北京天文馆

北京天文馆（Beijing Planetarium）位于北京市西城区西直门外大街138号，占地面积20000平方米，于1957年正式对外开放，是中国第一座大型天文馆、国家级自然科学类专题科学博物馆。

北京天文馆包含A、B两馆，于1955年10月24日动工建造，1957年9月29日正式开馆，B馆于2004年底正式建成开放。北京天文馆馆藏文物4777件(套)，珍贵文物15件(套)，主要通过模拟星空节目演出、举办天文知识展览、编辑出版和发行《天文爱好者》等科普刊物、组织大众天文观测等形式普及天文知识。本馆有天象厅、宇宙剧场、4D剧场、3D剧场4个科普剧场，包含182个展项的天文展厅，以及太阳观测台、大众天文台、天文教室等科普教育设施。位于建国门附近的古观象台也隶属于北京天文馆，它是享誉中外的明清两代皇家天文台，国家重点文物保护单位。

1995年以来，天文馆先后被定名为国家和市、区级科普教育基地、科学与和平教育基地、青少年爱国主义教育基地等，并多次被评为国家和市级“科普先进集体”荣誉称号。2017年5月18日，北京天文馆被评为国家一级博物馆。2025年3月17日，入选国有公益性收藏单位名单（第一批）。12月，北京天文馆正式设立浙江开化星宿高田天文观测点。

历史沿革

初建时期

1929年中央研究院在国立天文陈列馆（即北京古观象台）的发展报告中这样批道：“若论宣传天文起见，则德国蔡司厂之天象仪，美妙无比，但价值过昂，处现在状况之下尚谈不到。”嗣后，高鲁、张钰哲、陈遵妫、李珩等现代中国天文学的先驱者纷纷撰文，介绍和宣传有关天象仪和天文馆的知识，呼吁中国天文馆的诞生。

1954年夏，中国驻前民主德国使馆向外贸部门反映说，前民主德国的蔡司天象仪是一种科学普及教育仪器，德方对中国有贸易差额，建议购买天象仪，作为一部分外贸补偿。随后这份文件转到中央文委，同年9月中央文委决定筹建北京天文馆，并由中国科学院负责办理。中国科学院从年度经费中调剂200亿（人民币改革前的旧币）作为建馆经费。

1957年，北京天文馆正式对外开放，坐落于北京市西城区西直门外大街138号，是中国第一座大型天文馆，也是亚洲大陆第一座大型天文馆。天文馆的建筑设计师是建筑师张开济，室内装饰是由美术大师吴作人和周令钊等人完成的。9月29日上午，在北京天文馆开馆典礼上，北京市副市长吴晗致祝辞。

升级改造

1991年，因为老馆超期服役，天文馆的设备和建筑出现了不同程度的老化，北京天文馆的改造被提上议事日程。经过招标，几个商业化中的一个方案“在天文馆原地将建起超高层的现代化大楼”在当时引起了强烈争议。李元等天文馆元老、张开济等建筑师明确表示反对。

1998年夏天，因为传闻决定拆除天文馆，天文馆迎来了一场“天文馆告别热”，到天文馆来的观众是往常的三四倍。

2000年9月8日，北京天文馆老馆最终避免了被拆除的命运，决定在保留老馆的前提下，由市政府投资2亿修建新馆，并与老馆建筑相互呼应。

2001年12月26日，北京天文馆扩建工程正式开工，建筑面积两万多平方米，是原天文馆规模的近10倍。同时，新馆在功能上超越传统天文馆，具备星空表演、动感电影等令人震撼的视听效果。

2004年12月12日，投资3亿多元人民币、耗时近三年建成的北京天文馆新馆（B馆）开始对公众开放。

2006年1月20日，北京天文馆B馆展览二期工程收尾后重新对公众开放。总布展面积约2000平方米，分布在B馆的一层和二层，共设有大行星、小天体、天文观测等十多个展区。数字宇宙剧场新推出一部数字天象节目《神奇的宇宙》，影片的部分进程将由观众投票决定。7月6日，北京天文馆B馆的“快乐探索宇宙天文展览”正式对外开放，展览共有15个展区，除了太阳区外其它14个展区都是首次推出。11月6日，北京天文馆老馆（A馆）开始改造，预计总投资6000万元，除更新天象仪、音响、投影机等主要设备外，还将对整个建筑的内外部进行重新装修，并改造供电、空调等系统。

2007年8月A馆整个建筑的硬件部分已改造完成，天象厅步道两侧的窗户变小，座椅由以前的600席减少到500席，坐席更宽大舒适。开始更换的天象仪由国外进口，并加装了达到3000万像素的全天域投影系统画面，此外还将加入激光表演及多声道环绕立体声音响。

2008年7月11日，A馆重新开放，东西展厅共800平方米，有《旋转星空》《奥运星空》两个展览，前者是一个长期展览，设置了14个互动展项用于教参观者认星，体会日、地、月等天体的相互空间位置，体验站在地面上观测天文现象。而《奥运星空》科普人文展将展示奥运历史上重大时刻发生时的星空图。

2009年5月22日，北京天文馆分别在大兴区第一小学、大兴区庞各庄镇第二中心小学建立“天文教育研究基地”和“天文观测实践基地”，天文馆会派天文专家对学校天文教育工作进行指导。

2010年12月3日，北京天文馆3D剧场历经半年多的数字化改造重新开放。

2012年4月，北京天文馆和索尼中国联合打造的“索尼4D科普剧场”投入使用。剧场位于B馆2楼，能容纳200席座位，其4D环幕长33米、高6米。由6台索尼4K投影机在180度的环形银幕上放映出具有立体效果的影片。

2014年1月23日，中国大陆地区首家球幕立体宇宙剧场在北京天文馆落成。经过历时一年的改造升级，北京天文馆架构了新型的前端投影设备和后端高性能服务器，同时将剧场周边辅助配备进行了换代升级。剧场采用索尼的4K·3D产品技术，架设多台4K模拟仿真数字放映机，利用超高清晰度的4K像素物理分辨率和LCOS技术的特点，达到超高亮度3D效果。另外，采用德国光谱分色式技术，运用光谱分离的方法实现左右眼立体影像的高度分离，突破了球幕立体技术的瓶颈，达到4000像素物理分辨率。

2017年5月18日，第三批国家一级博物馆授牌仪式在首都博物馆举行，北京天文馆领取了标牌和证书。

2025年3月17日，入选国有公益性收藏单位名单（第一批）。

2025年7月4日，我国首部以天文学家探索宇宙的方法论为主题的球幕科普电影《何以知天》首发活动在北京天文馆宇宙剧场举办。该片历时一年打磨，将在暑期登陆北京天文馆。

2025年12月，北京天文馆正式设立浙江开化星宿高田天文观测点，标志着北京天文馆馆外观测点征集共建工作首次涉足长三角地区。

2026年7月，北京天文馆正式设立福建清流林畲天文观测点。

方位布局

场馆设计

北京天文馆老馆（A馆）的建设由著名建筑师、设计师张开济主持。平坦的地面和半球形的穹顶对称、均衡、稳定，展现着始于毕达哥斯拉、完善于牛顿的经典天体物理学对宇宙秩序的理解。

2004年底，北京天文馆新馆（B馆）正式建成开放。扭曲的玻璃幕墙以独特的形态诠释着爱因斯坦的广义相对论和“虫洞”“弦理论”等现代天文学理论。

北京古观象台建于明正统七年（1442年），是明清两代的国家天文台。新中国成立后，古象台移交给北京天文馆，现为全国重点文物保护单位。古观象台台体高约14米，台顶南北长20.4米，东西长23.9米。上设8架清制天文仪器。从明正统初年到1929年止，古观象台从事天文观测近500年，是现存古观象台中保持连续观测最悠久的。

馆内布局

北京天文馆包含A、B两馆，共4个科普剧场。A馆门厅正中有反映地球自转的傅科摆，西侧展厅陈列天文知识展览，东侧演讲厅经常举行学术交流和普及天文科学知识报告。庭院中有两座天文台，其中一座装有口径13厘米的望远镜，可通过它观看月亮、行星、星云、星团，白天观测太阳黑子。另一座是色球望远镜天文台，应用色球望远镜观测和拍摄太阳色球层的变化。西侧还有天文广场，陈列室外观测仪器。

A馆天象厅是中国大陆地区最大的地平式天象厅，内部设备处于世界领先水平。其中，蔡司九型光学天象仪和世界上分辨率最高的全天域数字投影系统，不仅能为场内400名观众逼真还原地球上肉眼可见的9,000余颗恒星，高达8K分辨率的球幕影像，还能实现虚拟天象演示、三维宇宙空间模拟、数字节目播放等多项功能。

作为中国大陆地区最大的地平式天象厅，球幕内部直径达到了23米，内部采用红、绿、褐、蓝四区排列，确保每一位观众都有一个良好的欣赏体验视角；世界首创的13.1声道立体环绕声系统，能够让每个观众都体验到独特的环绕声音效果。

B馆（新馆）于2004年底正式建成开放，内有宇宙剧场、4D剧场、3D剧场3个科普剧场，以及天文展厅、太阳观测台、大众天文台、天文教室等各类科普教育设施。其中，半径为18米的宇宙剧场拥有标准半球全天域银幕，能同时为200名观众呈现立体天幕效果。B馆由中国航天建筑设计研究院设计，外观上，呈现周边扭曲的“空间纹理”（这种现象是爱因斯坦的相对论所阐释的巨大质量天体迫使小质量天体扭曲变形，并吸引小天体坠入）。而在新馆内部，宇宙剧场、动感影院等重点空间被安放在巨大的小提琴形状的弦体中间，如同弦体震动中产生的基本粒子，其所依据的超弦体理论阐释了重力与基本粒子之间的关系（该理论认为物质的基本粒子是在直径极为细小的弦体震动时产生的）。

月球陨石厅：走进月球陨石厅，1∶1 比例的“玉兔号”月球车模型吸引了不少观众拍照。“玉兔号”是中国首辆月球车，2013年12月着陆在月球表面虹湾地区，对月球进行考察探测。

太阳厅：一个精细的太阳模型展示了太阳的分层结构和太阳活动现象。“太阳由里到外分别是核反应区、辐射层、对流层、光球层、色球层。太阳的体积可以容纳约130万个地球，质量是地球的33万倍，太阳表面温度高达6000摄氏度。

宇宙剧场是中国大陆地区首家球幕立体宇宙剧场。半径18米，倾角15度的标准半球内配备产自美国的全铝质金属球幕作为全天域银幕，剧场内播放超高分辨率的细腻画面搭配高浸入式显示技术，3D效果卓越超群。

4D剧场位于北京天文馆B馆2楼，整个影院可以容纳200名观众同时观看，观众观赏影片时需戴上特殊的偏振立体眼镜。根据影片情节的发展，特效设备会产生出喷水、喷风、闪电、捅背、滚珠、耳风和拍腿等特效。

3D剧场位于北京天文馆B馆地下一层，共设座椅116席，银幕宽12米、高9米，是个阶梯型的小巨幕影院。剧场采用了先进的播放设备，引进4K高清科普节目，画面效果真实、清晰。

另外，位于建国门外的北京古观象台也归北京天文馆管理，古观象台是中国古代的皇家天文台。

陈列展览

快乐探索宇宙

“快乐探索宇宙”展览位于北京天文馆B馆一、二层，于2006年7月6日面向公众开放，是中国规模最大的天文展览。在内容上，“快乐探索宇宙”展览动态地、立体地、系统地展示从地球到宇宙、从地面观测到空间观测、从宇宙大爆炸到宇宙演化等各种天文知识。在形式上，考虑建筑本身强烈的个性和现代感，采用与建筑相协调的全新展示形式，最大限度地追求总体展示效果，将展览融入建筑当中。在展示技术上，运用了各种先进展示设备和技术，从而在抽象的围合空间内营造出了遨游太空、探索天文奥秘的氛围。

“快乐探索宇宙”展览共包含了：体验月球、穿越水金地、火星风光、小天体世界、木星之旅、土星奇观、探寻天海冥、望星空、太空小影院、宇宙的尺度、天文未解之谜、宇宙的历史、游戏探秘区共13个展区。

1. 体验月球

在几分形似月牙的展示空间内外，为观众提供展示舞台，内部在影片结束后可以试驾月球车。其中月球模型直径为760毫米，比例为1:4600000。月球模型表面以中英文对照的形式，标注了近2000个月球地理信息名称，用不同的标记符号标明了月球环形山、月海、月湖、月沼、月溪、以及阿波罗登月点等信息，其中用红色字体标注了以中国人名字命名的月球环形山。月球模型外侧两端装有轴承，可用手转动观看其表面的图案。

2. 穿越水金地

旋转的运动形态，在这个造型奇特的空间里，观众可以在行进中领略水星、金星、地球的知识影片。并将看到三颗行星的模型：

• 水星模型直径为153毫米，比例为1:31900000，主要根据水手10号飞船探测资料，通过数据转化和程序设计将水星表面的平面图形转化为球面图形，制成水星模型，由于没有对水星的另一面进行探测，模型的两面都再现了水星正面的地貌特征。
• 金星模型直径为380毫米，比例为1:31900000，主要根据麦哲伦飞船雷达探测资料，通过数据转化和程序设计将金星表面的平面图形转化为球面图形，制成金星模型。
• 地球模型直径为400毫米，比例为1:31900000，主要根据美国国家航空航天局公布的有关空间摄影资料制作，再现了地球的陆地、海洋颜色等信息。

3. 火星风光

一个类似雕塑的半球形，把有关火星的故事囊括其中，透过一个个旋窗，观众可以观赏到火星风光。

4. 小天体世界

小天体世界介绍了小行星、彗星、流星等相关天文知识，展示了陨石坑图片，观众可以近距离观察各种珍贵的陨石：1969年7月21日，乘坐“阿波罗11号”飞船登月的宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林在月面上留下了人类第一串足迹，同时取回月亮岩石样品。1978年，美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时，代表卡特总统向华国锋主席赠送了一块月岩样品，仅重1克。欧阳自远院士及其研究人员拿走0.5克进行科学研究，而另外0.5克月亮石就在北京天文馆B馆一层的小天体展区内。

5. 木星之旅

在巨型的双曲面空间里，展示的是探索木星4颗最主要卫星的故事，它们是木卫一至木卫四，由于这4颗卫星都是意大利天文学家伽利略发现的，所以也叫伽利略卫星。

6. 土星奇观

土星的故事是在外形仿佛是由巨大吸引力所形成的空间中展示开来。

7. 探巡天海冥

巨大的抽象形态，表达了宇宙的广博与震撼，在2006年8月24日的行星定义中，冥王星成为了一颗矮行星。

8. 望星空 天文台抽象造型，通过该展区的介绍，观众可以对天文望远镜有一个概括性的了解和认识。展区里有各种望远镜解剖模型及相关介绍：双筒望远镜、折射望远镜、反射望远镜、折反射望远镜。

展区还有个模拟天空的穹顶，镶嵌了全天88个星座中的一些主要星座，即北天星座21个和南天星座23个。星座主要亮星之间用蓝色的发光线连接，便于观众识别和记忆星座。除了星座的主要亮星外，还镶嵌了许多亮度不等、位置随意的小星星（这些小星并不代表它的真实位置，只是示意繁星满天）。在穹顶的正下方设有一个操作台，上面有星座按钮。无人按动星座按钮时，自动讲解星座，在此过程中，如按下某个星座按钮，自动讲解停止，开始讲解所按下的星座。

9-10. 太空小影院和宇宙未解之谜剧场

利用影片的形式，向观众介绍天文知识。同时，这里也作为休息区供观众在此休息。

11. 宇宙的尺度

观众可以通过巨幅天文壁画，了解整个宇宙的层次结构。

12. 天文未解之谜

通过巨型天文壁画，让观众了解人类身处的宇宙从过去到现在的演化场景，以及众多的未解之谜。

13.游戏探秘区

在此区域，观众可以从游戏中获取许多关于天文、关于宇宙的知识。

宇宙时空穿梭机

“宇宙时空穿梭机”互动展项是由北京天文馆策划、设计、制作完成的主题式互动展项，于2011年8月在北京天文馆B馆地下一层西侧展区面向公众展出。 此展区为观众设计了故事化的观展过程，主要包括知识预备、选拔考核、体验穿梭三个部分。观众通过学习考核能够成为一艘宇宙时空穿梭机的队员，在这个具有科幻色彩的穿梭机的带领下，队员们将能够观看宇宙演化过程的几个典型阶段。在观看的过程中，队员们还将遇到几个以互动游戏形式出现的特殊情况，需要驾驶穿梭机去亲身经历这些特殊情况。游戏互动环节中还引入了团队合作和比分排行的概念，让队员在互动的过程中体验合作和竞争的感受。

知识预备区：

一幅约9m长2.5m高的主题展板，整个展板就是一幅宇宙演化的画卷。在相应的位置配上简明的文字予以介绍，使得观众能够直观的了解宇宙诞生及演化的相关知识。

选拔考核区：

两台考核机将随机提出10道问题，观众需要正确回答6道及以上问题后，方可获得“宇宙时空穿梭机”的登机牌。所有问题的答案都能够在知识预备区的主题展板上寻找到。

体验穿梭区：

获得登机牌的观众经过装饰为黑洞的大门进入体验穿梭区。穿梭区共有4台穿梭机——天鹅号、英仙号、猎户号、人马号，每台2名，同时可容纳8名观众。体验穿梭时间长约8分钟。

玩转星空展览

“玩转星空”互动科普展览，是针对中小学所学基础天文知识，专门设计制作的一套互动的长期展览。展览位于北京天文馆A馆西展厅。

展览含有14个核心展项：1、真实星空演示仪，2、国际通用活动星图演示仪，3、中国古代活动星图仪，4、极地地区太阳高度变化演示仪，5、中纬度地区太阳高度变化演示仪，6、赤道地区太阳高度变化演示仪，7、太阳高度变化原理演示仪，8、月相成因演示仪，9、内行星视运动演示仪，10、外行星视运动演示仪，11、黄道13星座及太阳位置动态演示仪，12、天球坐标演示仪，13、日月食演示模型，14、日食和月食互动多媒体。

陨石部落展区

“陨石部落”展区里陈列着从馆藏陨石中精选出来的20块陨石。大部分陨石来源于火星和木星之间的小行星带，少量陨石来自月球和火星。“陨石在降落过程中穿过大气层摩擦产生高温，表面会有一层因燃烧而形成的黑色熔壳，还有气流摩擦留下的气印。观众可以看一看、摸一摸，判断哪块才是真正的陨石。

临时展览

嫦娥探月专题展览：2007的10月24日开幕，由北京天文馆与国防科工委月球探测工程中心合作制作，内容包括：五组10余米长的图文板，一个1:2嫦娥一号模型，一个嫦娥一号奔月轨道模型，一个测控系统主要测控站的地理分布模型，3个多媒体播放器，以及嫦娥一号搭载歌曲的播放欣赏，一共六个部分。

伽利略望远镜——改变世界的工具：2008年10月15日开幕，是在北京市科协、北京天文馆、意大利大学教育科研部、意大利大使馆等多家单位的共同努力和沛纳海工作室的支持下，由意大利佛罗伦萨科学史博物馆（IMSS）策划主办，意大利国立核物理研究所、意大利国立应用光学研究所、阿尔切德利天体物理台、穆拉诺玻璃实验站共同协办的。此展览主要有6个展区，从望远镜的起源开始讲起，回顾了伽利略制作望远镜、使用望远镜的历史，描绘了十六世纪以及之后的一百年里望远镜的发展过程，讲述了望远镜在时间计量以及经度测量上的重要运用。

从地球到宇宙：2009年1月27日开幕，此图片展是中国天文学会和北京天文馆在天文年里开展的众多天文活动之一，从大量拍摄得到的天文图片中挑选出50余幅图片，内容涵盖了从卫星到行星、从星云到星系等多种天体，每张图片都配有详细的注解。

中法2009国际天文年展览：2009年10月28日开幕，是由北京市科学技术委员会、法国驻华使馆科技处、北京天文馆和北京对外科技交流中心共同制作。此天文年展览的内容有法国国家科学院制作的一个展览“太阳系”和一个互动多媒体科普项目“银心之旅”，还有《太阳鸟》和《爱情神话——牛郎星与织女星》两个电影。两部电影完全出自中国的古代天文成就和爱情神话影片却产自法国国家科学院，出自一位法国天文物理学家让-皮埃尔·卢米奈之手。展览中还有一件设计精巧的实物——法国阿丽亚娜火箭上携带的红外摄像机，它以不同波段的光在宇宙中拍摄了大量宇宙天体的照片。

天地玄石：2010年春节期间开幕，展览包含三个平面展示区，一个视频展示区，以及一个实物展示区。平面展示区包括事件追踪、初识闪电熔岩、陨石知识详解；视频展示区放映《肥乡怪石追踪记》；实物展示区重点展示河北肥乡县的闪电熔岩和江西贵溪的大陨铁，天文爱好者捐赠的“假陨石”，天文馆馆藏的玻璃陨石等众多珍贵展品，以及被闪电击中的树枝、高压电线，还有北京天文馆老书记张秉昌油画《火流星》的复制品和闪电、流星图片。

日食瞬间——北京天文馆日食摄影展：2011年3月12日开幕，展出由北京天文馆科普工作者们拍摄的100余幅作品，作品取材于2008年日全食、2009年日全食和2010年日环食时的景象。

中国梦·航天梦——首届中国航天员飞天摄影作品展：2017年7月26日在北京天文馆开展，持续至9月初，展示了中国航天员在太空拍摄的近百张作品。内容以图片为主，从航天员的独特视角，展现、记录着中国载人航天事业的不断发展。展览上，还利用VR、AR技术还原了飞船内部结构。

重要馆藏

文物 | 类别 | 简介

南丹铁陨石 | 陨石类 | 1516年6月降落，1958年发现于广西南丹，一场较大的铁陨石雨，重680千克，属于铁陨石中粗粒八面体类型。 月岩 | 陨石类 | 1978年美国总统卡特的安全顾问访华时，送给我国领导人1克重的月球岩石。它是由美国阿波罗17号登月舱，在1972年从月球上取回的。其中半克被放在北京天文馆B馆一层展区。 天体仪 | 铜器类 | 天体仪制于康熙八年至十二年(公元1669-1673年)，由比利时传教士南怀仁监制。仪重3850千克，仪高2.735米，现位于北京古观象台台顶。天体仪是一种用于演示天象的仪器，无论是白天还是夜晚都可以随时了解当时天空的实际星象。 傅科摆 | 铜器类 | 傅科摆在1957年和北京天文馆一起建造，在老馆的大厅，一进门就可以看到，黑色大理石贴面的圆形围墙，白色大理石摆盘上刻着时间和角度。摆锤是内部灌铅的铜球，重约170公斤。摆的方向随时间的变化在改变，它是用来证实地球自转的仪器，是法国青年傅科于1851年发明的，故称为“傅科摆”。

学术研究

《天文爱好者》杂志由中国天文学会、北京天文馆联合主办，是专业天文科普刊物，系中国科协所属优秀科普期刊。1958年《天文爱好者》正式创刊，当时的中国科学院院长郭沫若亲自题写了刊名。

《天文馆研究》属于《天文爱好者》杂志社出版的增刊，其中，包含众多实用天文资料，如：1995四季星空图集、1996彗星观测指南、1997星云星团观测指南、1998天体摄影实用指南、1999世纪天图使用指南、2000城市天文观测、2001天文软件、2003业余火星观测指南。

