物理研究中來，而強(qiáng)大的行星科研團(tuán)隊(duì)才能更好地為國家提出更多、更高質(zhì)量的深空探測任務(wù)方案。這種行星科學(xué)與深空探測之間的良性互動(dòng)循環(huán)在歐美強(qiáng)國早已實(shí)現(xiàn)，而這也將是我國未來深空探測可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。因此，在我國“嫦娥工程”獲得重大成功的先期基礎(chǔ)上，我國后續(xù)深空探測任務(wù)也應(yīng)逐漸過渡到由具體科學(xué)問題牽引而開展，而不再是簡單地去“看一看，探一探”。對此，我們提出 5 點(diǎn)建議。

（1）加快學(xué)科建設(shè)。在具備優(yōu)異基礎(chǔ)和優(yōu)勢資源的高校和科研院所建立“行星科學(xué)”一級學(xué)科，為國家培養(yǎng)急需的深空探測相關(guān)科研人才。

（2）系統(tǒng)建立行星物理研究學(xué)術(shù)組織。以服務(wù)國家深空探測任務(wù)為目標(biāo)，促進(jìn)國際合作，并有序牽引學(xué)科在不同方向上的發(fā)展。

（3）努力提升衛(wèi)星平臺和科學(xué)載荷研制的技術(shù)水平，培育一批具有國際水準(zhǔn)的行星探測儀器研制團(tuán)隊(duì)。

（4）推進(jìn)建設(shè)行星物理大型地面研究平臺，如建立地面行星望遠(yuǎn)鏡、行星物理模擬實(shí)驗(yàn)室等，為我國行星科學(xué)長期發(fā)展提供可持續(xù)研究平臺。

（5）鼓勵(lì)和促進(jìn)深空探測任務(wù)總體、儀器研制團(tuán)隊(duì)與行星物理科研團(tuán)隊(duì)相互融合交流，實(shí)現(xiàn)工程、科學(xué)與技術(shù)的相互促進(jìn)，和諧發(fā)展。