The National Space Science Center of the Chinese Academy of Sciences(NSSC, CAS), as the leading institute responsible for the overall management of scientific satellite missions in China, is China's gateway to space science. NSSC is the cradle of China's first artificial satellite “Dongfanghong-1”(DFH-1). In the course of more than 60 years' development, NSSC has led the implementation of “Double Star Program”, the first science-driven space mission in China, and successively implemented a fleet of scientific missions under the Strategic Priority Program on Space Science(Phase I and II), such as the Dark Matter Particle Explorer(DAMPE, or Wukong), the Quantum Experiments at Space Scale(QUESS, or Micius), the Hard X-ray Modulation Telescope(HXMT, or Insight), the Taiji-1, the Advanced space-based Solar Observatory(ASO-S, or Kuafu) and the Einstein Probe(EP). Currently, the space science satellite series has been established, yielding substantial scientific output. For the future, the Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer(SMILE), a China-ESA joint mission, will be launched in 2025. In addition, the newly released National Mid-and Long-term Program for Space Science Development in China(2024±2050), the first of its kind at the national level, has identified five key scientific themes. A fleet of future scientific missions revolving these themes will deepen mankind's scientific understanding of the universe.

1 引言 人类对于太阳的思考和探索从未停止过.迄今,人们已利用科学卫星实现了包括X射线、紫外线等在内的全波段、全时域、高时空分辨率的太阳观测,发现了太阳活动驱动的空间天气,对太阳的研究亦拓展至受太阳和太阳风影响的日球层全域.

温室气体是导致全球变暖的重要因素,二氧化碳和甲烷是其中最重要的两种温室气体.国际社会明确提出增加卫星遥感任务以扩大观测网络,通过"自上而下"通量计算对国家排放清单进行支撑和验证.文章盘点了全球在轨的温室气体观测空间任务,剖析了它们的主要监测目标和有效载荷配置情况;介绍了主要航天国家在研和规划确定的温室气体监测任务,以及商业航天公司及非政府组织(基金会)敏感认知到甲烷减排重要性和紧迫感后,着力借助微小卫星星座开展监测的情况,以期为我国达成"双碳"目标,多渠道布局相关空间对地观测任务提供参考.

《起源、世界和生命:2023-2032年行星科学和天体生物学》是美国科学院发布的第3份用于指导太阳系探索未来10年发展的战略规划文件(简称2023规划报告),涵盖科学探测任务、基础前沿研究和先进探测技术等,内容丰富前瞻,引起各界关注.该报告还首次包括了行星防御内容,新增了对空间科学人文和社会价值的阐述.本文解读了该报告的核心内容,指出它聚焦行星起源、太阳系天体(不含太阳)的结构和演化、生命和宜居性3大科学主题,建议中国实施大中小型系列空间科学任务、继续推进既往2013规划报告推荐的在研任务,并力争在探寻太阳系地外生命前沿与交叉科学领先取得重大突破.

The Strategic Priority Program（SPP） on Space Science, which is under the leadership of the Chinese Academy of Sciences（CAS）, has established China’s space science satellite series from scratch. A number of major scientific achievements have been made by the first phase of the Program（SPP Ⅰ）, while SPP Ⅱ has been currently being implemented. The future development of space science needs urgent top-level planning and advanced layout to clarify the overall goal and investment portfolio from 2025 to 2030. We will briefly introduce the initiative and possible space science missions of SPP Ⅲ, including the preparatory work which already started in July 2021. Following the effective administrative tradition since SPP Ⅰ, National Space Science Center（NSSC, CAS） is responsible for the whole procedure, including soliciting, assessment, and implementation of SPP Ⅲ. Brief information on the 13 candidate missions will be described, including missions in the fields of astronomy ＆ astrophysics, exoplanets, heliophysics and planetary ＆ Earth science, respectively.

2022年8月,中国科学院空间科学战略性先导科技专项(以下简称"空间科学先导专项")部署的我国首颗综合性太阳探测科学卫星先进天基太阳观测台(ASO-S)已完成正样研制,具备发射条件,即将升空,瞄准国际太阳物理领域最具挑战的"一磁两暴"前沿,对第25个太阳活动周遂行科学观测.与太阳活动周11年"同步",适逢空间科学先导专项实施11年.回顾过去,展望未来,空间科学先导专项的实施为中国空间科学的发展夯实了基础,将为航天强国、世界科技强国的建设再立新功.

欧洲空间局(ESA)于2021年6月发布了最新版的空间科学中长期发展规划"远航2050"(Voyage 2050),引起各界关注.对该规划进行了全面深入地科学解读,指出它瞄准2035-2050年发展周期,聚焦重大科学前沿,前瞻未来技术创新,确定了探索太阳系巨行星的卫星、系外行星或银河系以及早期宇宙新物理等3个大型空间科学任务方向,梳理了 14个中小型空间科学任务候选方向,提出了为实施这些任务或取得更长远的突破性科学回报而必须超前研发的有效载荷和关键共性空间技术领域,强调了面向未来培养下一代空间科学人才的重要性.