另外，与紫金山天文台合编有《天文普及年历》杂志。

文化活动

相关作品

1958年6月25日，中国发行一套2枚的《北京天文馆》特种邮票，分别是：北京天文馆、人造星空。

文创产品

2020年9月，北京天文馆的文创产品亮相中国国际服务贸易交易会。北京天文馆于2020年初成立了文创小组，于2020年7月22日至23日完成了文创产品的验收，共设计打样出办公文具、服装服饰、日用百货、创意产品、趣味天文等各类文创产品100款，包装样式29种。

科普活动

除播放科普节目外，北京天文馆还有各项展览、天文科普讲座、天文夏（冬）令营等各项活动，“星星是我的好朋友”、“天文馆里过大年”等活动已成为北京天文馆的品牌活动。

流动天文馆：1998年北京天文馆正式组建专职科室，负责“流动天文馆”的科普运行，同时引进专业天文科普宣传车。配有高水准的科普设施，活动内容和形式主要包括：模拟星空演示、天文知识展览、天文互动体验、天文望远镜观测、天文科普讲座、陨石标本展示、天文知识咨询等，并可根据需要开展多种形式的天文科普活动。截至2015年，“流动天文馆”已遍布北京市内及远郊区县乃至中国二十多个省，走访近1000所学校、社区、公园、科技场馆等，普及人数达100万人次以上，被评为北京市十大“首都市民学习品牌”、“北京市西城区市民终身学习服务基地优秀特色项目”。

所获荣誉

2007年

国际小行星中心将第59000号小行星永久命名为“北馆星”，即北京天文馆星

2011年9月3日

北京天文馆获“中关村科教旅游之最佳接待单位”、“中关村科教旅游之十佳讲解员”、“海淀旅游形象及旅游纪念品创意大赛优秀实物类作品奖”

2016年9月

北京天文馆及改建工程入选首届中国20世纪建筑遗产项目名录

2018年10月11日

北京天文馆入选“全国中小学生研学实践教育基地”名单

2020年4月

北京天文馆入选北京市首批新时代文明实践基地名单

2020年11月

北京天文馆入选首届北京网红打卡地上榜名单（共100家）

2022年3月

北京天文馆入选2021-2025年第一批全国科普教育基地

2022年2月11日

北京天文馆入选2022年北京市科普基地拟命名名单

作用价值

北京天文馆集展示与教学于一体，通过举办天文知识展览，组织中学生天文奥赛，编辑出版和发行天文科普书刊《天文爱好者》，组织公众观测等众多科普活动，向公众宣传普及天文知识。

2016年9月，北京天文馆及改建工程入选首届中国20世纪建筑遗产项目名录。

讲解提纲

北京天文馆老馆（A馆）

• 1954年夏，中国驻前民主德国使馆向外贸部门反映说，前民主德国的蔡司天象仪是一种科学普及教育仪器，德方对中国有贸易差额，建议购买天象仪，作为一部分外贸补偿。
• 1954年9月，中央文委决定筹建北京天文馆，并由中国科学院负责办理。中国科学院从年度经费中调剂200亿（人民币改革前的旧币）作为建馆经费。
• 天文馆的建筑设计师是建筑师张开济，室内装饰是由美术大师吴作人和周令钊等人完成的。
• 1957年9月29日上午，在北京天文馆开馆典礼上，北京市副市长吴晗致祝辞。

北京天文馆新馆（B馆）

• 由中国航天建筑设计研究院设计
• 外观上，呈现周边扭曲的“空间纹理”（这种现象是爱因斯坦的相对论所阐释的巨大质量天体迫使小质量天体扭曲变形，并吸引小天体坠入）。
• 扭曲的玻璃幕墙以独特的形态诠释着爱因斯坦的广义相对论和“虫洞”“弦理论”等现代天文学理论。

北京古观象台

• 古观象台是中国古代的皇家天文台。
• 建于明正统七年（1442年），是明清两代的国家天文台。
• 从明正统初年到1929年止，古观象台从事天文观测近500年，是现存古观象台中保持连续观测最悠久的。
• 天体仪制于康熙八年至十二年(公元1669-1673年)，由比利时传教士南怀仁监制。仪重3850千克，仪高2.735米，现位于北京古观象台台顶。

天文台

• 天文台建成于1957年，台内有一架130毫米口径蔡司折射望远镜。
• 系统的太阳黑子观测，持续到2001年，积累了40余年珍贵的连续资料。

傅科摆

• 傅科摆在1957年和北京天文馆一起建造，在老馆的大厅，一进门就可以看到，黑色大理石贴面的圆形围墙，白色大理石摆盘上刻着时间和角度。摆锤是内部灌铅的铜球，重约170公斤。摆的方向随时间的变化在改变，它是用来证实地球自转的仪器，是法国青年傅科于1851年发明的，故称为“傅科摆”。
• 摆动平面偏转方向与纬度有关，在北半球顺时针转动，南半球逆时针转动，赤道上几乎不转。
• 在北京傅科摆摆动平面转动一周约37小时，两极旋转周期约24小时。
• 科里奥利力（Coriolis force），是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。
• 有关水槽之类的下水方向：例如马桶的下水方向确实受到科氏力的影响，但这种影响是微不足道的。马桶的下水方向更多地取决于马桶水槽的形状。其它类型的水槽亦如此。

穹顶星光 - 天象仪与天文馆世纪巡礼

蔡司天象仪

• 蔡司UPP23/2天象仪是北京天文馆1957年建立之初从民主德国引进的大型光学开象仪，服役到1976年。

寻找另一个地球

观象授时

• 曾侯乙墓漆箱盖
• 苏州石刻天文图碑，南宋黄裳

巨眼观天

问月 - 中国探月工程嫦娥五号月球样品展

• 1978年，美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时，代表卡特总统向华国锋主席赠送了一块月岩样品，仅重1克。欧阳自远院士及其研究人员拿走0.5克进行科学研究，而另外0.5克月亮石就在北京天文馆B馆一层的小天体展区内。

太阳厅

探日逐梦 共绘璀璨

多彩宇宙

大气窗口：大气层透过率高的波段，被称为大气窗口。

人类获得天体信息的五种渠道：

• 电磁辐射：电磁波，这是目前我们获得天体信息的主要渠道。
• 物质采样：地面陨石采集，空间飞行器对太阳系天体的实地采样和分析。
• 中微子：轻子的一种，电中性，质量非常小，以接近光速运动。它与物质的相互作用非常弱，很难探测。
• 宇宙射线：宇宙线，来自宇宙空间的带电高能粒子流。
• 引力波：时空涟漪，以波的形式向外传递，极其微弱。2015年9月14日首次探测到来自于两个黑洞并合的引力波信号。

星星相伴

• 由于相互之间的引力而被束缚在一起的两颗恒星组成双星系统，由两颗以上的恒星组成的系统称为聚星系统。
• 有些双星会发生物质转移，两颗子星之间好似存在一座滑梯。

月球和陨石展区

宇宙灯塔

脉冲星

• 脉冲星是宇宙中一种典型的致密天体，是较大质量恒星演化到末期的产物。
• 一般认为脉冲星就是中子星，因其发射周期性脉冲信号而得名。
• 脉冲星具有自转速度极高、体积很小、密度极大、磁场极强等特征，并以电磁辐射的形式向宇宙空间释放能量，辐射束周期性的扫过地球，犹如宇宙中一座旋转灯塔。
• 自转轴：脉冲星的自转速度非常快，且自转周期极其稳定，被称为宇宙中最精准的天文时钟。
• 辐射束：随着中子星的自转，电磁辐射束周期性的扫过宇宙空间。
• 磁力线：脉冲星具有极强的磁场，磁感应强度是常见U型磁铁的100亿倍。

中子星

• 典型中子星的半径约10千米，质量是太阳质量的一至两倍。
• 密度高达每立方厘米上亿吨，如果把地球压缩到这个密度，地球的半径仅百米。

太阳家族

宇宙穿梭

寻找另一个地球 - 从系外行星到地外文明

• “运河”纵横 - 洛威尔的火星世界
• 冉斯登望远镜
• 洛威尔火星仪
• 现代火星仪
• 先驱者号
• 旅行者号
• 时间胶囊。漂流瓶。
• 射电天文学
• 1960年，美国天文学家弗兰克-德雷克（Frank Drake），地外文明探索计划（SETI）
• 2020年4月28日，FAST射电望远镜，中国贵州，世界上最大的射电望远镜，加入SETI计划
• 1999年5月，SETI@HOME项目，屏保程序
• 1977年8月15日，大耳朵射电望远镜（Big Ear）。Wow!信号
• 生命的形式 - 阿西莫夫猜想
• 突破聆听计划
• 致信M13 - 阿雷西博信息
• 繁星点点 - 系外行星发现史
• 他们在哪 - 费米悖论
• 估算银河系 - 德雷克公式
• 一代利器 - 开普勒任务。开普勒空间望远镜，2009年发射，2013年启动新的K2项目，利用凌星法监测恒星亮度变化。
• 凌星系外行星巡天望远镜（TESS）
• 新视野号
• 哈勃空间望远镜
• 斯皮策空间望远镜
• 科罗系外行星探测器
• 盖亚天文卫星
• 基奥普斯系外行星特性探测卫星
• 韦布空间望远镜
• 别有洞天 - 系外行星大观
• 何处可栖 - 未来家园

文明寻迹 - 戴森球

苏联天文学家尼古拉-卡尔达舍夫（Nikolai Kardashev）将文明分为三种类型：

• I型文明，可以利用所在行星的全部能源。
• II型文明，可以利用所在恒星系统的全部能源。
• III型文明，可以利用所在星系的全部能源。

地球目前约0.7级。

捕星捉影 - 如何发现系外行星

• 直接成像法，49颗，1.2%
• 凌星法，3170颗，76%
• 微引力透镜法，95颗，2.3%
• 视向速度法，804颗，19.2%。行星引力让恒星绕着公共质心转动，恒星的光谱周期性的红移和蓝移。
• 时变分析法，36颗，0.9%。其他行星的引力对已知行星的影响。
• 亮度调制法
• 脉冲星计时法
• 天体测量法

巨眼观天

• 折射望远镜
• 反射望远镜
• 牛顿式
• 卡塞格林式
• 折反射望远镜
• 施密特望远镜
• 施密特-卡塞格林式
• 马克苏托夫-卡塞格林式
• 双筒望远镜
• 伽利略望远镜
• 牛顿望远镜
• 叶凯士望远镜
• 赫歇尔望远镜
• 凯克望远镜
• 海尔望远镜
• 甚大望远镜
• LBT大型双筒望远镜
• 三十米望远镜
• 欧洲特大望远镜

500米口径球面射电望远镜

• FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)
• 世界最大的单口径射电望远镜
• 贵州省平塘县克度镇大窝凼(dàng)

郭守敬望远镜

• LAMOST(Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope)
• 大天区面积、多目标、光纤光谱天文望远镜
• 河北兴隆县
• 我国自主创新研制的大型主动反射施密特望远镜

开普勒望远镜

• 开普勒望远镜是美国国家航天局（NASA）设计的专门用来探测系外行星的太空望远镜，于2009年3月6日发射。
• 开普勒望远镜用凌星法搜寻银河系内太阳附近的系外行星。
• 搜索范围固定在天鹅座和天琴座方向上105平方度的范围内，持续观测14.5万颗恒星的亮度，每30分钟拍一张照片，能很好的观察到凌星现象。
• 2013年5月，开普勒望远镜出现重大故障，修复后继续执行搜寻系外行星的任务（称为K2任务）。

中国空间站工程巡天望远镜

中国空间站工程巡天望远镜（China Space StationTelescope，简称“CSST”），是中国空间站工程最重要的空间科学设施，是中国迄今为止规模最大、指标最先进的空间天文望远镜，也将是未来十年世界上最重要的空间天文观测仪器之一。中国首个大型巡天空间望远镜计划于2023年发射，开展广域巡天观测，将在宇宙结构形成和演化、暗物质和暗能量、系外行星与太阳系天体等方面开展前沿科学研究。

太阳厅

• 一个精细的太阳模型展示了太阳的分层结构和太阳活动现象。
• 太阳由里到外分别是核反应区、辐射层、对流层、光球层、色球层。太阳的体积可以容纳约130万个地球，质量是地球的33万倍，太阳表面温度高达6000摄氏度。
• Ha滤光器
• 针状物谱斑（Ha谱线图像）
• 红巨星
• 行星状星云
• 白矮星
• 黑矮星

天文单位

• 日地距离，天文单位，1,496亿千米
• 阳光经历成百上千万年才到达光球层。8分钟，1.5亿千米。

中微子

黑子

日珥

米粒组织

光球上有一些像米粒的气团，叫米粒组织，尺度大的叫超米粒组织。但太阳上一个米粒大小可达几百到几千公里。

耀斑

• 太阳耀斑：太阳外层大气有时会在几分钟或几十分钟的时间内突然释放出相当于数千个氢弹爆炸的能量。

日冕

• 日冕，温度高出太阳表面几百至几千倍
• 日冕物质抛射：太阳日冕不定期地会喷射出几百亿吨物质，以每秒100至1200千米的速度飞向行星际空间。
• 法国太阳物理学家李奥（1897~1952）设计了日冕仪，装备了遮挡盘的望远镜。遮挡盘的尺寸恰好遮挡住太阳圆盘，使不在日全食期间也能观测到太阳的日冕。

太阳风

• 太阳风：太阳时刻将大量物质吹向太空。
• 太阳风的速度一般为每秒300千米到800千米，能一直吹到大约100个日地距离的地方。
• 太阳风大部分被地球磁场拒之门外。
• 地球磁层被太阳风推动和拉伸而呈现出巨大的慧星形状。
• 极光：高能粒子与氧分子和氮分子激烈碰撞，发出亮光。

电离层

夫琅和费镨线

艾国祥，中国的空间太阳望远镜（Sapce Solar Telescope, SST）

建立与验证模型

月球和陨石展区

• 1∶1 比例的“玉兔号”月球车模型
• “玉兔号”是中国首辆月球车，2013年12月着陆在月球表面虹湾地区，对月球进行考察探测。
• 嫦娥五号
• 月球模型直径为760毫米，比例为1:4600000。月球模型表面以中英文对照的形式，标注了近2000个月球地理信息名称，用不同的标记符号标明了月球环形山、月海、月湖、月沼、月溪、以及阿波罗登月点等信息，其中用红色字体标注了以中国人名字命名的月球环形山。
• 大部分陨石来源于火星和木星之间的小行星带，有少量的陨石来自月球和火星。

陨石分类

• 一般根据主要组成矿物划分为三大类：石陨石、铁陨石和石-铁陨石。
• 以是否经历熔融分异又可划分为未分异型和分异型。
• 未分异陨石没有经历岩浆作用，保存了太阳系早期的物质。
• 分异型陨石则经历过岩浆作用，发生过熔融分异。

鉴别陨石的方法

• 气印：陨石形态不规则，表面有凹陷的气印。
• 熔壳：陨石表面常覆盖一层1毫米左右的黑色熔壳。
• 密度：一般陨石含有铁镍金属，密度较大，拿在手里会感觉比地球岩石重。
• 磁性：大部分陨石都含铁，用磁铁靠近会有吸附效果。

南丹铁陨石

• 1516年6月降落，1958年发现于广西南丹，一场较大的铁陨石雨，重680千克，属于铁陨石中粗粒八面体类型。

太阳家族

行星的定义及分类

根据国际天文学联合会（IAU）在2006年提出的行星定义，一个天体要被认定为行星，必须满足以下三个条件：

• 围绕恒星运行：行星必须是围绕恒星运行的天体，这将其与其他不围绕恒星运行的天体区分开来；
• 流体静力平衡：拥有足够的质量，通过自引力形成近似球形的形状，这一标准将行星与小行星等不规则形状的天体区分开；
• 清空自身轨道周围区域，保证轨道内不存在其他行星：根据这一标准，行星必须有足够的引力来清除或吸引其轨道区域内的大多数其他天体，例如小行星或彗星。而冥王星由于其轨道附近存在大量柯伊伯带小天体，未能符合这一标准，因此被重新归类为“矮行星”。

结合行星的质地和温度，大致可分为熔岩行星（Lava Planets）、岩质行星（Rockey Planets）、热气态巨星（Hot Gas Giant）、气态巨行星（Gas Giant）。按照质量划分，则可以分为迷你地球（Mini Terran）、亚地球（Sub-Terran）、类地行星（Terran）、超级地球（SuperTerran）、类海王星（Neptunian）、类木星（Jovian），有时也有超级木星（Super Jovian）的划分。

行星

• 古典概念的行星包括七颗，分别是阴阳五行——太阳、太阴(月球)，以及金星、木星、水星、火星和土星。
• 1859年伟烈亚力与李善兰合作翻译的《谈天》是中文文献中第一次介绍哥白尼的地动说，也是中文“行星”一词第一次出现。
• 1781年，第七颗行星天王星被发现。
• 1801年，谷神星被发现，有长达49年的时间被称为“第8颗行星”
• 1850年，谷神星因尺寸太小，且发现一系列更小的同类型星体（即小行星），其行星地位被免除
• 1846年，第八颗行星海王星被发现
• 1930年，冥王星被发现，有长达76年的时间被称为“第9颗行星”
• 2006年8月24日的行星定义中，冥王星成为了一颗矮行星。

行星的自转轴倾角

• 大部分行星的自转轴倾角比较接近，在0度~30度之间。
• 金星的自转轴接近180度（177.33度），是倒立着自转。
• 天王星的自转轴接近90度（97.86度），是躺着滚动。

水星

• 太阳系温差最大的行星，表面遍布众多撞击坑。
• 没有天然卫星
• 太阳系类地行星，几乎没有大气，表面温度 -173度~427度
• 自转周期 58.6天
• 公转周期 88天
• 赤道重力加速度是地球的0.38倍
• 与太阳的平均距离是0.39个天文单位，日地距离的39%
• 直径是地球的38%
• 质量是地球的6%

金星

• 表面环境十分恶劣，包括熔岩、火山、闪电、酸雨
• 没有天然卫星
• 太阳系类地行星，有浓密的大气，昼夜温度都在400度以上。
• 自转周期 243天。逆行自转，倒立自转。
• 公转周期 224.7天
• 赤道重力加速度是地球的0.9倍
• 与太阳的平均距离是0.72个天文单位，日地距离的72%
• 直径是地球的95%
• 质量是地球的82%

火星

• 有太阳系最高的山和最深的峡谷：奥林波斯山、水手号峡谷群
• 有两颗天然卫星：火卫一和火卫二
• 太阳系类地行星，有稀薄的大气，表面温度 -143度~35度
• 自转周期 24小时37分钟
• 公转周期 687天
• 赤道重力加速度是地球的0.38倍
• 与太阳的平均距离是1.5个天文单位，日地距离的1.5倍
• 直径是地球的53%
• 质量是地球的11%

木星

土星

天王星

• 有光环，但不如土星明亮。
• 几乎是躺着自转。
• 已发现27颗天然卫星
• 太阳系类木行星，表面平均温度-195度
• 自转周期 17小时14分
• 公转周期 84个地球年
• 赤道重力加速度是地球的0.89倍
• 与太阳的平均距离19个天文单位，日地距离的19倍
• 直径是地球的4倍
• 质量是地球的15倍

海王星

• 有暗淡光环，暗于天王星光环。
• 天然卫星数量不少于14颗
• 太阳系类木行星，表面平均温度-200度
• 自转周期 16小时7分钟
• 公转周期 164.8个地球年
• 赤道重力加速度是地球的1.13倍
• 与太阳的平均距离是30个天文单位，日地距离的30倍。
• 直径是地球的3.8倍
• 质量是地球的17倍

柯伊伯带

• 柯伊伯带位于太阳系的海王星轨道（距离太阳约30天文单位）外侧，在黄道面附近的天体密集圆盘状区域。
• 杰拉德·柯伊伯（1905.12.7―1973.12.24），荷兰裔美国天文学家，提出在太阳系边缘存在一个由冰物质运行的带状区域，为了纪念柯伊伯的发现，这个区域被命名为“柯伊伯带”。
• 2006年1月19日，第一艘以探索柯伊伯带为任务的航天器新视野号发射升空。
• 新视野号航天器已于2015年7月14日抵达了冥王星。
• 美国东部标准时2019年1月1日，新视野号在距离太阳43.4天文单位处飞掠名为“天涯海角”的柯伊伯带小行星2014 MU69。

黄道

• 西方文明中，太阳的轨迹把黄道分作十二段，每月一段，每段一个星座组成黄道十二宫
• 中国文明中，太阳的轨迹把黄道分作四段，每个季度一段，即天空四象“青龙、白虎、朱雀、玄武”
• 太阴（月球）的轨迹把黄道分作28段，每天一段，对应天空的28个星宿

天问

宇宙穿梭

现代宇宙学的三大基石

哈勃膨胀

• 哈勃的发现，标志现代宇宙学的确立。
• 1929年，哈勃在观测时，发现距离越远的星系离开我们的速度越大，即宇宙在膨胀。
• 推论：如果星系都彼此远去，那在这之前，天体必然会聚集在极小的空间内。

微波背景辐射

• 1948年，伽莫夫等预言：宇宙大爆炸产生的辐射，由于宇宙的膨胀和冷却，辐射温度约为5K。
• 美国贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊为了降低天线的噪声水平，利用天线进行测试，发现天空中始终存在3.5K来自宇宙的辐射。

轻元素的合成

• 在宇宙中任何天体，包括太阳上，氦元素的含量都是24%左右，远远超过了恒星内部热核反应所能达到的含量。
• 根据大爆炸宇宙学理论计算出的氦含量符合观测事实。

标准宇宙学模型

• 宇宙起源于一次热大爆炸。
• 宇宙中的物质分布在大尺度上是均匀和各向同性的。
• 目前的宇宙处于膨胀状态。
• 宇宙时空用罗伯逊-沃尔克度规来描述。

系外行星探测历程

• 截至2024年2月5日，开普勒望远镜（Kepler Mission）已累计发现并确认3325颗（含K2任务）系外行星。
• TESS空间望远镜，TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)，于2018年发射，任务是用凌星法进行巡天。截至2024年2月5日，已发现417颗系外行星。
• 凯克望远镜（Keck Observatory）的HIRES光谱仪，截至2024年2月5日，已经发现了184颗系外行星。
• COROT空间望远镜，COROT(COnvection ROtation and planetary Transits)，使用凌星法探测系外行星。截至2024年2月5日，已经发现35颗系外行星。
• 截至2024年2月5日，哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope）已经发现了6颗系外行星。最早用直接成像法发现的系外行星之一-北落师门的行星就是它发现的。
• 斯皮策空间望远镜（Spitzer Space Telescope），可用于研究系外行星在凌星期间的红外辐射。截至2024年2月5日，已发现4颗系外行星。
• 中科院云南天文台（Yunnan Astronoical Observatory），利用视向速度法，截至2024年2月5日，已发现并确认3颗系外行星。
• 盖亚天文卫星（Gaia Astrometry Satellite）,于2013年发射，用天体测量和凌星法探测系外行星。截至2024年2月5日，已发现3颗系外行星。
• 中科院国家天文台兴隆站，利用视向速度法，截至2024年2月5日，已发现并确认2颗系外行星，其中一颗被命名为望舒。
• 詹姆斯-韦布空间望远镜，JWST(James Webb Space Telescope)，于2021年发射升空，是哈勃空间望远镜的后续计划，用直接成像法拍摄系外行星，用光谱仪研究凌星现象。截至2024年2月5日，已发现1颗系外行星。

