[科普中国]-一颗20多公斤的微纳卫星，竟然计划探测系外行星比邻星b | 青年科学家沙龙国际场

大家常说2020年是改变历史的一年，新冠疫情在全世界肆虐。2020年9月17日，中国科学技术协会学会学术部举办了中国科协2020年中国科技峰会，主题为新冠疫情背景下的基础科学研究与成果转化。

于晓洲沙龙分享视频：

于晓洲

国际宇航联合会空间大学联盟副主席

中国自动化学会平行控制与管理委员会副主任委员

以下为于晓洲的沙龙分享内容：

大家好，我是于晓洲，主要做微纳卫星技术研究，从事的研究是微纳卫星的技术和相关的应用。今天围绕着微纳卫星的技术交流与沟通，以及相关合作，说一些想法。

微纳卫星 的特点是比较小。一般来说，微纳卫星 （NanoSat） 是指100公斤以下的小卫星。和传统卫星相比，它的优势很明显，研制周期短，成本低，搭载发射机会多。目前，微纳卫星在全世界各个国家都有研究，尤其是高校研究的非常多。据不完全统计，全世界至少有200多所高校在做微纳卫星的研究。

微纳卫星分为很多种。现在最热门的是我们称之为 立方星 的微纳卫星。作为一种标准化的微纳卫星其最大的优点是可以全世界买部件，这种部件是兼容的，因此可以很方便地拼装一颗自己的卫星。有一些微纳卫星的成本只有十几万人民币。这种立方星最早是2003年开始发射的，而我国于2015年发射第一颗立方星。在2014年，立方星技术被《Science》评为世界十大科技进展。这一年标志着立方星开始真正的实用化了。在以前，有的人说它是一个玩具，有的人说它是一个学生用的教育工具。

各种微纳卫星 | 于晓洲

到目前为止（2020年4月28日），据统计，全世界立方星的发射数量已经 超过1200颗 ，这个数字非常可观。同时，应用领域广泛，包括工业、农业等等都在用这种立方星。这张照片是最早一批的立方星，重量都很小，最大的也就两公斤多一点，但是现在就有大一些的立方星了，最大的有20多公斤重。

我从事立方星的研究是从参与欧盟的QB50框架协议开始的。这个项目是2010年欧盟发起的，当时参与的国家很多。第一期的时候收到了90多份的参与申请。在这个过程中，由于周期很长，做了七年，有些团队退出了，最终发射了30多颗立方星，进行了低热层的大气探测。这里面有27个国家和地区参与。

欧盟QB50 | 于晓洲

围绕着立方星的研究有各种各样的应用。我目前做的研究工作主要是一颗遥感的立方星，还有一个是目前我们的团队和比利时列日空间中心做的 系外行星探测技术研究 。我们现在做的工作主要是对一个4.2光年外的比邻星b的探测。这个比邻星b的特点是其距离恒星的位置非常适当，有可能在这颗比邻星b上发现生命的迹象。所以我们与列日空间中心合作，他们主要研制载荷，我们提供平台。大家共同实现这个科学任务，对地外宜居行星进行探测。

目前最常用的探测方法是间接探测方法，例如常用的掩星法，即通过恒星亮度因在视线上的行星的遮掩而呈现周期性的变暗来探测行星，并由此确定其大小。通过观测目标恒星光度的细微变化，我们可以从光变曲线中发现系外行星的蛛丝马迹。在视线方向上，当系外行星穿过恒星表面时，恒星的光度就会有一个微弱的下降。但是这种方法有问题，由于是间接的，得到的信息含量很少。

我们的探测方法是 消零干涉法 ，这个方法非常有意思。它是一种利用光谱的方式进行直接探测的方法，这样有可能直接探测到行星的相关信息。同时可以使得以前一些探测不到的行星用这种方法可以探测到。

我们探测的目标叫比邻星b (Proxima b) ，不管它的质量还是生存环境都是非常好的，现在不知道有没有生命，也许我们探测完之后就能发现生命的迹象。

比邻星示意图 | 于晓洲

航天领域其实还是一个很热的领域，世界各国都有自己的航天合作项目。比如说欧盟内部就有一个Fly your satellite，美国的NASA有一个CSLI的项目，它给卫星的研制团队提供免费的搭载服务。免费搭载服务的意思是，卫星需要火箭送上太空，正常情况下找火箭是要花钱的，而且成本非常高，一公斤一般是10万人民币左右，而NASA提出它来承担发射费。另外，日本也与很多国家合作了Birds计划，他们的每个卫星都不大，直径只有10厘米左右，重量为一公斤多一点，而且都是很多国家的第一颗卫星。

围绕着立方星的研究，美国政府做了大量的相关的支持工作，已经提供了超过100次的免费发射机会，而且很多中学生都有机会参与这个项目。所以说在这种航天或者是高科技领域中，政府的支持还是非常关键的。如果没有政府支持的话，很难有这种项目的机会让你去做卫星，仅仅这一个项目就支持了88颗卫星的任务。

政府在里面的作用就是鼓励青年人参与国际合作，鼓励青年人参与国际组织，同时鼓励高校等等共同和国外进行合作研究。因为高校是一个科技研究的关键基地，通过高校的作用可以拉动整个航天的研究。在这方面，政府现在已经有了一些支持，比如说国家留学基金委 （CSC） ，但是我觉得可以更进一步地提供多方面的支持。

我目前所在的大连理工大学也在积极地开展国际合作与交流。我们目前正在和国际宇航联合会 （International Astronautical Federation） 、中国宇航学会共同筹办 Space Universities CubeSat Challenge 。国际宇航联合会是国际上著名的组织和机构，光会员就来自于70多个多家，400多个会员。我们通过和它合作，向全世界的高校和研究机构提供合作研究与交流的机会。这个竞赛的第一名将来可以获得一次卫星的免费发射机会。根据我们目前得到的反馈，这个竞赛很受大家欢迎。相信将来参与的国家和高校一定会非常多。这种免费发射机会很难得，一般高校很多人做了卫星找不着火箭，也就没机会发射，但是我们能提供火箭。

火箭发射示意图 | pixabay

同时我们还在这个竞赛里提供了各个国家学生之间的交流，我们还希望各国政府之间围绕着这个竞赛能有一些交流。

谢谢。

作者：于晓洲

编辑：小米 夏晓茜

排版：夏晓茜

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