航天科技成就是国家科技水平和科技能力的重要标志.当前我国空间技术领域发展最好,空间应用领域有待加强,空间科学领域相对最弱;建设空间科学强国、破解航天强国"短板"的国家重大战略需求极其迫切.文章阐明了空间科学强国的内涵,首次给出了空间科学强国的三级指标体系.以此为基础,剖析了我国空间科学在世界上所处的位置,明确了主要的差距所在,提出了未来的发展建议.文章虽然利用构建的空间科学强国指标体系给出了我国空间科学世界第三的国别排序,但不应过度解读;相反,应以缩小差距乃至领先世界为目标,在未来15—30年的有限时间窗口期内,通过国家空间科学投入双15％ 占比的增长引爆空间科学原创力,加速空间科学发展,以期使发达的空间科学及其重大原创突破成为21世纪中叶我国航天强国、科技强国建成的先行标志.

To follow up the last report two years ago, what happened from 2020 to 2022 deserves specially men-tioning: CHASE was successfully launched on 14 October 2021; ASO-S will finish soon its Phase-D study and is scheduled for launch in October 2022; four solar mission candidates are being undertaken the engineering project evaluations; three solar mission proposals are being undertaken the background project evaluations; there are also quite a number of pre-study space solar physics projects getting either newly supported or finished. This paper de-scribes in brief the status of all these related projects.

2021年全球空间科学探索与发现热点竞相涌现.聚焦非载人航天,按空间天文、日球层物理、行星科学、空间地球科学等学科领域,梳理了各国空间科学任务的年度重要代表性成果,并对多个空间天文、日球层和行星(含月球)深空探测任务的工程成就和科学回报进行了归纳,包括但不限于人类航天器首次进入太阳大气层、太空台风可能影响地球空间天气、20亿年前玄武岩样品完善月球演化历史、火星地震探测揭秘其内部结构、星际空间发现等离子体波发射、深空望远镜再绘银河系结构图等.面向未来,欧洲空间科学"远航2050"规划、美国科学院2020年代天文学10年调查等给出的战略研判令人关注.尤为重要的是中国空间科学持续走近世界舞台中央,"悟空"科学数据正式公开,"慧眼号""嫦娥五号"等科学任务助力空间科学家再度产出一批世界级原创成果.

2020年国际深空探测事业稳步推进.回顾了2020年世界深空探测的工程成就和科学产出,评述了中国探月工程嫦娥五号采样返回任务以及嫦娥四号/三号的成果产出,对比了美国、中国和阿联酋3个火星探测任务,围绕在轨的35个深空任务梳理了包括太阳探测和行星科学的多项科学发现,讨论了深空探测发展的环境因素特别是新冠疫情的影响,并展望了全球2021年即将实施的深空探测任务.

一、引言 在自然科学的历史长河中,女科学家曾改变世界,其贡献覆盖了物理、化学、天文学、生物学等领域.她们勇于追求"自我"并践行科学梦想,她们的名字熠熠生辉.在纪念三八国际妇女节111周年之际,本文以空间科学任务为核心,剖析了南希·罗曼、何泽慧、凯瑟琳·约翰逊等国内外数位女科学家的杰出贡献,同时也介绍了以罗萨琳·富兰克林、索杰纳、居里夫人等杰出女性命名的航天器,以及翱翔太空的女航天员,以示敬意,让更多人感受这些伟大女性的力量,共同成长.

中国是航天大国,但尚无重大科学目标牵引的大型战略性空间科学任务的经验.以美国新一代旗舰型空间天文学任务宽视场红外巡天望远镜(Wide Field Infrared Survey Tele-scope,WFISRT)为样本,介绍了其科学目标和有效载荷,梳理了任务剖面的数次更改和曲折的研发历程.将其与中国科学卫星系列的研制流程进行了比较分析,以期为中国"十四五"乃至更长远的空间科学任务布局提供参考.

空间对地观测是现代社会卫星应用的重要内容.空间地球科学卫星是人类为破解全球变化等重大挑战而发展的专用对地观测卫星,利用航天器居高临下的优势,使得人类能够从空间全面、综合、整体地观察、研究和预测行星地球.本文介绍了关欧空间地球科学观测计划;以我国碳卫星、广目卫星和中法水卫星为例,介绍了我国空间地球科学卫星及其未来布局.空间地球科学的发展要秉承开放的态度,既要主动借助航天技术进步提供新的研究手段和思路,也要重视对地观测业务卫星数据应用,其未来之壮大任重道远.