引力透镜

哈勃星系分类法

星系在形态、组成和恒星的运动等方面有很大的差异。哈勃分类法，是目前广泛应用的星系分类法。

• 椭圆星系：外形呈正圆形或椭圆形，中心亮，边缘渐暗，外围有许多球状星团。按扁度分为E0、E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7八个次型。E0型是圆形星系，E7是最扁的椭圆星系。
• 透镜状星系：已经用尽或丢失了大部分的星际物质，组成上以老年恒星为主。
• 旋涡星系：有一个较圆的星系核，从核心延伸出两条或多条旋臂。在S后用a、b、c表示星系核的相对大小及旋臂的展开程度。
• 棒旋星系：有棒状结构贯穿星系核的旋涡星系。在SB后用a、b、c表示星系核的相对大小及旋臂的展开程度。
• 不规则星系：没有明显的旋臂或核结构。

引力透镜

• 当光在星系、星系团或黑洞等大质量天体附近经过时，会像通过凸透镜一样发生弯曲，这种现象称为引力透镜效应。
• 引力透镜效应是时空在大质量天体附近发生畸变所导致的。造成引力透镜现象的大质量天体，称为前景天体或透镜天体，遥远处作为光源的天体称为背景天体。

引力透镜现象的研究历史

• 1915年，爱因斯坦的广义相对论预言：当一束光线通过一个大质量物体附近时，因受引力作用会发生偏折。
• 1919年，爱丁顿首次利用日全食，检验了广义相对论的光线弯曲理论。他提出：在某些条件下单一的光源可以产生多重像。
• 1936年，爱因斯坦认为：恒星质量的透镜体产生的多重像无法被观测到。
• 1937年，兹维基提出：用星系作为透镜体，足以产生可以被观测到的多重像。
• 首次发现：1979年，第一个真正由引力透镜形成的类星体双重像Q0597+561 A和B被发现。

三种不同的引力透镜现象

根据尺度和效果不同，引力透镜通常可分为三种，强、弱和微引力透镜。

强引力透镜

背景天体多为星系，透镜天体为星系团。当背景天体和观测者的连线位于透镜天体中心区域时，此时背景天体的放大率很大，可以形成明显的多重像、环半弧和巨大光弧。

主要研究用途：

• 测量透镜天体的质量分布情况
• 测定宇宙学参数
• 测量暗弱的星系、高红移星系

弱引力透镜

背景天体多为星系，透镜天体为星系团，表现为微弱的拉伸效果。

主要研究用途：

• 测定星系团的质量分布
• 测定宇宙学参数

微引力透镜

透镜天体为恒星级天体，主要表现为背景天体的光瞬时增强。

主要研究用途：

• 搜寻银河系内的冷暗物质
• 搜寻系外行星的重要手段之一

逃离黑洞

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一。在那里，时间和空间都强烈扭曲，它产生的引力场是如此之强，以至于在它的视界之内，包括光在内的所有物质都无法逃脱。

黑洞的类型

黑洞主要有两种：超大质量黑洞和恒星级黑洞。超大质量黑洞可以达到数十亿个太阳质量，存在于大部分星系（包括银河系）的中心。恒星级黑洞是由爆炸的超巨星的核心塌缩而成，它们可能在所有的星系中都十分常见。

霍金曾提出过“原初黑洞”的概念，它们诞生于宇宙初期高温高压的环境中，但是质量很小，至今并没有观测到。

探测黑洞

黑洞无法直接观测，但通过其周围物质的行为可以间接探测黑洞。目前已发现的黑洞都有一个气体尘埃盘围绕在周围，产生高温高热的物质喷流，或者在物质落入黑洞时发出辐射（比如X射线）。

视界

视界，又称为黑洞的事件视界，视界以外的观察者无法利用任何物理方法获得视界以内的任何信息，或者受到视界以内事件的影响。视界是黑洞的最外层边界，在此边界内连光都无法逃脱。

傅科摆

傅科摆是一个单摆，底板有一个量角器。单摆振动时，振动面依理应保持不变，但因地球在自转，在地面上的观察者，不能发觉地球在转，但在相当长的时期内，却发现摆的振动面不断偏转。从力学的观点来看，这也是由于受到了科里奥利力影响的缘故。这项显示地球自转的装置，是1851年傅科在巴黎首先制成的，傅科在巴黎先贤祠进行了实验，使用摆长67米、摆锤重28公斤的单摆，并通过万向节等特殊设计减少摩擦。摆动平面偏转方向与纬度有关，在北半球顺时针转动，南半球逆时针转动，赤道上几乎不转，两极旋转周期约24小时。虽然早在1650年，已有人观察到摆的振动面在缓慢地旋转，但却未能对此现象作出正确的解释。所以我们现在把用来显示地球自转的这种装置叫傅科摆。北京天文馆设有傅科摆展示，北京天文馆推出“博士讲解天团”为观众讲解傅科摆等展品，并提及在北京傅科摆摆动平面转动一周约37小时。

简介

为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819—1868）于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此而得名。实验在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方进行，摆长67米，摆锤重28公斤，悬挂点经过特殊设计使摩擦减少到最低限度。这种摆惯性和动量大，因而基本不受地球自转影响而自行摆动，并且摆动时间很长。在傅科摆试验中，人们看到，摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向不断变化。分析这种现象，摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用，按照惯性定律，摆动的空间方向不会改变，因而可知，这种摆动方向的变化，是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。

傅科摆放置的位置不同，摆动情况也不同。在北半球时，摆动平面顺时针转动；在南半球时，摆动平面逆时针转动。而且纬度越高，转动速度越快，在赤道上的摆几乎不转动，在两极极点旋转一周的周期则为一恒星日（23小时56分4秒），简单计算中可视为24小时。傅科摆摆动平面偏转的角度可用公式θ°=15°tsinφ来求，单位是度。式中φ代表当地地理纬度，t为偏转所用的时间，用小时作单位，因为地球自转角速度1小时等于15°，所以，为了换算，公式中乘以15°。

证明自转

据记载，300多年以前伽利略受到罗马教廷的审判，当他被迫承认地心说的时候,伽利略喃喃自语道：“可是地球仍然在动啊!”伽利略是否说过这句话已经不可考证。很难想像有人听见了伽利略低声说出的“异端”言论，并且把它记录了下来，更何况当时伽利略已经神志不太清醒。圣经说大地是不动的；而现在，即使是小学三年级的学生也知道地球存在自转。

历史实验

时间回溯到1851年的巴黎。在国葬院（法兰西共和国的先贤祠）的大厅里，让·傅科（Jean Foucault）正在进行一项有趣的实验。傅科在大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索，绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候，摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。按照日常生活的经验，这个硕大无比的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。该实验被评为“物理最美实验”之一。

实验开始了，人们惊奇的发现，傅科设置的摆每经过一个周期的震荡，在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹（准确地说，在这个直径6米的沙盘边缘，两个轨迹之间相差大约3毫米）。

悬挂方法

摆的运动可以超然于地球的自转，但悬挂摆的支架一般却要带动它参与地球的自转。为解决这一问题，傅科采取了一种简单而巧妙的装置－万向节，从而使摆动平面超然于地球的自转。

自转惯性

傅科的这个摆是一个演示地球自转的实验。这种摆也因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自转呢？简单的说，因为惯性。

通常，我们说“地球具有自转”的时候，我们并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题，如果没有参照物，谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物，因此，我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上，那些天体也绝不是“空间中的钉子”，只不过因为它们实在太遥远了，我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。以遥远的恒星作为参照物，一个物体不受外力作用的时候，将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律的内容。

摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用，它就会一直沿着某一方向，或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于5度的话，(高中物理书允许在10°之内)摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。

考虑一种简单的情况，假如把傅科摆放置在北极点上，那么会发生什么情况呢？很显然，地球在自转——相对于遥远的恒星自转。同样，由于惯性，傅科摆的摆锤相对于遥远恒星的运动方向（平面）是不变的。（你可以想象，有三颗遥远的恒星确定了一个平面，而傅科摆恰好在这个平面内运动。由于惯性，当地球以及用来吊起摆锤的架子转动的时候，摆锤仍然在那个平面内运动）那么什么情况发生了呢？你站在傅科摆附近的地球表面上，显然会发现摆动的平面正在缓缓的转动，它转动的速度大约是钟表时针转动速度的一半，也就是说，每小时傅科摆都会顺时针转过15度。摆在同一平面内运动，这里所说的平面是由远方的恒星确定的。

如果把傅科摆放置赤道上呢？那样的话，我们将观察不到任何转动。把摆锤的运动看做一维谐振（单摆），由于它的运动方向与地轴平行，而地轴相对遥远的恒星是静止的，所以我们观测不到傅科摆相对地面的转动。

在把傅科摆移回巴黎。摆锤的运动可以分解为沿地轴方向的和与之垂直方向上的两个分运动。后者会产生相对地面的旋转（正如北极的傅科摆）。这两个分运动合成的结果是，从地面上的人看来，傅科摆以某种角速度缓慢的旋转——介于傅科摆在北极和赤道的角速度之间。（也可以从科里奥利力的角度解释，得出的结论是一样的）如果在北极的观测到傅科摆旋转一周的时间是A（A=24h），那么在任意纬度γ上，傅科摆旋转一周所需的时间是A/sinγ。对于巴黎，这个数字是31.8小时。

中国探月工程

中国探月工程（英文：Chinese Lunar Exploration Program，英文缩写：CLEP，又称：嫦娥工程），是中国实施的月球探测工程。该工程使中国成为继美国、苏联之后世界上第3个月球采样返回的国家，为中国未来月球与行星探测奠定坚实基础。 中国探月工程初期规划为绕、落、回三期。绕：2004～2007年（一期）研制和发射首颗月球探测卫星，实施绕月探测。落：2013年前后（二期）进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。回：2020年前（三期）进行首次月球样品自动取样返回探测。后期启动探月工程四期，实现月球背面软着陆及采样返回，规划构建月球科研站基本型，开展月球环境探测等任务。 2004年，中国正式开展月球探测工程，从2007年10月24日嫦娥一号发射起，嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号发射运行，嫦娥五号返回器携带月球样品返回地球。2024年5月3日，嫦娥六号发射；6月25日采样返回。2026年4月，嫦娥七号探测器已运抵中国文昌发射场，计划于下半年择机发射。 2010年1月至2021年11月，中国探月工程多次获奖，包括：绕月探测工程被授予国家科学技术进步奖特等奖；“嫦娥二号工程”被授予国家科学技术进步奖特等奖；嫦娥三号工程荣获国家科学技术进步奖一等奖；嫦娥四号任务团队获得英国皇家航空学会2019年团队金奖；嫦娥四号工程团队代表，获得国际宇航联合会2020年度“世界航天奖”；“嫦娥四号工程”获2020年度国家科学技术进步奖特等奖。

工程大事记 播报 1991年 方案提出 中国航天专家提出开展月球探测工程。 1998年 规划论证 中国国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，并开展了先期的科技攻关。 2004年1月23日 工程立项 国务院总理温家宝批准绕月探测工程立项。 2005年12月29日 正样研制 绕月探测工程领导小组召开第三次会议，审议并通过了工程转入正样研制阶段。 2006年 星箭系统、地面系统试验验收 2月10日，经过5个多月的广泛征集评选，确定了中国月球探测工程的标识。 2007年 嫦娥一号发射入轨 10月24日，嫦娥一号卫星在西昌发射成功。 2008年 工程二期立项 2月，国务院批准探月工程二期立项。 2009年 嫦娥一号受控撞月 3月1日，16时13分许，在科技人员的精确控制下，嫦娥一号卫星落入东经52.36度、南纬1.50度的月表区域，实现“受控撞月”。 2010年 嫦娥二号发射入轨 10月1日，嫦娥二号卫星被发射送入太空。 2011年 嫦娥二号入轨L2点 4月1日，嫦娥二号半年设计寿命期满，既定六大工程目标和四大科学探测任务完成。 2012年 嫦娥二号获取图像 2月6日，国防科工局发布了嫦娥二号月球探测器获得的7米分辨率全月球影像图。 2013年 嫦娥三号落月 7月14日，已成为中国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星，与地球间距离突破5000万公里。 2014年 返回器试验成功 10月24日02时00分，中国自行研制的探月工程三期再入返回飞行试验器，在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭发射升空，进入近地点高度为209公里、远地点高度41.3万公里的地月转移轨道。 2015年 再入返回飞行器试验 1月4日，探月工程三期再入返回飞行器服务舱实施逃逸机动，飞离地月L2点。 2016年 嫦娥五号正样研制 2月18日，嫦娥三号着陆器成功自主唤醒，进入第28个月昼，工作正常。 2017年 嫦娥三号工程获奖 1月9日，2016年度国家科学技术奖励大会召开，嫦娥三号工程荣获国家科学技术进步奖一等奖。 2018年 鹊桥中继星入轨 5月21日，嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空。 2020年 嫦娥五号取样返回 11月24日4时30分，中国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，并送入预定轨道。 2021年 工程四期获批实施 12月，中国探月工程四期获批实施，，由嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号4次任务组成。 2022年 工程三期收关、四期启动 4月24日，中国探月工程三期收官后，探月四期已全面启动。计划陆续发射嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号探测器，开展任务关键技术攻关和国际月球科研站建设。 2023年 探月国际合作 6月8日，中国国家航天局与欧洲空间局、法国国家空间研究中心分别签署开展探月工程科学研究合作备忘录。 2024年 嫦娥六号发射、采样返回 3月20日，鹊桥二号中继星发射升空。 工程背景 播报 历史背景 月球是距离地球最近的天体，也是地球唯一的天然卫星。由于月球的空间位置独特、潜在资源丰富，是研究生命起源与演化、人类生存环境演变和地月系统的重要对象，成为人类开展深空探测的首选目标和前哨站。 20世纪50年代至20世纪末，美国、苏联、日本共开展了121次月球探测活动，取得巨大成就，不仅促进了人类对月球、地球和太阳系的认识，还催生了一系列基础科学与应用科学的创新和发展，建立完善了庞大的航天工业和技术体系，形成了一大批高科技工业群体，产生了显著的社会经济效益。从20世纪90年代初开始，各主要航天国家和组织又开始计划和实施新一轮的月球探测计划，为月球资源的开发和利用做准备。 月球探测是一项复杂并具高风险的工程，从1958年8月11日到2007年9月11日，人类共发射月球探测器122个，成功和基本成功59个，成功率仅为48%。 01:56 嫦娥五号探测器，是中国航天事业中，最复杂的航天器之一 中国规划 1958年，钱学森提出“要到月亮上去”，是中国探月工程事业最初设想。 1994年，中国有关部门组织专家对开展探月的必要性和可行性进行初步分析和论证。有人提出发射一颗简易探月卫星的方案，但囿于国家经济实力和航天基础实力，计划并未启动。 1995年，中国专家编制了一份较为完整的探月可行性报告，提出了研制第一颗月球探测卫星的方案设想。 1997年，3位中国科学院院士杨嘉墀、王大珩、陈芳允以“863”计划的名义发表了《我国月球探测技术发展的建议》。 1998年，国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，并开展了先期的科技攻关。 2000年，中国科学院通过了对科学目标的评审，并据此科学目标开始研制有效载荷。 从2002年起，国防科工委组织科学家和工程技术人员研究月球探测工程的技术方案。经过两年多的努力，深化了科学目标及其实施途径，落实了探月工程的技术方案，建立了全国大协作的工程体系，提出了立足中国现有能力的绕月探测工程方案。 2004年1月23日，国务院批准绕月探测工程立项，命名为嫦娥工程。 01:07 2003年，探月工程立项后，大家起了一个浪漫的名字，嫦娥丨档案 2004年2月19日，绕月探测工程领导小组经国务院批准成立，时任国防科工委主任的张云川出任组长（后因工作变动，由张庆伟任组长），国防科工委、国家发改委、科技部、财政部、总装备部、中国科学院和航天科技集团的相关领导出任副组长，实行总体协调指挥和重大决策。 2004年2月25日，国防科工委正式宣布中国月球探测工程“嫦娥工程”正式实施。 2006年2月，国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，明确将“载人航天与探月工程”列入国家十六个重大科技专项。 工程规划 播报 工程一期 基本情况 一期工程实现绕月探测，由嫦娥一号任务组成。于2007年10月24日成功发射，嫦娥一号卫星经地球调相轨道进入地月转移轨道，实现月球捕获后，在200千米圆轨道开展绕月探测。 任务期间，8台科学载荷开展了有效的探测，开展全局性、普查性的月球遥感探测。任务取得圆满成功后，于2009年3月1日嫦娥一号卫星受控撞月。 工程目标 研制和发射中国第一颗月球探测卫星 01:57 中国探月工程，火箭将卫星送入太空，探测月球表面！ 初步掌握绕月探测基本技术 02:28 嫦娥一号成功绕月，中国成为世界第三个掌握探月技术的国家丨档案 首次开展月球科学探测 初步构建月球探测航天工程系统 为月球探测后续工程积累经验 科学目标 获取月球表面三维影像 分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点 探测月壤特性 探测地月空间环境 工程二期 工程二期是实现月球软着陆和月面巡视勘察等，由嫦娥二号、三号、四号任务组成。 嫦娥二号 基本情况 二期工程先导星嫦娥二号，于2010年10月1日成功发射，直接进入地月转移轨道，实现月球捕获后，在100千米圆轨道，7种科学载荷开展了多项科学探测，并为后续嫦娥三号任务验证了部分关键技术。 00:40 00:00/00:40 2010年10月，“嫦娥二号”卫星成功发射，并拍到图塔蒂斯的照片 2011年6月9日，嫦娥二号完成预定各项探测任务后，飞离月球轨道，开展了日地拉格朗日L2点探测和图塔蒂斯小行星飞越探测等多项拓展试验，成为了绕太阳飞行的人造小行星，距地球超过9000万千米。预计2029年将再次飞回地球附近700万千米处。 工程目标 突破直接进入奔月轨道的弹道设计技术、运载火箭低温三子级滑行时间可调技术，利用CZ-3C运载火箭将卫星直接送入地月转移轨道，降低二期工程后续任务的实施风险。 在CE-2卫星上搭载X频段应答机，与中国X频段地面测控设备配合，验证X频段测控体制，为CE-3任务积累工程经验。 选择与CE-3任务相似的奔月、月球捕获轨道，通过实际飞行掌握直接奔月和100千米近月捕获技术，为CE-3任务探索技术途径；CE-2卫星在100千米轨道长时间运行，探测100千米轨道空间环境，积累更多的近月空间环境数据，提高月球探测热红外分析模型的准确性。 开展100千米×15千米轨道机动试验，验证CE-3任务着陆前在不可见弧段变轨的星地协同程序；在100千米×15千米轨道飞行期间，验证100千米×15千米轨道快速测定轨能力，这些测定轨数据对深入研究月球重力场分布，提高重力场模型精度有重要意义。 配置降落相机，校验其对月成像能力；试验强纠错能力的LDPC信道编译码技术，提高卫星遥测链路性能，为探月工程和其他深空探测项目提供技术储备；将卫星数传码速率提高至6Mbit/s，试验12Mbit/s，以期满足数据传输量增大的需求。 在100千米×15千米轨道，CCD立体相机在15千米近月点处对CE-3任务预选着陆区进行优于1.5米分辨率成像试验；在100千米圆轨道，对预选着陆区进行优于10米分辨率成像。利用预案着陆区月表图像，绘制三维地形图，有利于定量评估预选着陆区的特性，提高CE-3任务着陆安全性。 科学目标 利用CCD立体相机获取高分辨率的月球表面三维影像，结合激光高度计获取的月表地形高程数据，可获取月球表面高精度地形数据，为后续着陆区优选提供依据，同时为划分月球表面的地貌单元精细结构、断裂和环形构造，提供原始资料。 利用经技术改进的γ射线谱仪和X射线谱仪，可以探测月球表面9种元素——硅、镁、铝、钙、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征，获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图。 利用微波探测技术，测量月球表面的微波辐射特征，获取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波辐射亮度温度数据，估算月壤厚度。 嫦娥二号卫星在轨运行期间正是太阳活动高峰年，是探测研究太阳高能粒子事件、CME、太阳风，及它们对月球环境影响的最佳探测时期。利用太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器，获取行星际太阳高能粒子与太阳风离子的通量、成分、能谱及其随时空变化的特征，可研究太阳活动与地月空间及近月空间环境的相互作用；获取地月空间环境数据，可为后续探月工程提供环境科学数据。 嫦娥三号 基本情况 嫦娥三号是二期工程的主任务，于2013年12月2日发射，完成地月转移、绕月飞行和动力下降后，在月球虹湾预选着陆区安全软着陆，巡视器成功驶离着陆器并互拍成像，实现中国航天器首次地外天体软着陆与巡视勘察。 01:23 国家记忆：“嫦娥三号”冬季发射，安全着陆月球，结束盲降开启新篇章 探测器携带的8台科学仪器，开展了多项科学探测与巡视勘察，获得大量科学探测数据，实现了预定科学目标。 探测器采用钚一238同位素热源、两相流体回路供热度过月夜，已经N5个月夜考验。 巡视器采用遥操作实施月面科学探测，其每一次科学探测要经历感知与规划和科学探测两大步骤。 工程目标 突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与要操作、深空探测运载火箭发射等关键技术，提升航天技术水平。 研制月球软着陆探测器和巡视探测器，建立地面深空站，获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块，具备月球软着陆探测的基本能力。 建立月球探测航天工程基本体系，形成重大项目实施的科学有效的工程方法。 科学目标 月表形貌与地质构造调查。 月表物质成分和可利用资源调查。 地球等离子体层探测和月基光学天文观测。 工程三期 基本情况 三期工程将实现月面自动采样返回，并开展月球样品地面分析研究。由嫦娥五号、六号任务组成。 01:41 历时53天！100秒完整回顾嫦娥六号“月球挖土”之路 2017年前后，完成探测器系统研制，用新研制的CZ-5运载火箭，在新建的海南文昌发射场实施发射。 工程目标 嫦娥工程的三期工程是要完成月球表面采样返回。着陆器将携带探测仪器开展探测区月貌和物质调查，进行月基空间环境和空间天气探测，获取探测区的背景资料，并选择合适地点进行钻孔采样和选择性机械臂采样。采样后返回舱在月面起飞，将月球样品运送回地球，供实验室作进一步的系统分析和研究。月球探测三期工程的实施将深化对月壤、月壳和月球形成和演化的认识，并为月球探测后续工程提供数据支持。三期工程将是在二期工程基础上的一个腾飞，也是后续载人登月工程的一个起点。 02:00 月背“挖土”怎么挖？嫦娥六号将通过两种方式采样 科学目标 一、探测区月貌与月质背景的调查与研究 利用着陆器机器人携带的原位探测分析仪器，获取探测区形貌信息，实测月表选定区域的矿物化学成分和物理特性，分析探测区月质构造背景，为样品研究提供系统的区域背景资料，并建立起实验室数据与月表就位探测数据之间的联系，深化和扩展月球探测数据的研究。 二、月壤和月岩样品的采集并返回地面 月球表面覆盖了一层月壤。月壤包含了各种月球岩石和矿物碎屑，并记录了月表遭受撞击和太阳活动历史；月球岩石和矿物是研究月球资源、物质组成与形成演化的主要信息来源。采集月壤剖面样品和月球岩石样品，对月表资源调查、月球物质组成、月球物理研究和月球表面过程及太阳活动历史等方面都具有重要意义。 三、月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估 01:20 开讲啦：我国研究月壤样品，测定月球年龄19到21亿年，让月球生命多“活”了10亿年 四、月壤和月壳的形成与演化研究 月壤的形成是月球表面最重要的过程之一，是研究大时间尺度太阳活动的窗口。月球演化在31亿年前基本停止，因此月表岩石和矿物的形成与演化可反映月壳早期发展历史；月球表面撞击坑的大小、分布、密度与寿命记录了小天体撞击月球的完整历史，是对比研究地球早期演化和灾变事件的最佳信息载体。 五、月基空间环境和空间天气探测 太阳活动是诱发空间环境与空间天气变化的主要因素，对人类的航天等活动有重大影响。在月球探测三期工程中空间环境与空间天气探测。 工程四期 工程目标 中国探月工程四期由嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号4次任务组成。其中嫦娥四号已于2018年12月发射，实现了世界首次月球背面软着陆巡视探测；嫦娥六号于2024年上半年择机发射；嫦娥七号和嫦娥八号将构建月球科研站基本型，开展月球环境探测等任务。 实施构想 探月工程四期计划在月球南极进行几次着陆，着陆过后计划在月球南极建一个月球科研站的基本型，是四期工程主要目标。 探月工程四期将分三步实施，计划在2030年之前发射嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号。其中，嫦娥六号计划在月球极区进行采样返回，争取从月球极区采集1~2千克样品回地球。嫦娥七号计划在月球南极着陆，对月球资源进行勘察，比如水冰的勘察，以及月球南极的环境气候、地形地貌的勘察。嫦娥八号的主要任务是勘查如何对月球南极的资源开展利用。在现场分析研究月球南极资源的存在情况，为以后在月球长期工作打下基础。 01:06 嫦娥七号2026年将前往月球南极进行探测 将寻找水冰存在证据 05:18 嫦娥6号月背取样完成后，嫦娥7号传将超越NASA，着陆月球南极 争取在2035年之前把国际月球科研站建成，建成后就可以长期运行。未来的国际月球科研站上，多个巡视器、着陆器和飞跃器在月球表面连续协调地工作，而且有指挥中枢指挥其一起协同工作。还需要在月球上建立月球通信网络，比如说在月球上设立WiFi，以保障通信系统指挥畅通，保障各种着陆器、巡视器等的分工协作，还可以在月球科研站进行月球资源的开采开发和原位科学研究。 2026年3月10日消息，全国人大代表、中国航天科技集团五院研究员孙泽洲接受新华社记者采访时表示，中国探月工程四期正稳步推进，2026年将研制发射嫦娥七号探测器，首次奔赴月球南极，寻找水冰存在的证据。 01:06 00:00/01:06 国际月球科研站最新进展来了！ 工程组织 播报 组织架构 中国国防科工委牵头，国务院有关部门、单位组成的绕月探测工程领导小组，在工程的各个重大节点上，都及时做出部署，为工程的顺利实施做出正确决策。工程两总系统和月球探测工程中心从工程的论证和顶层策划开始，抓项目组织、计划和系统工程管理，抓研制总要求、研制程序的制定，抓重大技术问题和管理问题的协调，抓研制过程的技术把关、质量监督和基础建设。在工程实施的全过程，按照温家宝总理提出的“精心组织、团结协作，高标准、高质量、高效率地完成绕月探测工程任务”的要求，沿着工程确立的目标和进度，一步一个脚印、一年一个节点地向前推进。中国人建造的“天梯”在一步一步向着深层空间延伸。

参研单位 工程总体：中国探月工程由中国国家航天局牵头组织实施，工程总体由国家航天局探月与航天工程中心承担。 探测器系统：由中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院抓总研制。 运载火箭系统：由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院抓总研制。 发射场系统：由西昌卫星发射中心、中国文昌航天发射场负责实施。 测控回收系统：由北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、远望号测量船、酒泉卫星发射中心等单位协同完成。 地面应用系统：由中国科学院为主承担，中国科学院国家天文台抓总研制地面应用系统，负责科学数据和样品的接收、处理、存储管理等工作。 工程文化 嫦娥工程 发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。 纵观世界航天活动的发展态势，重返月球，开发月球资源，建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和热点。中国在发展人造地球卫星和载人航天之后，适时开展以月球探测为主的深空探测，是中国科学技术发展和航天活动的必然选择，也是中国航天事业持续发展，有所作为、有所创新的重大举措。 中国探月工程标识 中国探月工程标识是通过面向全国的征集活动选定。标识用中国书法的笔触，抽象地勾勒出一轮圆月，圆月怀抱着一对清晰而坚固的脚印，象征着中国月球探测的终极梦想。圆月的起笔处自然形成的龙头，象征着中国航天事业如巨龙腾空而起，落笔处由一群自由飞行的和平鸽组成，表达了中国和平利用宇宙空间的美好愿望。 工程系统 播报 中国探月工程，由卫星（探测器）、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成，每个系统各司其职、各负其责，任何一个系统的进程，都关系整个工程的成败。 卫星系统 卫星系统中的一个重要分系统是有效载荷，直接承担着实现四个科学目标的重任，被称为“嫦娥的眼睛”。嫦娥一号卫星上的所有载荷都由中国科学院相关单位负责研制，由中科院空间中心负责抓总。每种载荷都各有特色，在技术上都有突破和创新，并拥有诸多的第一次——在国际上第一次利用微波遥感手段对月球进行探测，在中国国内第一次使用空间激光高度计，第一次在空间应用干涉成像光谱仪等。其中中国自行研制的立体相机：采用光机系统设计，用一台相机拍摄了前视、中视和后视三幅图像，图像质量清晰、层次分明，简化结构，减少重量，降低成本，提高对空间环境的适应能力。 火箭系统 中国探月工程前期，运送“嫦娥”上天的火箭选用的是中国长征火箭家族中的“长征三号甲”系列运载火箭，该火箭技术已经成熟，已成功发射14次，但为确保“嫦娥一号”发射成功，中国运载火箭技术研究院对火箭进行了大量的可靠性技术增长研究，对产品进行了技术改进和升级。通过采用三冗余箭上计算机、双冗余程序配电器、平台和激光惯组互为备份等技术，使运载火箭的可靠性提高。长征三号甲系列火箭先后将“嫦娥一号”“嫦娥二号”“嫦娥三号”“嫦娥五号T1再入返回飞行器”和“嫦娥四号”送入预定轨道，发射成功率100%。 中国探月工程后期，采用长征五号系列运载火箭执行“嫦娥五号”、“嫦娥六号”等探测器发射任务。 长征三号甲系列 长征三号甲运载火箭是在长征三号火箭的基础上采用重新设计第三级形成的大型三级低温液体火箭，全长52.52米，一、二子级直径3.35米，三子级直径3.0米，地球同步转移轨道（GTO）运载能力达到2.6吨；在长三甲火箭的芯一级捆绑4个2.25米的助推器形成长征三号乙运载火箭，其全长54.838米，GTO运载能力可达到5.2吨，；在长三甲火箭的基础上捆绑两个2.25米助推器，形成长征三号丙运载火箭，GTO运载能力可达到3.8吨。 长征五号系列 长征五号运载火箭是中国首型芯级直径5米的新一代大推力运载火箭，总长约57米，起飞重量约870吨，起飞推力超过1000吨，近地轨道（LEO）运载能力可达25吨级，地球同步轨道（GTO）运载能力可达14吨级，2016年完成首飞。由于地月相对位置不断变化，为确保火箭准时发射，研制方应用“窄窗口多轨道”发射技术，为火箭在连续两天、每天50分钟的窗口内，共计设计了10条奔月轨道，以提高实施发射概率和可靠性。同时，研制方优化发射场流程，由发射嫦娥五号时的近60天缩减到发射嫦娥六号的43天。 01:24 军武回顾：火箭团队采用“窄窗口多轨道”发射技术 极大提升发射的可靠性 地面应用 地面应用系统既是月球探测工程的出发点，又是落脚点。月球探测工程全面实施后，研制方设计地面应用系统总体方案，从头研究数据接收和处理技术，从头设计、研制和建造适应绕月探测工程需要的各种地面设施和软件，研制了两个中国国内最大的50米和40米口径的接收天线并进行了大量数据处理、仿真和跨系统的联合测试，证明系统设计正确可靠。 发射系统 负责发射的西昌卫星发射中心承担着发射的组织指挥、卫星火箭的测试技术勤务保障、燃料的加注及发射、火箭一二级飞行段的测量控制，还要为发射任务提供通信、气象等服务。为提升发射场的综合保障能力，满足嫦娥一号卫星发射的技术要求，发射场系统对塔架、高压系统、加注供气系统等都进行全面改造。针对发射窗口小、要求高的特点，细化优化发控流程。 西昌卫星发射中心（XSLC）始建于1970年，隶属于中国人民解放军总装备部，是以主要承担地球同步轨道卫星的发射任务的航天发射基地，担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。 01:06 大凉山中的航天明珠，托举卫星入苍穹，铸就中国航天梦 测控系统 负责测控的是北京航天飞行控制中心和遍布全国的卫星测控中心、地面站及海上测量船，承担着运载火箭发射和卫星整个飞行期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作、飞行控制以及卫星探测计划的实施与操作管理等任务，并通过高精度的测定轨，为地面应用系统处理科学数据提供轨道数据保证。这个久经考验的航天系统，为了适应嫦娥一号卫星远距离测控的新要求，按照绕月探测工程的总计划，完成了总体技术设计、测控方案制定、设备改造和18米新天线建设，进行了卫星初样和正样阶段的星地测控对接及1∶1飞行状态的无线联试USB—VLBI综合测定轨试验，第一次使用航天统一测控网与甚长基线干涉测量系统联合组网的新技术，为嫦娥卫星的精密测控和精确变轨奠定了基础。 工程启动 播报 方案提出阶段 1991年 中国航天专家提出开展月球探测工程。 1998年 国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，并开展了先期的科技攻关。 2004年 1月23日，国务院总理温家宝批准绕月探测工程立项。 2月25日，绕月探测工程领导小组第一次会议召开，会议通过《绕月探测工程研制总要求》，同时将工程命名为嫦娥工程。 2005年 4月24日，时任中共中央政治局常委、国务院副总理黄菊视察绕月探测工程。 12月29日，绕月探测工程领导小组召开第三次会议，审议并通过了工程转入正样研制阶段。 正样研制阶段 2006年 2006年是绕月探测工程的“决战年”，也是正样研制阶段。该年完成了“嫦娥一号”正样星的总装、测试和试验，完成了“长征三号甲”的总装与测试和测控、发射场和地面应用系统的设备研制和系统建设，总体具备了在2007年执行任务的能力。 2月10日，经过5个多月的广泛征集评选，确定了中国月球探测工程的标识。 12月27日，月球探测工程中心组织各系统开始进行两个百分之百的复查复审、反思。 工程实施 播报 中国根据探月工程规划，实施嫦娥系列探测器发射飞行任务。 04:58 美国感叹中国的规划能力：探月是20年前的时间表，每项都如期进行 嫦娥一号 发射时间：2007年10月24日18时05分05秒 运载火箭：长征三号甲（遥14） 科学目标：获取月球表面三维影像；分析月球表面元素含量和物质类型分布；探测地月空间环境；探测月壤特性。 任务结束时间：2009年3月1日16时13分10秒，按照预定计划嫦娥一号受控撞月于月表丰富海。 成果意义： 1、嫦娥一号在全球首次获取了全月球影像图，还取得了月表化学元素分布、月表矿物含量、月壤分布和近月空间环境等一批科学研究成果，填补了中国在月球探测领域的空白; 2、它是继东方红一号人造地球卫星、神舟五号载人飞船之后，中国航天事业的第三个里程碑，使中国成为世界上第5个有能力发射、运行月球探测器的国家; 3、在全世界探月中首次使用了微波探测仪。 嫦娥二号 发射时间：2010年10月1日18时59分57秒 运载火箭：长征三号丙（遥7） 任务结束时间：2011年6月9日16时50分05秒，完成预定各项探测任务后，受控飞离月球轨道，执行其它拓展任务，仍在绕太阳轨道上运行。 成果意义：嫦娥二号是中国火箭首次将月球探测器直接送入地月转移轨道，拍摄了国际最高的7米分辨率的全月球影像图，还为嫦娥三号预选着陆区虹湾进行了高精度成像。嫦娥二号完成既定的六大工程目标和四大科学探测任务后离开月球，刷新了当时中国航天测控距离的纪录。嫦娥二号原本是嫦娥一号的备份星，后来被改造为探月工程二期的先导星，先后完成绕月探测、日地拉格朗日L2点探测与图塔蒂斯小行星飞掠探测，实现“一探三”。 嫦娥三号 发射时间：2013年12月2日01时30分00秒 运载火箭： 长征三号乙改三（遥23） 月球车任务结束时间：2014年1月25日，玉兔号停止行走;2016年7月31日，玉兔号停止运作。 主要任务：完成地月转移、绕月飞行和动力下降后，在月球雨海西北部的虹湾着陆区安全软着陆巡视器成功驶离着陆器并互拍成像。获得了地球等离子体层图像和月球地质剖面图等图像。 成果意义：嫦娥三号实现中国航天器首次地外天体软着陆与巡视勘察，使中国成为世界第三个在月球成功软着陆的国家和世界第二个在月面进行无人巡视探测的国家。在全世界探月中首次使用了极紫外相机月基光学望远镜和测月雷达。嫦娥三号开展了“测月、巡天、观地”的科学探测活动，取得了丰硕成果。嫦娥三号着陆器仍在工作，是世界上在月面工作时间最长的着陆器。 嫦娥五号T1 中国探月工程三期再入返回飞行试验器嫦娥五号T1： 发射时间：2014年10月24日02时00分04秒 运载火箭： 长征三号丙改二（遥12） 任务结束时间：返回器于2014年11月1日06时42分返回地球，着陆于四子王旗着陆场，服务舱仍在工作。 主要任务：绕月飞行后返回地球，最后以半弹道跳跃式以接近第二宇宙速度再入大气层，然后在60千米处弹出，接着进行第二次再入，最终以伞降形式着陆，为三期工程嫦娥五号的月球表面采样返回任务进行工程技术上的验证。 成果意义：嫦娥五号T1完成了地球轨道以外航天器高速再入大气层的返回试验验证，返回舱成功着陆于预定区域，服务舱继续开展拓展试验。 嫦娥四号 发射时间：2018年12月8日02时23分34秒 运载火箭： 长征三号乙改三（遥30） 任务结束时间：仍在工作 主要任务：成功进入月球轨道并自主着陆在月球背面，月球车玉兔二号成功踏上月球表面。 成果意义：嫦娥四号是中国探月工程四期的首次任务，在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，首次实现了月球背面同地球的中继通信，并传回了世界第一张近距离拍摄月背影像图，还与多个国家和国际组织开展了具有重大意义的国际合作。 玉兔二号成为第一辆踏上月球背面的月球车，同时玉兔二号已在月背行驶1900余天，仍在工作，是在月面工作时间最长的月球车。 嫦娥五号 发射时间：2020年11月24日04时30分21秒 运载火箭： 长征五号（遥5） 任务结束时间：2020年12月17日1时59分返回着陆于四子王旗着陆场，轨道器仍在运作。 主要任务：成功着陆在位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区，开始持续两天的月面工作，采集月球样本并成功返回。 成果意义：嫦娥五号实现了四个首次，即首次月面自动采样、首次月面起飞上升、世界首次无人月轨交会对接、首次带月样高速再入返回地球。嫦娥五号返回器携带1731克月球样本成功返回地球，中国成为第三个实现月球采样返回的国家。由此取得大量重要科研成果，例如，发现了月球新矿物，揭示了20亿年前月球仍有岩浆活动。 嫦娥五号成功携带月球样品返回地球，标志着中国嫦娥探月工程“绕落回”步走规划的圆满完成。 05:05 2020年嫦娥五号取土返回，月壤为何如此重要？它会不会存在危险？ 嫦娥六号 发射时间：2024年5月3日17时23分29秒 运载火箭： 长征五号（遥8） 主要任务：嫦娥六号完成月球背面南极-艾特肯盆地月球背面着陆区的现场调查和分析，并从月球极区采集一公斤到两公斤样品回地球。2024年6月25日14时07分，嫦娥六号返回器携带着来自月背的1935.3克月球样品，准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域，工作正常，标志着嫦娥工程嫦娥六号任务取得圆满成功。 成果意义：嫦娥六号在人类历史上首次实现月球背面采样返回，是中国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果。 嫦娥七号 2022年9月，嫦娥七号正在研制中，后续将对月球南极进行探测，还将建立国际月球科研站的基本型。 01:05 中国将建立国际月球科研站基本型 2023年4月，嫦娥七号计划2026年前后实施发射，它的主要任务是去月球南极寻找月球存在水的证据，嫦娥七号任务只是后续探月四期任务中的一步，未来它将和嫦娥八号组成国际月球科研站的基本型，计划在2030年前建成。 2024年6月，嫦娥七号确认在轨道器上搭载埃及、巴林研制仪器。 2026年4月，嫦娥七号探测器已运抵中国文昌发射场，计划于下半年择机发射。嫦娥七号任务将采用绕、落、巡、飞跃等综合探测方式进行月球南极环境与资源勘察，并开展国际合作。 嫦娥八号 2023年4月，嫦娥八号计划于2028年前后发射，主要任务是对月球上的资源进行勘查，并对资源的再利用进行实验。 01:49 嫦娥八号也计划在月球南极区域着陆 嫦娥八号：在月球盖房子 2023年10月，中国国家航天局发布嫦娥八号任务国际合作机遇公告，开放200千克载荷资源用于国际合作。此后共收到41份合作意向。中国国家航天局按照科学目标更丰富、工程技术更创新、合作层级更多元的原则，组织专家进行遴选，将来自11个国家和地区、1个国际组织的14个项目集成为最终入选的10个项目。嫦娥八号任务计划于2029年前后发射，将着陆在月球南极附近莱布尼茨-贝塔高原，与在此之前实施的嫦娥七号任务共同开展科学探测和资源开发利用验证试验，为国际月球科研站建设奠定基础。 2025年4月24日，在第十个“中国航天日”启动仪式上，中国国家航天局正式发布探月工程四期嫦娥八号任务合作项目遴选结果。来自11个国家和地区、1个国际组织的10个项目入选。 载人登月 发射时间：中国计划2030年前用长征十号载人运载火箭发射“揽月”月面着陆器和“梦舟”载人登月飞船。 主要任务：开展月球科学考察及相关技术试验,突破掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测等关键技术，完成“登、巡、采、研、回”等多重任务，形成独立自主的载人月球探测能力。 任务进展：2025年10月30日上午，神舟二十一号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心召开。发言人介绍，载人登月任务各项研制建设工作总体进展顺利，长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月着陆器、望宇登月服、探索载人月球车等飞行产品已完成初样阶段主要工作，科学研究与应用系统已完成各次飞行任务载荷方案设计工作，发射场、测控通信、着陆场等地面系统研制建设工作正加速推进。2025年，已组织完成了长征十号运载火箭二级动力系统试车、系留点火试验，梦舟载人飞船零高度逃逸试验，揽月着陆器着陆起飞综合验证试验等，并已通过媒体进行了报道。后续还组织完成揽月着陆器集成测试，梦舟载人飞船热试验和最大动压逃逸试验，长征十号运载火箭低空飞行及技术验证飞行等试验。至于具体的时间表，锚定2030年前实现中国人登陆月球的目标不动摇。2026年2月，据中国载人航天工程办公室消息，2026年，计划实施2次载人飞行任务、1次货运飞船补给任务。瞄准2030年前实现中国人首次登陆月球的目标，载人月球探测工程登月阶段任务各项研制建设工作正在扎实稳步推进。长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器等主要飞行产品研制进展顺利，已陆续完成梦舟载人飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、长征十号运载火箭系留点火、长征十号运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行等大型试验。2026年，全力推进文昌航天发射场登月任务相关配套设施设备建设，以及测控通信、着陆场等地面支持系统各项目建设工作。 发展规划 2024年10月15日，中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布了中国首个国家空间科学规划《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》，围绕中国空间科学发展的基本原则、发展目标以及至2050年中国空间科学发展路线图等内容进行了阐述。除了五大主题和17个优先发展方向以外，发布规划中还提出了至2050年中国空间科学发展路线图。 01:02 中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室10月15日联合发布《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》。规划描绘了至2027年、2028年至2035年、2036年至2050年三个阶段的科学任务规划，形成我国空间科学中长期发展路线图。 第一阶段，至2027年，运营中国空间站，实施载人月球探测、探月工程四期与行星探测工程，论证立项5~8项空间科学卫星任务，形成若干有重要国际影响力的原创成果。第二阶段，2028~2035年，继续运营中国空间站，论证实施载人月球探测、月球科研站等的科学任务，论证实施约15项空间科学卫星任务，取得位居世界前列的原创成果。 中国的探月工程在完成“绕、落、回”三步走战略后，探月工程四期正在实施。 工程成果 播报 2022年10月，在“嫦娥工程”探测数据支持下，山东大学等多家单位完成的世界第一幅1:250万月球全月岩石类型分布图对外公布。 2024年，中国科学院地球化学研究所联合澳门科技大学和广东工业大学，通过对嫦娥五号月壤颗粒开展研究，在月壤玻璃珠表面微陨石撞击坑中发现一系列含Ti的蒸发沉积颗粒，分析显示包括金红石（Ti2O）、三方结构Ti2O（Trigonal-Ti2O）和三斜结构Ti2O（Triclinic-Ti2O）共3种Ti纳米矿物。 其中，三方结构Ti2O和三斜结构Ti2O之前尚未在天然地质样品中被发现，这是样品中发现的第七种、第八种月球月球新矿物；而在材料学领域，Ti2O是可在实验室内制备的光催化薄膜材料。 2025年8月15日，中国在文昌航天发射场成功组织实施长征十号系列运载火箭系留点火试验，这是继圆满完成梦舟载人飞船零高度逃逸试验和揽月着陆器着陆起飞综合验证试验之后，中国载人月球探测工程研制工作取得的又一项重要阶段性突破。 探月精神 播报 精神概括 探月精神：追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢。 2019年1月11日，中共中央、国务院、中央军委对探月工程嫦娥四号任务圆满成功发去贺电，首次提出“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神。2021年9月29日，中共中央批准了中央宣传部梳理的第一批纳入中国共产党人精神谱系的伟大精神，探月精神包括其中。 精神意义 “追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神，是“两弹一星”精神的延续，是最具时代特征的航天精神之一。探月精神，是中国航天人和无数科研工作者自立自强、勇攀科技高峰所铸就的伟大精神，从嫦娥一号到嫦娥五号，随着探月工程的深入实施，探月精神的内涵逐渐丰富，成为工程不断推进的强大精神动力，成为工程不断成功的制胜密码，书写了世界航天发展的惊鸿之笔。 所获荣誉 播报 2010年1月11日，在中共中央、国务院举行的国家科学技术奖励大会上，绕月探测工程被授予国家科学技术进步奖特等奖。 2013年1月18日，中共中央、国务院举行2012年度国家科学技术奖励大会。“嫦娥二号工程”被授予国家科学技术进步奖特等奖。 2017年1月9日，中共中央、国务院举行2016年度国家科学技术奖励大会。嫦娥三号工程荣获国家科学技术进步奖一等奖。 2019年11月25日，英国皇家航空学会举行2019年度颁奖典礼，中国嫦娥四号任务团队获得全球唯一的团队金奖，这也是英国皇家航空学会成立153年来首次向中国项目颁发的奖项。 2020年，中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁、中国探月工程副总设计师于登云、嫦娥四号工程探测器系统总设计师孙泽洲等三位嫦娥四号工程团队代表，获得国际宇航联合会2020年度“世界航天奖”。这是该国际组织成立70年来，首次把最高奖授予中国航天科学家。 2021年11月3日，中共中央、国务院举行2020年度国家科学技术奖励大会，“嫦娥四号工程”获2020年度国家科学技术进步奖特等奖。 2022年12月15日，嫦娥探月工程入选中国工程院院刊《Engineering》发布的“2022全球十大工程成就”。 总体评价 播报 20年来，参与探月工程研制建设的全体同志弘扬探月精神，勇攀科技高峰，取得了举世瞩目的重大成就，走出一条高质量、高效益的月球探测之路。（习近平代表党中央、国务院和中央军委祝贺探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功的贺电 评） 从嫦娥一号拍摄全月球影像图，到嫦娥四号实现人类首次月球背面软着陆；从嫦娥五号带着月壤胜利归来，再到嫦娥六号成功实现月背“挖宝”取样……嫦娥六号在人类历史上首次实现月球背面采样返回，是中国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果。（中国军网 评） 03:04 一边钻一边拿 近距离看嫦娥六号月背“挖宝” 04:55 53天带回月背样品！嫦娥六号探月全记录→ 中国探月工程的成功推进，彰显了中国航天攻坚克难的优良传统和创新精神，展示了“两个一百年”进程中中华民族伟大复兴的重大成就，更加体现了新型举国体制集中力量办大事的优势，将大大增强全国人民、海外侨胞的民族自信心、自豪感和凝聚力。 中国探月工程使中国成为继美苏之后世界上第3个月球采样返回的国家。工程推进了中国航天技术的进步和发展，为中国未来月球与行星探测奠定了坚实基础。工程取得的成果，将进一步深化对月球成因和太阳系演化历史的科学认知，也将会进一步推进人类对月球形成、地月系统乃至太阳系的全面认识。 探索浩瀚宇宙、和平利用太空，是中华民族的千年梦想和矢志追求。中国探月工程四期和行星探测工程将接续实施，通过开展更复杂、更精细、更遥远距离的探测活动，不断谱写中国航天事业发展新篇章，为全面建成小康社会、不断夺取中国特色社会主义新胜利、实现中华民族伟大复兴的中国梦作出新的更大贡献。（国家机关事务管理局 评） 00:55 飞天揽月是中华民族延续千年的梦想。习近平总书记多次亲切会见探月工程任务参研参试人员代表，并提出殷切期望，再听依然让人心潮澎湃。元宵节之际，想起“嫦娥奔月”，不忘“嫦娥”揽月，一起回顾！ 05:14 外媒感叹：中国巨型星座和探月工程等航天成就带来战略红利 中国探月工程（又叫嫦娥工程）不仅代表了中国航天技术的巨大飞跃，更是人类探索宇宙奥秘的一次壮丽征程。从2004年嫦娥工程立项，到嫦娥一号、二号先后成功绕月，嫦娥三号、四号分别在月球正面、背面（世界首次）着陆，再到嫦娥五号实现月球采样返回，嫦娥六号实现世界首次月球背面采样返回，每一步都凝聚了无数科学家与工程师的智慧与汗水，每一步都是中国航天史上的重要里程碑，每一步都是对人类认知边界的一次拓展。（科普中国网 评）