意大利作为世界重要航天国家和欧洲航天局主要成员国,与中国有着久远的人文与科技交流,为人类探索太空的许多里程碑任务做出了不可忽略的贡献.追溯了意大利悠久的空间科技发展史和诸多亮点,包括中国火药对其"火"箭技术发展的促进作用;归纳了意-中在载人航天、地震空间电磁监测、空间科学卫星等领域开展的重要合作以及系列丰硕的成果;并指出意中科技文化交流源远流长,共同促进了文明的进步,如"西学东渐"等自然和社会科学知识的传播活动等.展望未来,在"一带一路"倡议的推动下,意中携手,可在探索浩瀚宇宙奥秘征程中为人类做出新的贡献.

In May 2018,the second phase of the Strategic Priority Program on Space Science (SPP Ⅱ) was officially approved by the Chinese Academy of Sciences,in view of the significant scientific achievements of the first phase of the Strategic Priority Program on Space Science (SPP Ⅰ) which includes 4 space science missions: the Dark Matter Particle Explorer (DAMPE),ShiJian-10 (S J-10),Quantum Experiments at Space Scale (QUESS) and Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT).Aiming to address fundamental scientific questions,SPP Ⅱ focuses on two major themes: How the universe and life originate and evolve and What is the relationship between the solar system and human beings.In areas that Chinese scientists have advantages,new space science missions including Graviational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor (GECAM),the Advanced space-based Solar Observatory (ASO-S),the Einstein Probe (EP),and Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE) have been approved in the framework of SPP Ⅱ.This paper presents the research highlights of the SPP Ⅰ,introduces the recent progress of SPP Ⅱ,and puts forward the prospects for future development.

北约科技组织(STO,NATO)在2020年发布了“科技趋势:2020-2040”战略研究报告,对未来20年新兴与颠覆性技术(EDTs)的发展趋势及其潜在军事影响做出了评估预测.该报告旨在帮助北约各级决策者理解科技发展并服务于军事,并对未来EDTs的识别具有普遍意义和重要参考价值. 报告提出了8个能够产生EDTs的领域,包括空间科技以及人工智能、高超声速技术、量子技术等.报告综合运用美国国家航空航天局(NASA)、高德纳咨询公司(Gartner)、谷歌趋势(Google Trends)等关于颠覆性技术的测量工具和指标体系,根据受关注程度、军事影响力、预期成熟时间等因素对8个领域的技术方向进行了综合性评估预测.

在历时20余年的立项和研制进程后,2020年2月10日由欧空局(ESA)主导、美国参加的太阳轨道探测器任务在美国发射升空,这是人类首个对太阳极区成像的空间太阳物理任务.太阳轨道探测器将用约3年时间在水星轨道以内的大椭圆日心轨道开展近距离太阳观测,用7年(包括3年延寿期)时间在黄道面外开展太阳极区高分辨率成像及探测.该任务有望进一步揭示太阳磁场,太阳活动爆发,太阳风起源、加速及其行星际传播和对地球空间天气的驱动等重要前沿问题的本质,加深对太阳活动周以及日地联系的理解.该任务启示中国空间科学要重视太阳深空观测任务的前瞻布局与立项实施.

空间天气已成为人类社会在新时代面临的全球性挑战.欧洲深受空间天气的影响,为应对灾害性空间天气作出了诸多努力.梳理了欧洲相关的空间天气计划及其自主或通过国际合作建立的地基和天基监测设施,评述了欧洲为增强抗空间天气风险能力、提升对全球空间天气行动的贡献而完成的空间天气一体化方法评估报告.欧洲是国际空间天气行动的重要一极,未来中欧可就全球空间天气一体化开展全方位合作,为构建人类命运共同体作出新贡献.

深空探测是空间科学探索与发现的重要方式之一.2019年全球在轨工作的深空探测任务有29个,皆为非载人航天任务,主要开展了月球、火星和小行星等的探测、深空太阳观测及日-地L1点空间天气监测和L2点空间天文观测.在纪念人类登月50周年之际,美国加快推动重返月球的阿尔忒弥斯计划,中国嫦娥四号任务着陆器和玉兔二号月球车对月球背面的就位探测和巡视勘察陆续产出一批国际关注的科学成果.美国新视野号任务飞掠柯伊伯带小天体“2014 MU69”的首个科学成果揭示了该“接触双星系统”的发展、地质与构成.日本隼鸟二号任务完成对“龙官”小行星的两次采样探测、启程返回地球.除了“史诗级”的太阳探测帕克号任务,被“遗忘”在L1点的多个超期服役的空间天气监测科学任务如SOHO、WIND等表现依然稳定和出色.2020年,人类将迎来探测火星的新发射窗口,中国、美国和欧洲等即将实施的多个火星任务引人注目.