玉兔号

玉兔号（英文：Yutu rover）是中国首辆月球车，与着陆器共同组成嫦娥三号探测器，设计质量137千克，搭载全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学仪器，具备20度爬坡和20厘米越障能力。其采用太阳能供电，可耐受零下180摄氏度至150摄氏度极端温度，并通过可伸缩太阳能电池板实现月夜休眠与自主唤醒。 2013年12月2日，嫦娥三号探测器由西昌卫星发射中心发射升空，12月15日玉兔号驶抵月球虹湾着陆区。该区域选择基于地形平坦性、科学价值及光照条件等综合因素。任务期间，玉兔号探测到月表下9层地质结构，数据发表于《科学》期刊，并拍摄首幅月球地质剖面图。因机构控制异常，玉兔号自2014年1月起仅能定点探测，最终于2016年7月31日结束工作，累计运行972天，超设计寿命约10.8倍，月面行驶总距离114.8米。

研制历程 播报 编辑 历史背景 月球车，全称为“月面巡视探测器”，是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆。 世界首台无人驾驶月球车 1970年11月17日，世界上第一台无人驾驶的月球车由前苏联发射月球17号携带的月球车1号送上月球。在月面“雨海”地区着陆后，该探测器行驶了10.5千米，进行了10个半月的科学探测，考察了8万平方米的月面，直至携带的能源耗尽，于1971年10月4日停止工作。 世界首台有人驾驶月球车 1971年7月31日，美国“阿波罗15号”登上月球“雨海”地区的第二天，宇航员斯科特和欧文进行了航天史上首次有人驾驶的月球车行驶。两名宇航员驾驶4轮月球车，在崎岖不平的月球表面行驶了27.9千米，收集了77千克月岩样品，之后返回登月舱。 研制进程 立项研制 1991年，中国航天专家提出开展月球探测工程。 1998年，中国国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，并开展了先期的科技攻关。 2004年1月23日，中国时任国务院总理温家宝批准绕月探测工程立项。 2004年2月25日，绕月探测工程领导小组第一次会议召开，会议通过《绕月探测工程研制总要求》，同时将工程命名为“嫦娥工程”。 2004年3月15日，国防科工委任命五大系统总指挥及总设计师。 2004年11月19日，绕月探测工程领导小组召开第二次会议，审议并通过工程转入初样研制阶段。 随后中国研制单位着手开展包括“嫦娥三号”探测器和“玉兔号”巡视器的研制工作。 命名“玉兔” 2013年9月25日，为中国首个月球探测巡视器征名活动启动。新华网、腾讯网共收到名称方案19.31万件，2013年10月26日，来自社会各界的14位评审委员分别从文化内涵、航天事业、民族特征、创意等角度进行评审，经过多轮投票，最终选出玉兔号、探索号、揽月号、钱学森号、追梦号、寻梦号、追月号、梦想号、使命号、前进号10个名称进入为期一周的网友投票。经过10天的网上投票，共计收到有效投票3445249张。其中，玉兔号得票649956张，排名第一；钱学森号得票609631张，排名第二；揽月号、寻梦号、前进号、探索号、追梦号、梦想号、追月号、使命号分别排名第三至第十。 2013年11月26日，国防科技工业局举行新闻发布会，宣布“嫦娥三号”月球车正式名称为“玉兔号”。在中华民族神话传说中，嫦娥怀抱玉兔奔月。玉兔善良、纯洁、敏捷的形象与月球车的构造、使命既形似又神似，反映了中国和平利用太空的立场。 系统组成 播报 编辑 嫦娥三号 嫦娥三号是中国航天器首次地外天体软着陆，探月将为中国航天员登月打下基础。嫦娥三号任务作为探月工程二期主任务，是“绕、落、回”三步走中的关键一步，对整个探月工程乃至航天事业的发展具有重要意义。中国分别于2007年、2010年成功发射嫦娥一号、嫦娥二号。 03:59 百年科技-嫦娥三号月面两器互拍 01:15 历史上的今天丨“嫦娥三号”在月面上实现软着陆 嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成，承担中国航天器首次地外天体软着陆的重任。着陆器将携带玉兔号巡视器落月，然后“玉兔”号驶离着陆器在月面进行为期约3个月的科学探测。着陆器则在着陆地点进行就位探测。嫦娥三号任务是中国航天器首次地外天体软着陆，使用了多项新研产品和技术，创新性强，技术复杂，难度极高，风险巨大。 各分系统 玉兔号月球车由8个分系统组成——移动、导航控制、电源、热控、结构与机构、综合电子、测控数传、有效载荷，被形象称之为“八仙过海，各显神通”。 移动部分：采用轮式、摇臂悬架方案，具备前进、后退、原地转向、行进间转向、20度爬坡、20厘米越障能力； 导航控制：携带有相机及大量传感器，在得知周围环境、自身姿态、位置等信息后，可通过地面或车内装置，确定速度、规划路径、紧急避障、控制运动、监测安全； 电源部分：由两个太阳电池阵、一组锂离子电池组、休眠唤醒模块、电源控制器组成，利用太阳能为车上仪器和设备提供电源； 热控部分：利用导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源，可使月球车工作时舱内温度控制在+55℃～-20℃之间； 结构机构：由结构和太阳翼机械部分、桅杆、机械臂构成，主要为各种仪器、设备、有效载荷提供工作平台； 综合电子：将中心计算机、驱动模块、处理模块等集中一体化，采用实时操作系统，实现遥测遥控、数据管理、导航控制、移动与机构的驱动控制等功能； 测控数传：保证月球车与地球38.4万千米的通信以及与着陆器之间的通信； 有效载荷：月球车配备的科学探测仪器，包括全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等。 结构设计 00:44 「视频」玉兔二号月球车传回最新影像 玉兔号月球车周身金光闪闪，耀眼夺目。“黄金甲”是为了反射月球白昼的强光，降低昼夜温差，同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射，支持和保护月球车的腹中“秘器”——红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。 玉兔号月球车的肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板，其下部是六个轮状的移动装置，“玉兔号”对“车轮”要求极高。研制中，科研人员经过四轮、六轮、八轮以及履带式等几十种方案比较，最终确定为“六轮独立驱动，四轮独立转向”的方案。“玉兔号”上装有一个地月对话通讯天线；头顶的导航相机与前后方的避障相机；负责钻孔、研磨和采样的机械臂。“玉兔号”实现了全部“中国制造”，国产率达100%。

任务载荷 播报 编辑 全景相机 玉兔号装有2台全景相机，它们安装在玉兔号桅杆的云台上，通过云台的旋转和俯仰实现对巡视区和着陆区的全景成像。每台相机由光学镜头、电子学、机箱的组成；波段范围为可见光，成像方式为彩色成像与全色成像交替切换，正常成像距离为等于或大于3米，用于着陆区与巡视区月表光学成像，巡视区月表地形地貌研究、巡视区撞击坑调查与研究、巡视区月球地质构造解析和综合研究。 测月雷达 在世界上首次应用的超宽带测月雷达安装在玉兔号月球车底部，可用于在巡视路线上直接探测30米内月壤结构和测量月面以下100-200米深处的浅层月壳结构，是前人从未做过的。 测月雷达有2个探测通道，1个用于探测30米深的月球土壤层结构是否分好几层，怎么分，有没有大石头；另1个探测100~200米深月球上部的结构。雷达随月球车一边走一边测，相当于一边走一边把地下切开一刀看看里面，看看这个月球土壤有哪几层，土壤里有没有大石块或是其它什么结构。 红外成像仪 玉兔号月球车携带的红外成像光谱仪包括可见近红外和短波红外2个谱段，能获取可见近红外到短波红外的高分辨率反射光谱及图像，用于巡视区月表红外光谱分析和成像探测任务，完成巡视区月表矿物组成和分布分析，巡视区能源和矿产资源的综合研究。 用红外谱段可以非常精细地观测光谱，判断不同的物质。在月球车行进过程中，这台光谱仪能沿着行走方向成像，并探测月球表面物质的成分。 X射线谱仪 玉兔号月球车上的粒子激发X射线谱仪安装在机械臂末端，通过机械臂投放到探测目标附近，用于巡视区月表物质主量元素含量的现场分析，识别、鉴定岩石全岩成分、月壤全岩成分和矿物成分、能源和矿产资源的综合研究。它主要是通过X射线来分析月球矿物质化学成分，当需要探测时候，就主动发出射线。 简言之，全景相机、红外光谱仪和粒子激发X射线谱仪等能精细地探测月球表面的化学元素，测月雷达将对月球次表层探测做出贡献。 运行历程 播报 编辑 着陆程序 嫦娥三号着陆器携带玉兔号月球车通过光学、微波等敏感器测量，在月球上空悬停、平移、避障，选择最佳着陆点；着陆器将采取路径优、燃料省、误差小的模式通过反推发动机缓冲，实现安全着陆。着陆器降落，舱门打开，弹出斜梯。随后玉兔号月球车展开，调整姿态，移出舱门，滑下斜梯，开始月球地面巡视。 玉兔号月球车可以依靠自主导航，选路线、上下坡、避障碍，边走边“看”-探测，并把探测到的数据自动传回地球，帮助人类直接准确地了解38万千米外的月亮。玉兔号月球车底部安装了一台测月雷达，可发射雷达波探测20~30米厚的月壤结构，还可以对月球地表下100米深的地方进行探测。有限的时间，迫使玉兔号月球车高效工作——依靠各种先进设备，对月表进行三维光学成像、红外光谱分析，开展月壤厚度和结构科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析，等等。 着陆地点 月球上有很多地方以“海”“洋”命名。嫦娥三号探测器降落选择的虹湾区位于月球北纬43度左右、西经31度左右，南北长约100千米、东西长约300千米。月球车探测的只是虹湾区的一部分，大约5平方千米。之所以选择在虹湾区落月是出于多种综合因素的考虑，一是这里比较平坦，落月比较安全，二是尚未有人类探测过，科学价值更高，三是能实现正面直接测控通讯，四是太阳光照较好，能保证探测器的太阳能电池板正常工作。 巡视探测 嫦娥三号着陆器上的月基天文望远镜，在近紫外波段对各种天体变源的亮度变化进行连续监测，观测到23颗星象。玉兔号月球车上的全景相机在多点对着陆器进行成像，并对巡视器周围月面进行360度环拍，获取了多幅图像数据。测月雷达获得两个通道探测数据，分别探到了月表下140米内和10米内的浅层结构。这些科学探测数据为建立巡视探测区地形地貌、地质构造，物质成分和浅层结构于一体的综合地质剖面，以及区域地球化学与构造动力学研究打下了基础。 科学发现 玉兔号月球探测车在C1陨石坑周边进行了114米的地质实测，取得了丰富而珍贵的月球地质资料。众多科学家根据这些资料工作的成果，发表在了世界顶级科学期刊《科学》（Science）上。由“玉兔”车携带的测月雷达探测到的数据显示，嫦娥三号着陆区表面下至少分为9层结构，这表明在那里曾有多个地质学过程发生，对于探索月球的岩浆演化历史和后期改造作用具有非常重要的意义。中国嫦娥探月工程实施以来，首次在国际顶级学术期刊上发表科学成果。 发生故障 控制异常 2014年1月25日在进入第二个月夜休眠前，玉兔号月球车受复杂月面环境的影响，月球车的机构控制出现异常。此前嫦娥三号着陆器在2014年1月24号凌晨进入了梦乡，但是在自主唤醒后的第二个月昼期间，嫦娥三号探测器上的科学载荷已经陆续地开始科学探测任务。着陆器上的月基光学望远镜也开展了观天探测，极紫外相机对地球等离子体层也进行了观测。这两项都为世界上首次月面进行的探测活动。 此外，两器之间还开展了UHF等通讯实验，月球车在此期间还进行了巡视，在多个探测点都开展了相关的探测工作，测月雷达、全景相机、粒子激发X射线谱仪、红外成像光谱议都取得了大量的科学探测数据。 但是在第二次月夜休眠之前，因为月面环境比较复杂，有零下180度的温度等等的这些各种因素的影响，月球车的机构控制出现了异常，中国研制方组织专家进行排查。月球车上包含氢、氦、锂等至少40多种化学元素，在当天的实验阶段又涉及到另外的几种元素。自2013年12月14号嫦娥三号实现月面软着陆以来，着陆器和月球车已经完成了两个月昼夜期间的工作，也期待它恢复正常。 分析判断 玉兔号月球车运行了1个多月就无法移动，故障表明设计上有两处做得不到位。一是对月球环境有认识，但认识不到位；二是对可能出现的故障处理措施不到位。比较科学的解释是： ①由于月球车要轻小型化，所以设计得高度集成，相应部分没有备份； ②所有轮子的驱动机构控制电路都在一块板子上，有可能是一个驱动电路的电源有短路现象。根据地面的模拟试验和推测，由于轻小型化，导线很细，可能是在它行走过程中驶过一块大石头时，有条导线表皮被石头割破了，导线与月球车支撑体短路是最大可能性。但由于玉兔号在月面，难以验证，研制方在后续设计时已充分考虑了这点，并采取了措施。航天探索有很多未知数需要人类不断探寻，有很多问题需要重新认识。 “嫦娥三号”结束第二次月夜的日子，玉兔号并未走出睡眠状态，探月工程新闻发言人2014年2月12号9点半称玉兔已全面苏醒，但仍存在故障无法移动。 2014年2月23日凌晨，嫦娥三号着陆器再次进入月夜休眠。此前，玉兔号月球车于2014年2月22日午后进入“休眠”状态。探月工程负责人表示，以前没故障时，“玉兔”可以在月球自由行走，但现状就是动弹不了。以后有可能“玉兔”在某种情况下能恢复正常。因此，“‘玉兔’会不停被唤醒，不停休眠，不停工作，等到完全丧失功能为止。 2014年7月，嫦娥三号探测器系统领导表示，“玉兔”已成功唤醒，但故障仍未排除。 张玉花介绍，“玉兔”号2014年1月开始出现机构控制异常，第二月昼期间“玉兔”号在行进中被石块磕碰“受伤”，随后“带伤”进入在月球上的第二个夜晚。2月中旬，第三月昼来临，科研人员想尽各种措施，呼唤“小兔子”醒来。就在人们觉得希望渺茫的时候，“玉兔”成功唤醒，张玉花称，“它比研制方预料的更棒更顽强”。 超期服役 2014年9月4日，中国探月工程总设计师吴伟仁表示，9月6日玉兔号月球车进入第十个月昼工作期，其4台科学载荷——全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、粒子激发X射线谱仪运行正常。 “而着陆器身体状态也非常好。”“月球车出现故障，说明研制方对月球环境仍然缺乏了解，比如对月尘的认识非常不足。”吴伟仁说，月尘比地球上沙漠里的沙子要细小得多，精密的月球车只要有一点点月尘进入，就有可能造成短路，从而让其移动系统发生故障。除了移动系统外，月球车搭载的四大科学仪器运行正常。“‘玉兔号’的设计寿命是3个月，已经工作到第十个月了，算是超期服役。不可否认，它的功能也会随着时间的延长而逐渐衰竭。” 探测历程 2013年12月2日1时30分，中国在西昌卫星发射中心成功将由着陆器和玉兔号月球车组成的嫦娥三号探测器送入轨道。 2013年12月14日21时11分，嫦娥三号成功着陆在月球西经19．5度、北纬44．1度的虹湾以东区域，随即按计划开展了着陆器与巡视器分离各项准备工作。 2013年12月14日23时45分，地面科技人员对两器分离的实施条件，包括着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等，进行了最终检查确认。随后，向嫦娥三号发送指令，两器分离开始。 2013年12月14日，北京航天飞行控制中心飞控大厅屏幕上，嫦娥三号着陆器安然挺立在月面，太阳翼呈展开状态。“玉兔号”巡视器立于着陆器顶部，展开太阳翼，伸出桅杆。 “巡视器移动至转移机构条件确认。”3时10分，巡视器开始向转移机构缓慢移动。 “巡视器移动到位。”4时06分，转移机构正常解锁，托举着巡视器轻轻展开、降落，接触月面，并在着陆器与月面之间搭起了一架斜梯。 随后，“玉兔号”沿着斜梯逐步而下。4时35分，“玉兔号”踏上月球，在月面印出一道深深的痕迹。着陆器监视相机完整地记录下这一过程，并及时将成像数据传回地面。标志着中国的第一辆月球车——“玉兔号”成功软着陆于月球雨海西北部（“虹湾着陆区”）。 2014年1月25日凌晨，嫦娥三号月球车进入第二次月夜休眠。但在休眠前，受复杂月面环境的影响，月球车的机构控制出现异常。 2014年2月10日，第一次玉兔号唤醒失败。 2014年2月12日夜，玉兔号月球车已全面苏醒，状态趋于好转，但是出现问题的“机构”仍然有待进一步恢复。 2014年2月23日凌晨，嫦娥三号着陆器再次进入月夜休眠。此前，玉兔号月球车于2014年2月22日午后进入“休眠状态”。 2014年3月14日6时42分，玉兔号月球车收到正常遥测信号，成功自主唤醒。 2014年4月，玉兔号月球车的理论设计寿命已满。 2014年7月，玉兔号带故障被唤醒。 2014年9月，中国研制方首次发布拍摄落月区全景图。 2014年9月6日，玉兔号月球车进入第十个月昼工作期，超长服役7个月。 2015年12月23日，《科技日报》报道：玉兔号在月球发现新型岩石于30亿年前形成。该周出版的英国《自然-通讯》杂志23日公布的一则行星科学论文中，中国与美国科学家报告发现了月球表面的一种新型岩石，在过去的月球探测任务和月球陨石研究中均没有被采样过。 2016年7月31日，玉兔号月球车停止了工作。设计寿命为3个月的“玉兔号”超额完成了任务，超长服役两年多，圆了中国人着陆月球的梦。 02:19 00:00/02:19 开讲啦：我国未赶上探月热潮，探月热情却不减，最终圆月球登陆梦 玉兔号在月球表面一共行驶了114.8米，是中国月球车在月表留下的第一行足迹。 技术创新 播报 编辑 月面移动 月球重力约为地球的六分之一，表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡。在该种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车。为了克服这些困难，“玉兔号”上有全景相机和导航相机，总计是四台。 通过相机“观察”周围环境，对月面障碍进行感知和识别，然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑，能够自主判断安全避让。月球车在月面“行走”风险重重，月壤细粒会大量扬起，形成月尘，一旦附着很难清除。月尘可能引起月球车很多故障，包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。 中国研制方在月表形貌综合模拟试验控制室，为模拟月球环境，特地从长白山运回与月球表面物质成分相近的火山灰，并通过钢丝吊挂月球车，模拟微重力环境。经过测试，玉兔号在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式，不仅可以自主前进、转弯、后退，还可以原地打转、横向侧摆，确保在危机四伏的月面上畅行无阻。 休眠模式 由于月球昼夜温差非常大，白昼时温度高达150摄氏度，黑夜时低至零下180摄氏度。为适应极端环境，玉兔号月球车利用导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源，可耐受300摄氏度的温差。月球绕地球转一圈需要28天多，月球自转也是28天。这意味着，月球上的一昼夜相当于地球上的28天。月面夜间最低温度可以降至零下180摄氏度，电子设备根本无法工作。月球上的一晚上相当于地球上的14天。为此，科研人员为“玉兔号”设计了休眠模式——14天工作，14天“睡觉”。 该“睡觉”时自动进入休眠状态养精蓄锐，该“起床”时又能自动唤醒重新投入工作。这种“日出而作，日入而息”的规律作息，极大地增强了“玉兔号”适应月表恶劣环境的生存能力。 经历极低温度后，“月夜唤醒”是一个难题。科研人员为月球车设计了可伸缩的太阳能电池帆板。 白天工作时展开，夜晚则收起来，将仪器设备包在里面。这种“包裹式睡眠”，有助于保护各种仪器不被冻坏，确保月球车有剩余电力“自主醒来”，重新展开太阳能电池帆板迎接阳光。 白天时，‘玉兔号’月球车的太阳能电池帆板还要调整角度，避免被阳光照射得太热。最热的月午，月球车还要进行‘午休’。玉兔号月球车设计寿命3个月，这意味着她要经历3个月球白天和3个月球黑夜。所有的工作，要在月球时间的“上午”和“下午”完成。 发射窗口 嫦娥三号七大难点之一是多窗口、窄宽度准时发射。嫦娥三号的发射与嫦娥二号很相似，也是直接发射到地月转移轨道，这个轨道一般是从发射场到月球最近的距离。 要实现地球和月球共面轨道，基本就要求零窗口发射，根据地月运动规律，中国一般每月只有1至2次机会，每次有一个持续几天的窗口期，在此期间每天的发射时间精确到几点几分。 但是嫦娥三号与嫦娥一号、二号略有不同，嫦娥三号发射还要考虑落月的地点与时间。进入月球轨道后，嫦娥三号一边绕月飞行一边调整姿态准备降落。月球一昼夜相当于地球28天，夜晚最低温度达零下180度，为保证探测器有能源，看得清，且在一个比较适合的温度下工作，发射时就要考虑到能在白天落月。 技术突破 在中国月球车着陆探测前，世界上发射并成功运行的月球车有5辆，其中两辆是无人探测月球车，均为苏联在20世纪70年代发射的月球车1号和月球车2号，三辆是有人驾驶的月球车，即美国阿波罗15号、阿波罗16号、阿波罗17号的月球车。 中国的玉兔号月球车也是无人驾驶月球车，质量约140千克，与苏联的月球车相比是“小个子”，小而精悍，既能完成任务也节约成本。无人月球车难度更大，因为上面有很多仪器，要保证在无人的状态下行驶，仪器能正常工作。 中国玉兔号月球车无论是材料、驱动系统的选择还是探测仪器，都比之前其他国家月球探测器更先进。玉兔号月球车是各种元素构成的。月球车上的材料、设备包含了至少40种化学元素，在地面试验阶段又涉及到另外7种元素。其使用了许多新材料和新工艺，是各种高技术的集成。 月壤探测 2013年12月23日凌晨，北京航天飞行控制中心曾控制机械臂进行投放测试，目的是为此次月壤元素成分探测以及其他科学探测工作做先期技术验证。 2014年1月19日，嫦娥三号探测取得阶段性成果 “玉兔”号探到月表下140米。在北京航天飞行控制中心遥操作厅，机械臂控制软件设计师荣志飞说：“此次探测的精度要求高，操作控制难度大，就如同控制38万千米之外的‘手’穿针引线，稍有偏差就会前功尽弃。” 2014年1月14日21时45分，在北京航天飞行控制中心精确控制下，玉兔号月球车展开机械臂，对脚下月壤成功实施首次月面科学探测。该次探测任务的成功，标志着中国突破了月面高精度机械臂遥操作控制技术，实现了38万千米之外的机械臂毫米级精确控制。 由于受玉兔号月球车活动维度限制和避障因素影响，“玉兔之手”完成对一个预定目标点的探测，一般要经过十七、八个操作步骤，几乎每一步操作都要经过极其精密的计算。 所获荣誉 播报 编辑 荣誉奖励 2014年1月，由中国科学院、中国工程院主办，中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办，中国科学院院士和中国工程院院士评选，“嫦娥三号月面软着陆、玉兔号开展科学探测”被评为“瀚霖杯2013年中国十大科技进展新闻”第一位。 文化特色 2014年1月1日，《中国首次落月成功纪念》邮票首发仪式在人民大会堂举行。国家航天局局长许达哲出席仪式并为邮票揭幕，副局长胡亚枫出席仪式并致辞。该邮票1套2枚，内容分别为嫦娥三号着陆器和玉兔号月球车，全套邮票面值为2.70元，是中国邮政集团公司为纪念嫦娥三号成功落月这一重大历史性事件，而特别发行的邮票。这也是中国邮政第九次以特别发行的方式安排邮票。 2014年5月28日，国家国防科技工业局向中国国家博物馆捐赠嫦娥三号任务玉兔号月球车1:1高仿真模型，供国博永久收藏。 总体评价 播报 编辑 随着科学技术不断发展，人类重返月球的热潮兴起，新一代月球车也将出现。从人类的交通工具，可以想象未来月球车的模样――单人乘坐的月球摩托，双座多用途的月球车，客货两用的月球车，月球的拖挂车，月面轨道巴士，等等。乘坐不同的月球车，人类将实现漫游月球的梦想。 “玉兔号”在地面模拟试验中，充分展现出卓越的性能，它本领高强，能爬坡，能越障，能耐受300摄氏度温差，对它在月球上的表现充满信心。（新华网 评） 截至2015年10月，玉兔号已成为在月球“活”得最久的人造探测器。不同于着陆器，玉兔号月球车能够在月球行走，中国公布的全世界第一幅月球地质剖面图，就是玉兔号所携带的科学设备拍摄的。（新华网 评） 嫦娥三号和玉兔号探月工程任务连续成功，创造了世界月球探测史的中国纪录。这一成就，凝结的是几代航天人的智慧和心血，依靠的是我们国家的综合实力，汇聚的是中国人民的整体力量，体现出的最重要意义就是进一步增强了全国各族人民坚持和发展中国特色社会主义的决心和自信。（习近平 评）

柯伊伯带

柯伊伯带（英语：Kuiper belt），又称作伦纳德-柯伊伯带，另译柯伊伯带、古柏带，是位于太阳系的海王星轨道（距离太阳约30天文单位）外侧，在黄道面附近的天体密集圆盘状区域，柯伊伯带的假说最先由美国天文学家弗雷德里克·伦纳德提出，十几年后杰拉德·柯伊伯证实了该观点，柯伊伯带类似于小行星带，但范围大得多，它比小行星带宽20倍且重20至200倍。

命名由来

杰拉德·柯伊伯（1905.12.7―1973.12.24），荷兰裔美国天文学家，提出在太阳系边缘存在一个由冰物质运行的带状区域，为了纪念柯伊伯的发现，这个区域被命名为“柯伊伯带”。

发现历史

1987年，当时在麻省理工学院工作的天文学家大卫·朱维特，对于“太阳系外围的明显空虚”越来越疑惑，使用在亚利桑那州基特峰国家天文台和在智利托洛洛山美洲际天文台的望远镜，朱维特和刘丽杏以与克莱德·汤博和查尔斯·科瓦尔几乎相同的方式进行自己的搜索，与进行比较，经过五年的搜索。

1992年8月30日，朱维特和刘丽杏宣布“发现候选的柯伊伯带天体”：小行星15760，半年后，他们在该区域又发现了第二个天体，(181708) 1993 FW。

2023年8月，日本近畿大学发布新闻公报说，该校和日本国立天文台的研究人员利用计算机模拟运算，成功再现了海王星轨道外侧柯伊伯带天体的多个特征，模拟结果显示太阳系外缘可能存在一颗未知的类地行星。研究成果已发表在国际学术期刊《天文学杂志》上。

位置信息

柯伊伯带位于太阳系的海王星轨道（距离太阳约30天文单位）外侧，在黄道面附近的天体密集圆盘状区域。

结构组织

以最完整的范围，包括远离中心最外侧的区域，柯伊伯带大约从30天文单位伸展到55天文单位。然而，一般认为主要的部分只是从39.5天文单位的2:3共振区域延展到48天文单位的1:2共振区域。柯伊伯带非常的薄，主要集中在黄道平面上下10度的范围内，但还是有许多天体散布在更宽广数倍的空间内。总之，它不像带状而更像花托或甜甜圈（多福饼），而且，这意味着柯伊伯带对黄道平面有1.86度的倾斜。

由于存在着轨道共振，海王星对柯伊伯带的结构产生了重大的作用。在与太阳系年龄比较的时标上，海王星的引力使在某些轨道上的天体不稳定，不是将她们送入内太阳系内，就是逐入离散盘或星际空间内。这在柯伊伯带内制造出一些与小行星带内的柯克伍德空隙相似的空白区域。例如，在40至42天文单位的距离上，没有天体能稳定的存在于这个区间内。无论何时，在这个区间内被观测到的天体，都是最近才进入并且会被移出到其他的空间。

经典柯伊伯带天体

大约在~42至~48天文单位，虽然海王星的引力影响已经是微不足道的，而且天体可以几乎不受影响的存在着，这个区域就是所谓的传统柯伊伯带，并且目前观测到的柯伊伯带天体有三分之二在这儿。

因为近代第一个被发现的柯伊伯带天体是1992 QB1，因此它被当成这类天体的原型，在柯伊伯带天体的分类上称为QB1天体。

统的柯伊伯带向来是两种不同族群的综合体，第一类是"dynamically cold"的族群，比较像行星：轨道接近圆形，轨道离心率小于0.1，相对于黄道的倾角低于10度（它们的轨道平面贴近黄道面，没有太大的倾斜）。第二类是"dynamically hot"的族群，轨道有较大的倾斜（可以达到30度）。这两类会有这样的名称主要并不是因为温度上的差异，而是以微小的气体做比喻，当它们变热时，会增加它们的相对速度，这两种族群不仅是轨道不同，组成也不同，冷的族群在颜色比热的红，暗示它们在不同的环境形成。热的族群相信是在靠近木星的地区形成，然后被气体巨星抛出。而另一方面，冷的族群虽然也可能是海王星在向外迁徙时清扫出来的，但无论是较近或较远，相信是在比较靠近目前所在的位置形成的。

共振

当一个天体的轨道周期与海王星有明确的比率时（这种情况称为平均运动共振），如它们的相对基线是适当的，它们可能被锁定在与海王星同步的运动，以避免受到摄动而使轨道变得不稳定。如果天体在这种正确的轨道上，在实例上，如海王星每绕太阳三周它便会绕行二周，则每当它回到原来的位置时，海王星总比它多运行了半条轨道的距离，因为这时海王星在轨道上绕行了1.5圈。这就是所谓的2:3（3:2）的轨道共振，这种轨道特征的半长轴大约是39.4天文单位，而已知的2:3共振天体，包括冥王星和他的卫星在内，已经超过200个

而这个家族的成员统统归类为冥族小天体。许多冥族小天体，包括冥王星，都会穿越过海王星的轨道，但因为共振的缘故，永远不会与海王星碰撞，其有一些，像是欧侉尔和伊克西翁的大小，都已经大到可以列入类冥天体的等级。冥族小天体有高的轨道离心率，因此它们当初原本应该不是在现在的位置上，而是因为海王星的轨道迁徙被转换到这儿的，1:2共振（每当海王星转一圈，它才完成半圈）的轨道半长轴相当于47.7天文单位，但数量稀稀落落的这个族群有时会被称为twotino。较小的共振族群还有3:4、3:5、4:7和2:5海王星也有特洛伊小行星，它们位于轨道前方和后方的L4和L5的重力稳定点上。海王星特洛伊有时被称为与海王星1:1共振。海王星特洛伊在它们的轨道上是稳定的，但与被海王星捕获有所不同，它们被认为是沿着轨道上形成的。

柯伊伯断崖

1:2共振之外已知的数量非常少，看起来是个边界，但还不能确定这是传统柯伊伯带外侧的边界，还是只是一个宽阔的空隙。观测到2:5共振的距离大约在55天文单位，被认为在传统柯伊伯带之外；然而，预测上在传统柯伊伯带与共振带之间的大量天体尚未被观测到。

早期的柯伊伯带模型认为在50天文单位之外的大天体数量应该增加二个数量级，因此，这突然的数目下降，被称为“柯伊伯断崖”，是完全未被预料到的，并且它的原因至今仍不清楚。伯恩斯坦和屈林（Trilling）等人发现直径在100公里或更大的天体在50天文单位的距离上确实突然减少的证据，并不是观测上造成的偏差。可能的解释是在那个距离上的物质太缺乏或太分散，因此不能成长为较大的天体；或者是后续的过程摧毁了已经形成的天体。

物理特征

柯伊伯带大约从30天文单位伸展到55天文单位，从39.5天文单位的2:3共振区域延展到48天文单位的1:2共振区域。柯伊伯带非常的薄，主要集中在黄道平面上下10度的范围内，但还是有许多天体散布在更宽广数倍的空间内，而且，这意味着柯伊伯带对黄道平面有1.86度的倾斜，由于存在着轨道共振，海王星对柯伊伯带的结构产生了重大的作用。在与太阳系年龄比较的时标上，海王星的引力使在某些轨道上的天体不稳定，不是将她们送入内太阳系内，就是逐入离散盘或星际空间内。这在柯伊伯带内制造出一些与小行星带内的柯克伍德空隙相似的空白区域，例如，在40至42天文单位的距离上，没有天体能稳定的存在于这个区间内。无论何时，在这个区间内被观测到的天体，都是最近才进入并且会被移出到其他的空间。

观测资料

2014年8月1日天文学家宣称在太阳系边缘的柯伊伯带发现了两个新的冰冻天体，这是他们在利用哈勃太空望远镜进行观测仅两周后就取得的发现。柯伊伯带被认为是太阳系的尽头所在，遍布着直径从几公里到上千公里不等的冰封微行星。发现的两个天体距离地球约64亿公里，名称是1110113Y和0720090F。

2006年1月19日，第一艘以探索柯伊伯带为任务的航天器新视野号发射升空。该任务是由美国西南研究院首席研究员艾伦·斯特恩所领导的一个团队提出。新视野号航天器已于2015年7月14日抵达了冥王星，如果条件允许，它将继续对另外尚未确定的柯伊伯带天体继续研究。任何选择的柯伊伯带天体将是40和90公里（25至55英里）的直径，在理想情况下是白色或灰色，与冥王星的偏红颜色有对比。

2014年10月15日，NASA宣布发现一些柯伊伯带天体，可能会成为新视野号的研究目标。

美国东部标准时2019年1月1日，新视野号在距离太阳43.4天文单位处飞掠名为“天涯海角”的柯伊伯带小行星2014 MU69。

天问系列

天问系列（Tianwen）是中国行星探测任务名称。

2020年4月24日是第五个中国航天日，国家航天局宣布，将我国行星探测任务正式命名为“天问”，将我国首次火星探测任务命名为“天问一号”，作为我国行星探测的第一步，同时公布了首次火星探测任务标识“揽星九天”。2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国文昌航天发射场点火升空。2021年5月15日07时18分，天问一号着陆器顺利降落在火星乌托邦平原。2024年6月27日，据新华社消息：我国计划2025年前后发射天问二号，开展小行星探测任务；2030年前后发射天问三号和天问四号，分别开展火星采样返回任务和木星系探测任务。9月5日，天问三号任务总设计师刘继忠介绍，天问三号任务计划在2028年前后实施两次发射任务。

2025年5月29日1时31分，天问二号探测器发射升空，发射任务取得圆满成功。2026年9月3日，天问三号预计年底确定最终着陆区，计划2028年底完成1:500万全火星地质图。

发展历史

2016年8月23日开始，中国火星探测工程名称和图形标识面向全球征集，海内外各界踊跃参加，共收到提交工程名称及图形标识作品35912个。经过网络投票共收获各地有效投票3278962张。

2020年4月24日，中国行星探测任务被命名为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”，后续行星任务依次编号。

2020年我国通过长征五号发射火星探测器，并通过一次发射实现火星环绕、着陆和巡视探测。在太阳系的八大行星中，火星与地球距离较近。火星跟地球有着相似的自转周期，为24小时37分。除此之外，在火星上还有春夏秋冬四季的更迭。正因为这些相似点，通过发射探测器了解火星的状况，获得更多信息，以此能够帮助人类更好地研究地球的演变与未来发展。探测器发射后，大约需要经过7个月左右的飞行抵达火星。2021年5月15日07时18分，天问一号着陆器顺利降落在火星乌托邦平原。

2022年4月24日，中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥表示：经过两年多的研制，天问二号已经进入到初样的研制，电性产品已经在进行综合测试，后续将按照既定的节奏往前推动，预期在2025年实施发射。天问二号是从小行星取样返回，天问三号是从火星取样返回，天问四号是去木星系，所以叫行星探测工程。

2024年6月27日，据新华社消息：我国计划2025年前后发射天问二号，开展小行星探测任务；2030年前后发射天问三号和天问四号，分别开展火星采样返回任务和木星系探测任务。

2024年9月5日，在安徽黄山召开的第二届深空探测（天都）国际会议主论坛上，天问三号任务总设计师刘继忠介绍，我国天问三号任务计划在2028年前后实施两次发射任务，实现火星样品返回地球。天问三号任务将开展国际载荷合作、样品和数据共享、未来规划共同研究等三方面的国际合作。

2025年5月29日凌晨1时31分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。火箭飞行约18分钟后，将探测器送入地球至小行星2016HO3转移轨道。探测器太阳翼正常展开，发射任务取得圆满成功。

2025年6月22日，香港大学天体生物学家李一良教授负责天问三号着陆点选址，撰写天问三号任务目标，从火星取回的样本进行深入分析，以揭示火星上是否曾经存在生命，相关研究成果在《Nature Astronomy》发表。

2026年4月，香港大学李一良教授领导的地球与行星科学系研究团队参与行星探测工程天问三号任务。香港大学研制的火星地物高光谱成像仪，搭载于天问三号承担关键探测任务，包括探寻火星生命痕迹、含水矿物及资源普查等。

2026年9月3日，天问三号预计年底确定最终着陆区，计划2028年底完成1:500万全火星地质图。

名称来源

“天问”源于屈原长诗《天问》，表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境。

形象标识

“天问系列” 以“揽星九天”作为工程的图形标识，“揽星九天”太阳系八大行星依次排开，表达了宇宙的五彩缤纷，呈现科学发现的丰富多彩，饱含动感 气韵流动，开放的椭圆轨道整体倾斜向上，展示了独特字母“C”的形象，代表了中国行星探测-China，体现着国际合作精神-Cooperation，标志着深空探测进入太空能力-C3。

祝融号

祝融号（英文名：Zhu Rong）是中国天问一号任务的火星车，该火星车高1.85米，长3.3米，宽3.2米，重240公斤，配置地形相机、次表层探测雷达等6台科学载荷，采用主动悬架六轮驱动系统，设计寿命为92个地球日。 祝融号于2020年7月23日由长征五号遥四运载火箭在文昌航天发射场发射升空，2021年4月24日正式命名为“祝融”，寓意用火照耀大地并象征星际探测火种。2021年5月15日，祝融号成功着陆火星乌托邦平原南部，5月22日驶离着陆平台开展巡视探测。6月11日发布首批科学影像图，8月15日完成既定探测任务时累计行驶889米。后续拓展任务中，其行驶里程于8月23日突破1000米，并发现着陆区存在含水硫酸盐等矿物，揭示了火星晚期水活动迹象。2022年5月，科研团队通过短波红外光谱数据首次在火星原位探测到含水硫酸盐矿物，2023年发现火星低纬度地区存在含水矿物。截至2023年1月16日，火星车累计行驶1900多米，留下近4000个“中”字车辙。2025年研究表明，祝融号着陆区地下沉积结构为火星古代海洋存在提供了迄今最直接的地下证据。2021年12月，该项目入选年度十大新词语。2023年3月17日，科学技术部高技术研究发展中心（科学技术部基础研究管理中心）发布了2022年度中国科学十大进展，“祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构”入选。2026年1月，中国科学院研究团队通过高频四极化探地雷达数据证实火星在约7.5亿年前仍存在显著水体活动。2026年3月，祝融号在着陆区首次在约15米深度发现一层厚度约7米的特殊物质层。2026年4月，基于祝融号观测数据，科研人员揭示火星上一种短时卤水驱动的盐风化现象。2026年9月，山东大学行星科学团队利用祝融号数据首次在火星北部乌托邦平原发现安山岩。同月，中国科学院院士侯增谦透露，我国计划在2028年底前绘制完成新一代全火星地质图，祝融号发现火星35亿年前存在洲际级古海洋、16亿年前可能存在短时洪水，这些发现将绘入图中。

研发历程 播报 编辑 前期规划与自主探火决心 “嫦娥一号”成功后，中国谋划深空探测，孙家栋、叶培建等院士提议启动探火任务。2010年8月，8位院士联名建议开展月球以远深空探测综合论证，火星探测成为中国深空探测的起点和重点。2011年，中国“萤火一号”搭载俄罗斯火箭发射失败，促使中国决心自主开展火星探测。2014年9月，国防科工局召开首次火星探测任务先期启动会；10月，五院成立研制队伍自筹资金先期研制，当时试验保障设施尚不齐全；11月，中国火星探测器在珠海举行的第十届中国国际航空航天博览会中首次亮相。 立项与目标设定 2016年1月，“天问一号”任务批准立项，目标为国际首次一次发射实现火星环绕、着陆、巡视探测，成为世界第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。任务由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统组成，此前的月球探测任务为其打下基础。同年8月，中国首个火星探测器和火星车外观设计构型图发布，并同时启动中国火星探测工程名称和图形标识全球征集活动。 研制进程与团队协作 2016-2018年，探测器历经两年初样研制，完成800多个专项试验；2018年9月转入正样研制，2020年3月通过出厂评审，4月初运抵文昌发射场。探测器参研单位600余家，多线并行，软件规模达155万行代码，不到4年完成研制验证与出厂，创中国航天同类型号研制纪录。2019年11月，中国火星探测任务首次公开亮相，着陆器悬停避障试验成功验证着陆能力。2020年初，地面应用系统建成70米口径天线，提升火星探测测控与数据接收能力。 发射场准备与发射 2020年，试验队克服疫情影响，在文昌发射场完成设备转运、总装、测试、推进剂加注等工作，53天内完成火星车与着陆平台对接，6月10日完成环绕器与着陆巡视器对接。2020年3月，火星探测器通过出厂评审；4月初，运抵中国文昌航天发射场；7月23日，长征五号火箭将“天问一号”探测器送入地火转移轨道，开启“天问”之旅。2021年4月24日，国家航天局正式公布中国第一辆火星车命名为祝融号。 名称由来 播报 编辑 命名征集 2021年3月2日，中国首辆火星车全球征名活动公众网络投票结束，“祝融号”以超过50万的选票荣登榜首，排名第一。4月24日，2021中国航天日开幕启动仪式在江苏南京举行。启动仪式上，中国首辆火星车名称揭晓，经全球征名、专家评审、网络投票等层层遴选，最终“祝融号”脱颖而出。根据国家航天局发布的消息，祝融英文名称采用直接音译方式确定为：“Zhu Rong”。 命名含义 祝融在中国传统文化中被尊为最早的火神，象征着祖先用火照耀大地，带来光明。首辆火星车命名为“祝融号”，火神祝融登陆火星的意思，寓意点燃中国星际探测的火种，指引人类对浩瀚星空、宇宙未知的接续探索和自我超越。 00:37 泪目！赵立坚解读“祝融号”寓意：点燃中国星际探测的火种 专家解读 赵立坚：宇宙承载着中国人民千百年来的向往。从“神舟”到“嫦娥”“玉兔”，再到“天宫”“天问”，中国人民把对遥远星空和未知宇宙的无尽憧憬寄托在这些美好的名字中。此次天问一号着陆巡视器搭载的火星车名为“祝融”。祝融是中国上古神话中的火神。火的应用促进了人类文明的发展，驱散黑暗、带来温暖。祝融号寓意点燃中国星际探测的火种，指引航天人不断超越，逐梦星辰。 设计与技术 播报 编辑 基本构造 外观设计 祝融号收拢状态下下方上圆，舱体为长方形，顶板近八边形；展开状态形似金色 “身体”、深蓝色 “翅膀” 的蝴蝶，“翅膀” 为蝶形四展太阳能电池板，用于能源供给。车头左侧布置国旗，桅杆云台中部篆刻红色九叠篆 “火” 字，两个后轮刻有 “中” 字花纹。 分系统与核心机构 祝融号由结构与机构、移动、天线、热控、供配电等 10 个分系统组成；配备先进主动悬架，可实现蠕动、抬轮、车体升降等运动模式，具备车轮下陷脱困能力。 载荷与配套设备 祝融号搭载导航地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪等 6 台科学载荷；配置两套集热器及纳米气凝胶保温设备，适配火星极端温差；车体上方布置体装电池阵、集热窗，前方设桅杆，后方装定向天线；采用舱体式结构，电子学设备置于舱内，科学探测与通信类设备部署在舱外。

技术创新 移动转移 祝融号火星车相较于国外的火星车其移动能力更强大，设计也更复杂。它采用主动悬架，6个车轮均可独立驱动，独立转向。除前进、后退、四轮转向行驶等功能外，还具备蟹行运动能力，用于灵活避障以及大角度爬坡。更强大的功能还包括车体升降（在火星极端环境表面可以利用车体升降摆脱沉陷）、尺蠖运动（配合车体升降，在松软地形上前进或后退）和抬轮排故（遇到车轮故障的情况，通过质心位置调整及夹角与离合的配合，将故障车轮抬离地面，继续行驶）。 机身材料 祝融号火星车服役工况复杂，机身材料需满足轻量化、耐磨性、高强各向同性及高塑性四项核心要求，传统铝、钛合金难以兼顾。中国科学院金属研究所自2015年承接任务，设计出新型高强、高塑、高稳定性铝基碳化硅复合材料，其塑性较传统铝基碳化硅复合材料提升一倍以上，同时保持高强度与耐磨性。研发团队攻克大尺寸坯锭制备、材料塑性成形等技术瓶颈，共开发4种不同碳化硅含量与基体铝合金种类的复合材料，用于行走机构、驱动机构等50余种零部件，供货460余件，使祝融号成为中国使用铝基复合材料最多的航天器。 能源系统 祝融号动力能源系统由锂离子蓄电池与四块定制化太阳能电池阵构成，由中国航天科技集团八院811所研制。 太阳能电池阵特性 针对火星特殊光谱条件，研制人员对太阳电池重新设计、调整优化；首次在国内航天领域在轨应用最大功率跟踪技术，跟踪精度达98%，相比传统电路提升20%太阳电池利用效率，兼顾解决能源紧张与减重需求；通过玻璃盖片表面特殊涂层处理和结构设计，降低火星尘埃吸附与接触面积，减少对能量获取效率的影响。 电源管理与休眠唤醒机制 与月球车电源不同，祝融号锂离子蓄电池无保温设备，需适配火星大气、沙尘暴、四季变化等复杂环境。光照不足时（如沙尘暴、深秋），火星车进入休眠或冬眠模式。系统采用安时计与查表法结合的方式判读蓄电池剩余容量，以解决单一方法误差大、不及时的问题。此外，蓄电池配置温度继电器，休眠唤醒时优先加热蓄电池，待温度回升至-15℃左右，温度继电器自动闭合，火星车正式唤醒。 能源协同工作 火昼时太阳能电池阵发电，与锂离子蓄电池联合供电；火夜依靠蓄电池供电，同时制定休眠唤醒备份计划，保障能源供应稳定。 保暖用材 核心材料 祝融号火星车采用高性能纳米气凝胶作为新型隔热保温材料，该材料密度可做到比空气还轻，能极大减小火星车的负重。 性能作用 高性能纳米气凝胶可同时应对火星表面的极端温差环境：既能阻隔低至 - 120℃的极寒环境，又能阻隔着陆发动机产生的高达 1200℃的高温热流，保障着陆平台功能正常。 辅助热能储存设备 火星车顶部装有集热窗，可直接吸收太阳能，并利用正十一烷储存能量。其工作原理为：白天温度升高时，正十一烷吸热融化；夜晚温度下降时，该物质凝固释放热能，能量利用效率可达 80% 以上。 图像压缩算法 针对火星车图像数据量大、地火通信带宽受限且数据处理能力有限的问题，科研人员设计了统筹数据压缩与传输环节的图像压缩算法。该算法具备多种相机数据管理、压缩比灵活控制、质量渐进传输、感兴趣区域优先编码、抗误码扩散及缩略图生成下传等功能，满足了祝融号在探测任务中可靠、高效、灵活的图像应用需求。 科学载荷 祝融号火星车搭载了6台科学载荷。 火星表面成分探测仪 火星表面成分探测仪集成了激光诱导击穿光谱仪（LIBS，240-850nm，用于元素组成分析）、短波红外光谱显微成像仪（SWIR，850-2400nm，用于矿物和岩石分析和识别）以及微成像相机（900-1000nm，用于获取探测目标的高空间分辨率图像）。 多光谱相机 获取着陆点周围的地形、地貌和地质背景信息，进行空间分析，获得岩石、土壤等可见近红外光谱数据；采集各种白天和黑夜的天空图像，以进行特定的大气、气象和天文研究。 导航地形相机 拍摄广角图片，指导火星车的移动并寻找感兴趣的目标（岩石/土壤等）；结合环绕器上搭载的高分辨率相机，将它们拍摄到的地面图像进行比对，可以校准火星表面的真实情况；为其他科学载荷寻找感兴趣的探测目标或区域。 火星车次表层探测雷达 次表层探测雷达可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15-95MHz）可以穿透10-100米的深度（空间分辨率为几米）；高频通道（0.45-2.15GHz）可以穿透3-10米的深度（空间分辨率为几厘米）。次表层探测雷达可以随火星车移动，持续收集地下雷达信号，探测地下物质的大小和分布特征，并在垂直和水平方向上约束地下分层结构，制约地下水冰和挥发物（如，水合矿物质等）的分布。 火星表面磁场探测仪 检测火星表面磁场，火星磁场指数以及火星电离层中的电流。其主要优点是可随火星车移动；与环绕器上搭载的磁强计协同观测，将对理解火星内部的演变具有极其重要的意义。 火星气象测量仪 用于监测火星表面温度，压力，风场和声音等的时间和空间变化。在着陆之前，还可以在环火轨道上收集温度和声音数据。 探测任务 播报 编辑 探测目标 “天问一号”环绕器进入环火轨道后，先开展约三个月的对地观测，特别是对预选着陆区进行详细勘测。之后携带火星车的着陆器将与环绕器分离，利用降落伞和反推火箭在火星表面着陆，并开展为期90个火星日（一个火星日约24小时39分35.2秒）的巡视探测任务。火星车要完成的科学探测任务有：火星巡视区形貌和地质构造探测，火星巡视区土壤结构（剖面）探测和水冰探查，火星巡视区表面元素、矿物和岩石类型探查，以及火星巡视区大气物理特征与表面环境探测。 天问一号任务的科学目标是研究火星形貌与地质构造特征、火星表面土壤特征与水冰分布、火星表面物质组成、火星大气电离层及表面气候与环境特征、火星物理场与内部结构等。 探测经过 2020年 7月23日，中国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器成功发射入轨。 探测器自发射以来，在地火转移飞行、环火轨道运行期间，环绕器配置的中分辨率相机、高分辨率相机、矿物光谱分析仪、磁强计等7台科学载荷陆续开机探测，获取科学数据。火面工作期间，火星车将按计划开展巡视区环境感知、火面移动和科学探测，通过配置的地形相机、多光谱相机、次表层探测雷达、表面成分探测仪等6台载荷，对巡视区开展详细探测。同时，环绕器将运行在中继轨道，为火星车巡视探测提供稳定的中继通信，兼顾开展环绕探测。 2021年 2月10日，成功被火星捕获，顺利进入环火轨道。已经通过多次成像完成预选着陆区高清影像数据获取，后续将按计划开展着陆区地形地貌、气象环境分析等工作，为五月中下旬，中国首次火星探测器“天问一号”的着陆器与“祝融号”火星车登陆火星做准备。 5月14日，据国家航天局官网消息，根据飞行情况，天问一号探测器拟于北京时间5月15日凌晨至5月19日期间择机着陆于火星乌托邦平原。 5月15日，从国家航天局获悉，科研团队根据“祝融号”火星车发回遥测信号确认，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。 5月17日8时，天问一号环绕器已实施第四次近火制动，顺利进入周期为8.2小时中继通信轨道。祝融号火星车正在按计划开展周围环境感知和状态检查，各系统工作正常。两器已建立器间通信链路，第一次通过环绕器传回火星车遥测数据。 5月19日，国家航天局发布火星探测天问一号任务探测器着陆过程两器分离和着陆后火星车拍摄的影像。图像中，着陆平台和“祝融号”火星车的驶离坡道，太阳翼、天线等机构展开正常到位。 5月22日10时40分，“祝融号”火星车已安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。火星车携带的前避障相机a/b、后避障相机a/b，拍摄了驶离着陆平台过程影像。 6月1日，WIFI分离相机拍摄着陆平台与“祝融号”火星车的合影，相机记录了“祝融号”后退移动和原地转弯过程，这是人类首次获取火星车在火星表面的移动过程影像。 6月6日，“祝融号”火星车在火星表面已工作23个火星日，开展环境感知、火面移动、科学探测，所有科学载荷设备均已开机工作，获取科学数据。环绕器运行在周期8.2小时的中继轨道，为火星车科学探测提供中继通信。同日，美国亚利桑那大学HiRISE相机团队公布了他们拍到的“祝融号”火星车的照片。团队于当地时间6月6日获得了这张照片。照片中，着陆平台位于北面，“祝融号”火星车驶离着陆平台到达火星表面后，驾驶到了照片中的南面。 6月11日，国家航天局举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。 6月23日，“着巡合影”名字确定为“星火燎原”。 6月16日，“祝融号”火星车开展了全局环境感知，为后续阶段科学探测进行路径规划，并通过后避障相机，拍摄了行驶的清晰车辙。 6月26日（第42火星日），火星车到达一处沙丘地带，利用导航地形相机拍摄了红色沙丘高分辨率影像，拍摄点距离沙丘约6米，周围分布有不同大小的石块，其中正对着火星车的石块宽约0.34米。 6月27日，国家航天局发布中国天问一号火星探测任务着陆和巡视探测系列实拍影像，包括着陆巡视器开伞和下降过程、祝融号火星车驶离着陆平台声音及火星表面移动过程视频，火星全局环境感知图像、火星车车辙图像等。其中，祝融号火星车火星表面移动过程视频是人类首次获取火星车在火星表面的移动过程影像。 7月4日（第50火星日），火星车行驶至沙丘南侧，对周围地形地貌感知成像。可见沙丘全貌，长约40米，宽约8米，高约0.6米。左侧为一簇形状各异的石块，右上角可见背罩和降落伞，成像时火星车距离着陆点直线距离约210米，距离背罩和降落伞约130米。 7月8日，“祝融号”火星车已在火星表面工作54个火星日，行驶里程超过300米。火星车驶上火星表面以来，向南行驶开展巡视探测，导航地形相机每日对沿途地貌进行成像，行进中次表层雷达、气象测量仪、火星磁强计开机探测，途中遇到岩石、沙丘等特殊地貌时，利用表面成分探测仪、多光谱相机等开展定点探测。 7月11日20时，“祝融号”火星车已累计行驶410.025米，工况正常。同时，为“祝融号”火星车提供中继通信服务的天问一号环绕器在轨运行353天，地火距离3.707亿千米，工况正常。 7月12日，国家航天局发布最新火星影像：“祝融号”近距离“看”降落伞与背罩。 7月23日，“祝融号”火星车在火星表面工作68个火星日，累计行驶585米。 7月30日，“祝融号”火星车已经在火星表面工作75个火星日，正在为“祝融号”火星车提供中继通信服务的天问一号环绕器在轨运行372天，两器状态良好，各系统工况正常。 8月6日，“祝融号”火星车在火星表面工作82个火星日，累计行驶里程达到808米。 8月15日，“祝融号”火星车在火星表面运行90个火星日（约92个地球日），累计行驶889米，所有科学载荷开机探测，共获取约10GB原始数据，“祝融号”火星车圆满完成既定巡视探测任务。当前，火星车状态良好、步履稳健、能源充足，后续将继续向乌托邦平原南部的古海陆交界地带行驶，实施拓展任务。 8月23日，祝融号火星车平安在火星度过100天，更是行驶里程突破1000米的关键一天。 8月24日，环绕器使用高分辨率相机对着陆区域成像，获取了1米分辨率影像。图像中，火星车行驶轨迹清晰。 8月30日，中国首次火星探测天问一号任务“祝融号”火星车驶上火星表面满100天，国家航天局发布了一批最新的火星影像。同日，火星车在着陆点以南方向累计行驶1064米。当前，火星车状态良好、能源充足。 2021年11月8日，“天问一号”环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测。执行任务以来，“祝融号”火星车已圆满完成既定巡视探测任务目标，各项状态良好，继续开展探测任务。截至2021年11月8日，火星车在火星表面工作174个火星日，累计行驶1253米。 2022年 2月4日，天问一号祝融火星车通过其官方微博，晒出了带着北京冬奥吉祥物冰墩墩、雪容融上火星的照片。 3月10日消息，《新科学家》周刊报道称，中国的祝融号火星车也有发现水塑造火星地貌的迹象。报道指出，祝融号收集的初步数据显示，乌托邦平原过去曾长期受到风的影响，甚至可能被水侵蚀过。 3月11日，MRO在288公里高度拍摄到天问一号着陆区图像，图像中清晰可见到“祝融号”火星车和行驶过的车印。截至上次更新时，祝融号行驶里程突破1.6公里。 3月24日，“祝融号”火星车在火星表面工作306个火星日，累计行驶1784米，“天问一号”环绕器在轨运行609天，距离地球2.77亿千米，当前两器运行正常。 3月，“天问一号”环绕器近火点再次经过火星车巡视区域上空，拍摄了“祝融号”巡视区0.5米分辨率影像图，“祝融号”火星车行驶路线清晰可辨。 4月6日，“祝融号”累计行驶1875米，回传约700GB原始科学数据，确定了着陆区土壤的力学参数、发现了着陆区可能与水/冰活动相关的典型地貌。 5月1日，据国家航天局探月与航天工程中心消息，“祝融号”火星车累计行驶1921米，火星表面工作342个火星日，离家2.4亿公里。 5月，中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室刘洋研究员团队，利用祝融号火星车获取的短波红外光谱和导航与地形相机数据，在着陆区发现了岩化的板状硬壳层，通过分析光谱数据发现，这些类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。这标志着祝融号实现了国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义，该成果于5月11日发表在国际学术期刊《Science Advances》上。 5月，祝融号火星车的发现表明，火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以前认为的更加活跃。祝融号着陆区（以及火星北部平原的广泛区域）可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水，可供未来载人火星探测的原位资源利用。 截至5月5日，“天问一号”环绕器在轨运行651天，距离地球2.4亿千米，“祝融号”火星车在火星表面工作347个火星日，累计行驶1921米，两器累计获取约940GB原始科学数据，运行正常。当前，“祝融号”火星车所在区域已进入火星冬季，与地球相似，进入火星冬季后，北半球区域太阳光照高度角下降、光照时长缩短。 据国家航天局最新消息，天问一号任务团队通过环绕器获取的中分辨率图像，发现祝融号火星车巡视区经历了一次明显的沙尘暴过程。科学家对2022年3月16日和4月30日的祝融号火星车巡视区120米分辨率图像（分别见图1和图2）中的典型地貌（特别是撞击坑边缘）进行对比，结合近期祝融号火星车遥测信息反映的太阳翼发电电流的变化，可以判断当地正在经历强烈的沙尘天气。 祝融号火星车巡视区进入冬季，天气白天最高气温降至零下20摄氏度以下，夜间最低气温降至零下100摄氏度，到7月中旬火星冬至前后，气温还会进一步下降。为应对沙尘天气导致的太阳翼发电能力降低及冬季极低的环境温度，按照设计方案和飞控策略，祝融号火星车5月18日转入休眠模式。预计2022年12月前后，祝融号火星车巡视区将进入初春季节，环境条件好转后，将恢复正常工作。 2022年9月19日晚，科技部、国家航天局等单位联合举办了一场科普活动，邀请航天领域的多名专家为青少年分享航天知识。记者在活动中获悉，预计12月，“祝融号”火星车在满足两个特定条件后将会自主唤醒。 2023年 1月6日，中国火星探测任务科学研究成果首次发布 “祝融号”火星车自主唤醒后将继续向南行。 截至2023年1月16日，祝融号已行驶1900多米，留下了近4000个“中”字。火星探测器副总设计师贾阳介绍，这样的设计不只有纪念意义，也有技术含义：根据字间距，可判断火星车是否出现打滑等风险。 祝融号火星车已累计行驶1921米，完成既定科学探测任务，获取原始科学探测数据约1600GB。 5月，“祝融号”火星车搭载的多光谱相机获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。相关研究成果以《乌托邦平原海洋沉积岩的证据：祝融号火星车的观测》为题，在综合性期刊《国家科学论评》发表。 11月30日消息，根据中科院之声报道，中国科学家通过频谱分析“祝融号”低频雷达数据，对比火星地面现存的地貌特征，认为“祝融号”着陆区地下 35 米处，存在 16 个古多边形地貌。 2026年 2026年1月消息，“祝融号”给乌托邦平原南部做了一次“CT扫描”，找到了均匀整齐的沉积层。这种结构跟地球上的浅海和大型湖泊的水沉积环境非常像。更关键的是，研究表明，这些地层形成于大约7.5亿年前， 将火星上有明显水体活动的历史向后推延了数亿年，大大地延长了火星的“青春期”。 2026年3月1日消息，中国“天问一号”任务祝融号火星车在其着陆区—— 火星乌托邦平原南部，通过搭载的次表层探测雷达（RoPeR）数据，首次在该区域约15米深度发现了一层厚度约 7 米的特殊物质层。 研究成果 播报 编辑 2021年11月，中国“天问一号”与欧空局“火星快车”任务团队合作，开展了“祝融号”火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验，取得圆满成功。据介绍，试验前，双方向各自探测器上行指令做好试验准备。在约定时刻，由“祝融号”向“火星快车”发送测试数据，通信距离约4000千米，通信时长10分钟。“火星快车”接收数据后转发给欧空局所属深空测控站，测控站接收后发送给欧洲空间操作中心，后者再转发至北京航天飞行控制中心，由中方技术团队解译后，判读数据的正确性。 截至2022年9月15日，通过相机影像和光谱数据，在着陆区附近的板状硬壳岩石中发现含水矿物，证明了在距今10亿年（晚亚马逊纪时期）以来，着陆区存在过大量液态水活动。这些新成果，揭示了火星风沙与水活动对地质演化和环境变化的影响，为火星乌托邦平原曾经存在海洋的猜想提供了有力的支撑，丰富了人类对火星地质演化和环境变化的科学认知。有关成果已在《Nature Astronomy》《Nature Geoscience》《Science Advances》《中国科学》等国内外学术期刊发表。 2022年9月，基于“祝融号”火星车低频雷达数据，中国科研人员发现，火星车着陆区表面约10米厚的风化层下，存在两套向上变细的沉积层序，其形成或与大约35亿—32亿年以来的多期次水活动相关；如今该区域火表以下0—80米未发现存在液态水的证据，但不排除存在盐冰的可能。相关研究成果于2022年9月26日在线发表于《自然》杂志。 2023年，基于“祝融号”火星车观测数据，中国科研人员首次发现“祝融号”着陆区的沙丘表面存在结壳、龟裂、团粒化、多边形脊、带状水痕等特征。光谱数据分析发现，沙丘表面富含含水硫酸盐、蛋白石、含水铁氧化物等含水矿物。 2023年5月，中国地质大学（武汉）地球科学学院肖龙教授领导的国际研究团队，通过综合分析“祝融号”火星车搭载的多光谱相机（MSCam）获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。 2023年7月6日，国际科学期刊《自然》发表了中国天问一号的最新研究成果，中国科学院国家天文台领导的国际合作研究团队在祝融号着陆区发现火星古风场改变的沉积层序的证据，证实风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化。 2024年11月，施普林格·自然旗下学术期刊《科学报告》发布的一篇论文称，中国“祝融号”火星车收集的数据显示，火星表面发现的一些岩石沉积物可能来自于35亿年前的古代海洋。科学家推测，在火星历史早期，火星北半球可能短暂存在过一个海洋。论文强调，“祝融号”的观测数据仍无法作为火星古代海洋存在的直接证据，但发现乌托邦平原南部可能存在过大量水体，将增进人们对火星气候演化的认识。 2025年2月消息，研究人员通过对中国“祝融号”火星车传回的火星地下成像数据进行分析，发现了埋藏的沙滩遗迹。这些来自火星北部低地的数据与地球上的类似探地雷达数据极为相似。科学家们发现，火星地下物质呈现出向低地倾斜的结构，这表明该地区曾是一片海洋。 2025年2月，中国科学院空天信息创新研究院方广有研究员领导的月球与火星探测雷达研究团队发现，位于火星北半球乌托邦平原南部祝融号着陆区的地下10至35米深处存在多层倾斜沉积结构。这些地质特征与地球海岸沉积物高度相似，为火星中低纬度地区曾存在古代海洋提供了迄今最直接的地下证据。该成果北京时间2025年2月25日在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表。 2026年1月消息，中国科学院地质与地球物理研究所火星高频雷达研究团队，联合中国科学院国家空间科学中心及中国科学院空天信息创新研究院，通过祝融号搭载的高频四极化探地雷达，它穿透火星地表，捕捉到厘米级精细地下结构，证实火星在约 7.5 亿年前（中 — 晚亚马逊纪）仍存在显著水体活动。这一发现将火星 “含水历史的终点” 向后推延数亿年，为重新解读火星气候演化、地质过程及潜在生命宜居性提供了关键证据。 2026年4 月消息，基于我国“祝融号”火星车观测数据，该中心刘洋研究员团队联合中国地质大学(武汉)、中国科学技术大学、香港大学与成都理工大学科研人员揭示火星上一种短时卤水驱动的盐风化现象。研究发现，即使在当前极端寒冷干燥的环境条件下，火星近地表仍可能发生类似地球干旱地区的“盐风化”作用，但短时且微弱。相关研究成果发表于《科学通报》杂志。 国际合作 播报 编辑 2021年11月，中国与欧洲航天局开展合作，围绕中国“天问一号”任务的“祝融号”火星车，与欧方“火星快车”轨道器实施火星在轨中继通信试验。试验结果经双方团队确认，二者搭载的中继通信设备接口匹配且均符合国际标准，所传输的数据内容完整无误，本次试验取得圆满成功。 纪念币 播报 编辑 2021年8月30日，中国人民银行发行中国首次火星探测任务成功金银纪念币一套，共3枚。8克圆形金质纪念币背面图案为“祝融号”火星车。 中国首次火星探测任务成功金银纪念币 参考资料： 所获荣誉 播报 编辑 2023年3月17日，科学技术部高技术研究发展中心（科学技术部基础研究管理中心）发布了2022年度中国科学十大进展，“祝融号巡视雷达揭秘火星乌托邦平原浅表分层结构”入选。 媒体评价 播报 编辑 中国的天问一号探测器15日在火星着陆，对首次实施这一任务的国家来说，技术难度比登陆月球更大。（美联社评） 中国的祝融号火星车已驶离着陆平台，到达火星表面，这让中国成为自美国之后第二个在火星部署火星车的国家。（英国广播公司网评） 天问一号发射十个月后，其搭载的祝融号火星车首次在火星上行驶。这使中国成为第一个在其首次前往火星的太空飞行中就实现在火星轨道上运行、在火星上着陆并在火星上部署火星车的国家。（德国《法兰克福汇报》网评） 祝融号火星车开始在火星表面探测，中国成为继美国之后第二个成功探测火星表面的国家。（日本共同社和时事社评） 这是中国朝着“宇宙强国”目标发展的新成果。（日本共同社评） 中国首个火星探测器‘祝融号’成功着陆火星，祝贺中国国家航天局“天问一号”团队！我与全球科学界一道，期待这一任务为人类理解这颗红色星球作出重要贡献。（NASA科学任务局副局长 托马斯·祖布钦评） 美国现在在火星上有了伙伴。（《纽约时报》评）

米

“米”（metre/meter，法mètre）是国际单位制基本长度单位，符号为m，一米等于10分米。可以用来衡量长、宽、高等长度。

“米”的定义起源于法国。1米的长度最初定义为通过巴黎的子午线上从地球赤道到北极点的距离的千万分之一，并随后确定了国际米原器。随着人们对计量学认识的加深，米的长度的定义几经修改。

2019年，国际计量大会（CGPM）对它们定义的文本进行了修订。2019年5月20日起，米的定义更新为：当真空中光速c以单位米/秒表示时，取其固定数值为299 792 458来定义米。其中秒是由铯的频率ΔνCs来定义的。

“米”作为国际单位制的基本长度单位，在科学、工程、建筑、航天、交通、日常生活等众多领域广泛应用。在工程和建筑领域，米用于测量建筑物的高度、桥梁的跨度、道路的长度等。在航天和物理学中，米用于计算天体之间的距离或微观粒子的尺寸。在全球贸易和制造业中，米及其派生单位（如毫米、千米）确保了测量的一致性，提高了国际标准化水平。

“米”的定义不断精确化，使得长度测量在精密科学和技术领域更加可靠。现代高精度激光干涉仪依赖于光速定义的米，以实现亚纳米级的测量精度。这不仅推动了基础物理研究，也促进了高精尖技术的发展，如半导体制造、卫星导航（如GPS）和量子计量学。“米”的国际统一标准对于全球化合作至关重要，确保了各国科学、工程和贸易活动中的测量结果互相兼容，减少了误差，提高了效率。

定义

米，符号为m，国际单位制长度单位。其定义为：将真空中的光速c的值固定为每秒299 792 458米，秒是以铯频率ΔνCs来定义的。

发展历程

提出

1688年，英国哲学家和教士约翰·威尔金斯（John Wilkins）提出需要一个十进制的标准的长度单位系统。

1675年，意大利科学家提托·李维欧·布拉提尼（Tito Livio Burattini）首次在论文中使用了metro cattolico这个词，该词是由希腊语μέτρον καθολικόν（métron katholikón）衍生而来的，意为“一种通用测量单位”。

1789年，法国大革命胜利后，国民公会令法国科学院组织一个委员会来标准的度量衡制度。委员会提议了一套新的十进制的度量衡制度，并建议以通过巴黎的子午线上从地球赤道到北极点的距离的一千万分之一（即地球子午线的四千万分之一）作为标准单位。他们将这个单位称之为mètre，后来演变为meter，中文译成“米突”或“米”。1791年，该方案获法国国会批准。1799年12月10日，法国通过公制系统，开始正式使用米制。

子午线定义

尽管地球不规则的表面并不是完美的球形，但法国还是采纳了这次测量的结果来确定标准米的长度。日后人们发现，由于误算了地球的扁率而错算了弧长，第一个存档米原器的长度比子午线定义的米少1/5毫米。但这个长度还是被当作了标准。也因此，最后地球通过极点的周长要比4千万米多一点（40,007,863m）。

1875年5月20日，由法国政府出面，召开了20个国家政府代表会议，正式签置了米制公约，公认米制为国际通用的计量单位。同时决定成立国际计量委员会和国际计量局。到1985年10月止，米制公约成员国已有47个。

米原器

1792-1799年，在法国天文学家捷梁布尔和密伸的领导下，对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年，根据测量结果制成一根3.5毫米×25毫米短形截面的铂质原器——铂杆，以此杆两端之间的距离定为1米，并交法国档案局保管，所以也称为“档案米”。这就是最早的米定义，而这支米原器一直保存在巴黎的法国档案局里。

1889年，在第一次国际计量大会（CGPM）上，把经国际计量局鉴定的第6号米原器（31只临时制造的铂铱合金棒，其中有90%的铂和10%的铱）米原器中在0℃时最接近档案米的长度的一只选作国际米原器，并作为世界上最有权威的长度基准器，保存在巴黎国际计量局的地下室中，其余的原器作为副尺分发给与会各国，成为各国的国家基准。规定在周围空气温度为0℃时，米原器两端中间刻线之间的距离为1米。1927年第七届国际计量大会又对米定义作了严格的规定，除温度要求外，还提出了米原器须保存在1标准大气压下，并对其放置方法作出了具体规定。

然而实际上米原器给出的长度并不一定正好是1米，由于刻线工艺、材料变形和测量方法等方面的原因，在复现量值时总有一定误差，约为0.1微米（0.1μm）。此外，万一米原器损坏，复制将无所依据，特别是复制品很难保证与原器完全一致，给各国使用带来了困难。

光谱定义

19世纪末，科学家在实验中找到了自然镉（Cd）的红色谱线，具有非常好的清晰度和复现性，在15摄氏度的干燥空气中，其波长等于y=6 438.469 6×10-10米。1927年国际协议，决定用这条谱线作为光谱学的长度标准，并确定1米=1 553 164.13y Cd，人们第一次找到了可用来定义米的非实物标准。

科学家继续研究，后来又发现氪（Kr）的橙色谱线比镉红线还要优越。1960年，在第十一届国际计量大会（CGPM）上，决定用氪（Kr）橙线代替镉红线，并决定把米的定义改为：“米的长度等于氪－86原子的2P10和5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1 650 763.73倍”。这一自然基准，性能稳定，没有变形问题，容易复现，而且具有很高的复现精度，相对误差不超过4×10-9，相当于在1千米长度测量中不差4微米。

20世纪60年代以后，由于激光的出现，人们又找到了一种更为优越的光源，用激光代替氪谱线，可以使长度测量得更为准确。只要确定某一时间间隔，就可从光速与这一时间间隔的乘积定义长度的单位。

最终定义

20世纪70年代，光速的测定已非常精确。1983年国际度量衡大会（CGPM）重新制定米的定义：“光在真空中行进1/299 792 458秒的距离”为一标准米。

2019年5月20日起，米的定义更新为：当真空中光速c以m/s为单位表示时，选取固定数值299 792 458来定义米。其中秒是由铯的频率ΔνCs来定义。

国内进展

中国计量科学研究院自20世纪80年代后期开始，根据国家建设和制造需要，陆续研发建立了以激光波长“米”为基准的9项基准和40余项标准。例如：用于量块校准的“量块干涉仪”、用于一维线纹尺校准的“2米线纹比长仪”、用于二维光学网格标准器校准的“高精度激光二坐标标准装置”、用于齿轮螺旋线样板校准的“齿轮螺旋线基准装置”等。这些基标准对保证国家生产制造中几何参量量值的准确一致，对国家几何量计量体系的建立和量传有效性起到了重要作用。

国际单位制

自2019 年5 月20 日起生效的国际单位制，是满足以下条件的单位制:

• 铯-133原子不受干扰的基态的超精细跃迁频率Δν(Cs)为9 192 631 770 Hz，
• 真空光速度c为299 792 458 m/s，
• 普朗克常数h为6.626 070 15×10-34J·s，
• 基本电荷e为1.602 176 63×10-19C，
• 玻耳兹曼常数k为1.380 649×10-23J/K，
• 阿伏加德罗常数NA 为 6. 022 140 76×1023mol-1，
• 频率为540×1012Hz的单色辐射的光视效能Kcd为683 lm/W。
• 国际单位制的新定义在一定程度上是对基本单位的“隐性”表达。

平方度

平方度（英文：square degree，符号：deg²）是一个立体角的单位。在半径为R的球体上，取面积为（πRπR/(180180)），它对圆心的夹角是1平方度。1球面度约等于3283平方度。

该单位常用于天文学领域描述天区面积。例如，薇拉·C. 鲁宾天文台计划在十年内巡天约18,000平方度的天空；2023年，中国“南极天目”短时标时域天文望远镜阵原型机研制成功，单个望远镜视场约100平方度，可覆盖约10,000平方度的天区；2024年，欧空局的欧几里得太空任务公布了覆盖132平方度南方天空的观测数据，并计划于2025年发布53平方度的巡天数据。

基本信息

角度在圆上对应的是长度，而平方度在球上对应的是面积。把一个圆平分为360份，每段弧对圆心的夹角是1度，即半径为R的圆，取一段长为πR/180的弧长，它对圆心的夹角为一度。平方度的概念也是一样，只不过平方度对应的是面积。由于球的面积是4πR*R，所以，一个球体有129600/π平方度，约等于41252.96平方度。一平方度等于(π^2)/32400球面度。

概念定义

角度在圆上对应的是长度，而平方度（英文：square degree，符号：deg²）在球上对应的是面积。把一个圆平分为360份，每段弧对圆心的夹角是1度，即半径为R的圆，取一段长为πR/180的弧长，它对圆心的夹角为一度。平方度的概念也是一样，只不过平方度对应的是面积。由于球的面积是4πR*R，所以，一个球体有129600/π平方度，约等于41252.96平方度。一平方度等于(π^2)/32400球面度。球面度对应全球面的1/(4π)，一球面度约等于3283平方度。

在天文学中的应用

2023年，中国“南极天目”短时标时域天文望远镜阵原型机研制成功，单个望远镜视场约100平方度，可覆盖约10,000平方度的天区。2024年，欧空局的欧几里得太空任务公布了覆盖132平方度南方天空的“宇宙地图”数据，并计划于2025年发布53平方度的巡天数据。该任务计划开展至少6年的巡天，探测约15000平方度的天区。此外，“银河画卷”巡天团队曾发布覆盖96平方度天区的观测数据研究成果。墨子巡天望远镜的视场约为6.5平方度。薇拉·C. 鲁宾天文台计划在十年内巡天约18,000平方度的天空。

傅科

莱昂·傅科（Jean-Bernard-Léon Foucault，1819年9月19日—1868年2月11日） ，法国物理学家、发明家。1819年9月18日生于巴黎，1868年2月11日卒于巴黎。他最著名的发明是显示地球自转的傅科摆。除此之外他还曾经测量光速，发现了涡电流。他虽然没有发明陀螺仪，但是这个名称是他起的。在月球上有一座以他命名的撞击坑。傅科的“知识权利”哲学思想也有很大影响。

个人生平

傅科是法国物理学家。1819年9月18日生于巴黎，1868年2月11日卒于巴黎。

傅科早年学习外科和显微医学，后转向照相术和物理学方面的实验研究。1853年由于光速的测定获物理学博士学位，并被拿破仑三世委任为巴黎天文台物理学教授。因为他博学多才，有多项发明创造，因此受各国科学界垂青，1864年当选为英国皇家学会会员，以及柏林科学院、圣彼得堡科学院院士。1868年被选为巴黎科学院院士。

傅科最初学医，后转向实验物理。早年跟随法国物理学家A.-H.-L，斐索从事热学和光学测量。1851年，傅科在67米长钢丝下面挂一个重28千克的铁球，组成一个单摆，他利用摆平面的转动证实了地球有自转。演示地球有自转的这种单摆后称为傅科摆。他还用陀螺仪证实了地球的自转。1855年，他因上述两项实验获英国皇家学会科普利奖章，并被任命巴黎皇家天文台物理助理。在物理学其他领域中，他证实了光在水中的传播速度比在空气中小，并测得误差在百分之一以内的光速值。他发现铜盘在强磁场中运动时出现涡流，并对望远镜装置作过改进。

个人贡献

傅科的一生对物理学有多方面的重要贡献，尤其在力学、光学、电学方面更为突出。他的研究工作偏重于仪器的制备、新实验方法的设计，以及对物理量的精确测量。

1845～1847年间，傅科和菲佐合作，改进了达盖尔的照相技术，并把它应用于天文摄影；1847年，改进了惠更斯的锥摆钟，而制成了傅科钟，后来用它测定地球的转动；1848年，发现当日光通过合钠盐的碳弧焰时，在其光谱的钠D线处，出现两条黑线，后来知道，这就是钠的吸收光谱；1852年发明了回转仪，并发现了回转罗盘效应；1855年设计了光度计；1855年，傅科发现在磁场中的运动圆盘因电磁感应而产生涡电流，被称为“傅科电流”； 1857年创制了“傅科棱镜”，用于偏振光的研究并提出用镀银玻璃反射镜代替金属反射镜；1858年，又设计了反射式望远镜的椭球面镜；1860年发明了定日镜的跟踪系统。 傅科最出色的工作是光速的测定、“傅科摆”实验以及提出涡电流理论。

1850年莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转子（rotor），由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和skopein（看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪器，这种仪器就是陀螺仪。

1850年，傅科采用旋转镜法，测量了光在空气和在水中的速度，差不多和菲佐在同一时期首创了在实验室测定光速的方法。1862年傅科改进了原有的实验装置，加装了一套推动圆周屏的轮系统，以便准确量度旋转镜的旋转速度，又使光经过几次反射，加长了光经过的路程，以便准确量度光经过此路程的时间。由此测得光在空气中的速度为289000千米每秒。后来，他把自己的工作写成题为《光速的实验测定：太阳的视差》的文章，于1862年发表在《法兰西科学院周报》第55卷上。傅科对光速的测量为光的波动理论的胜利提供了有力的证据。同年他被授予荣誉骑士二级勋章，并被聘为经度局成员。

1851年，傅科进行了著名的傅科摆实验。他根据地球自转的理论，提出除地球赤道以外的其他地方，单摆的振动面会发生旋转的现象，并付诸实验。他选用直径为30厘米、重28千克的摆锤，摆长为67米，将它悬挂在巴黎万神殿圆屋顶的中央，使它可以在任何方向自由摆动。下面放有直径6米的沙盘和启动栓。如果地球没有自转，则摆的振动面将保持不变；如果地球在不停地自转，则摆的振动面在地球上的人看来将发生转动。当人们亲眼看到摆每振动一次（周期为16.5秒），摆尖在沙盘边沿画出的路线移动约3毫米，每小时偏转11°20'（即31小时47分回到原处）时，许多教徒目瞪口呆，有人甚至在久久凝视以后说：“确实觉得自己脚底下的地球在转动！”这一实验又曾移到巴黎天文台重做，结论相同。后又在不同地点进行实验，发现摆的振动面的旋转周期随地点而异，其周期正比于单摆所处地点的纬度的正弦，在两极的旋转周期为24小时。振动面旋转方向，北半球为顺时针，南半球为逆时针。以上实验就是著名的傅科摆实验，它是地球自转的最好证明。由此，傅科被授予荣誉骑士五级勋章。

科里奥利力

科里奥利力（Coriolis force）有些地方也称作哥里奥利力，简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。

简介

旋转体系中质点的直线运动科里奥利力是以牛顿力学为基础的。1835年，法国气象学家科里奥利提出，为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。

相对于地球运动的物体会受到科里奥利力的作用，对地球上物体受科里奥利力影响的3种主要的表现形式——水平运动物体的偏转、落体偏东问题和傅科摆，以及科里奥利力的应用 (主要是科氏质量流量计) 。

物理定义

在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。

当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科里奥利力。

根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用，这就是科里奥利力。从物理学的角度考虑，科里奥利力与离心力一样，都不是在惯性系中真实存在的力，而是惯性作用在非惯性系内的体现，同时也是在惯性参考系中引入的惯性力，方便计算。

数学推导

科里奥利力实际上是不存在的，是由于人处在转动系中时所认为的匀速直线运动与惯性系中的匀速直线运动不同所致。对于转动系中的人来说，匀速直线运动是指物体相对于转盘的速度不变的运动。而对于在惯性系中的人来说，匀速直线运动是指相对地面速度不变的运动。于是可以通过按照两个参考系的匀速直线运动的标准分别计算极短时间dt内的位移，然后再在转动系中分析这两个位移的差异，进而求出科里奥利力。

影响意义

在地球科学领域

由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响。地球科学领域中的地转偏向力就是科里奥利力在沿地球表面方向的一个分力。地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害（地转偏向力）。

傅科摆

摆动可以看作一种往复的直线运动，在地球上的摆动会受到地球自转的影响。只要摆面方向与地球自转的角速度方向存在一定的夹角，摆面就会受到科里奥利力的影响，而产生一个与地球自转方向相反的扭矩，从而使得摆面发生转动。1851年法国物理学家傅科预言了这种现象的存在，并且以实验证明了这种现象，他用一根长67米的钢丝绳和一枚27千克的金属球组成一个单摆，在摆垂下镶嵌了一个指针，将这个巨大的单摆悬挂在教堂穹顶之上，实验证实了在北半球摆面会缓缓向右旋转（傅科摆随地球自转）。由于傅科首先提出并完成了这一实验，因而实验被命名为傅科摆实验。

信风与季风

地球表面不同纬度的地区接受阳光照射的量不同，从而影响大气的流动，在地球表面延纬度方向形成了一系列气压带，如所谓“极地高气压带”、“副极地低气压带”、“副热带高气压带”等。在这些气压带压力差的驱动下，空气会沿着经度方向发生移动，而这种沿经度方向的移动可以看作质点在旋转体系中的直线运动，会受到科里奥利力的影响发生偏转。由科里奥利力的计算公式不难看出，在北半球大气流动会向右偏转，南半球大气流动会向左偏转，在科里奥利力、大气压差和地表摩擦力的共同作用下，原本正南北向的大气流动变成东北－西南或东南－西北向的大气流动。

随着季节的变化，地球表面延纬度方向的气压带会发生南北漂移，于是在一些地方的风向就会发生季节性的变化，即所谓季风。当然，这也必须牵涉到海陆比热差异所导致气压的不同。

科里奥利力使得季风的方向发生一定偏移，产生东西向的移动因素，而历史上人类依靠风力推动的航海，很大程度上集中于延纬度方向，季风的存在为人类的航海创造了极大的便利。

热带气旋

热带气旋(北太平洋上出现的称为台风)的形成受到科里奥利力的影响。驱动热带气旋运动的原动力一个低气压中心与周围大气的压力差，周围大气中的空气在压力差的驱动下向低气压中心定向移动，这种移动受到科里奥利力的影响而发生偏转，从而形成旋转的气流，这种旋转在北半球沿着逆时针方向而在南半球沿着顺时针方向，由于旋转的作用，低气压中心得以长时间保持。

有关水槽之类的下水方向：例如马桶的下水方向确实受到科氏力的影响，但这种影响是微不足道的。马桶的下水方向更多地取决于马桶水槽的形状。其它类型的水槽亦如此。

对分子光谱的影响：科里奥利力会对分子的振动转动光谱产生影响。分子的振动可以看作质点的直线运动，分子整体的转动会对振动产生影响，从而使得原本相互独立的振动和转动之间产生耦合，另外由于科里奥利力的存在，原本相互独立的振动模之间也会发生能量的沟通，这种能量的沟通会对分子的红外光谱和拉曼光谱行为产生影响。

力的应用

人们利用科里奥利力的原理设计了一些仪器进行测量和运动控制。

质量流量计

质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的转动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。

应用相同原理的还有粉体定量给料秤，在这里可以将粉体近似地看作流体处理。

陀螺仪

旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。

行星

行星是自身不发光、围绕恒星公转的天体，其核心特征包括自引力足以形成球状、能清空轨道附近小天体，且内部不发生恒星级核聚变。2006年国际天文学联合会（IAU）明确了行星的三大认定标准：围绕恒星运行、呈近似球形、清空自身轨道周围区域。

基本特征：行星轨道多为椭圆形，运行速度随与主恒星距离变化，近日点加快、远日点减慢。太阳系行星公转方向多与太阳自转一致，但金星逆行自转，天王星自转轴近乎“躺倒”。自转轴倾角差异形成了不同行星的季节特征。

形成演化：行星的形成源于星云坍缩，在原恒星周围的吸积盘中，星子通过碰撞吸积逐渐增长。当原行星质量足够大时，会积累大气层并最终形成类地行星或气态巨行星。恒星金属丰度越高，拥有行星系统的可能性越大。

相关星体：太阳系八大行星按轨道由近到远为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。截至2025年，已认证的系外行星突破6000颗，分布于约4460个行星系统中，银河系行星总数预计达千亿颗量级。

历史由来

中文名

根据西汉《史记·历书》记载：“黄帝考定星历，建立五行，起消息（修正历法，订出正月起始）。”《尚书·舜典》中：“在璇玑玉衡以齐七政。”孔颖达疏：“七政，其政有七，于玑衡察之，必在天者，知七政谓日月与五星也。木曰岁星，火曰荧惑星，土曰镇星，金曰太白星，水曰辰星。”因此中国古代早有比较系统的行星观测记录，可目测的五大行星（对应金木水火土）在天文历法中发挥着重要的作用。

而英文行星一词“planet”源于古希腊文“πλανήται（planētēs）”，意为“漫游者”。1792年日本学者本木良永在翻译哥白尼的日心说时将“行星”译作“惑星”，取其位置游移不定让人迷惑之意。明治时代亦有京都大学的学者使用“游星”一词来指“行星”。1859年伟烈亚力与李善兰合作翻译的《谈天》是中文文献中第一次介绍哥白尼的地动说，也是中文“行星”一词第一次出现。

从古典时代的神圣的游星演化到科学时代的实在的实体，人们对行星的认识是随着历史在不停地进化的，行星的概念已经不仅延伸到太阳系，而且还到达了其他太阳系外系统。曾经对行星定义的内在的模糊性已经导致了不少科学争论。

观测历史

古人观察星空，发现天体分作两类：一类固定在天球上，组成各个星座，形成一幅永恒的天空背景，称之为恒星；另一类天体在黄道附近运行，不断穿过黄道上的十二个星座，称之为行星。古典概念的行星包括七颗，分别是阴阳五行——太阳、太阴(月球)，以及金星、木星、水星、火星和土星。

古典概念的“七颗行星”在天空中极为特殊：它们不断地在星座中运行穿过，且极为明亮，“七颗行星”在天球上的亮度排行分别是第1,2,3,4,5,6,9。因此“七颗行星”对神学、宗教宇宙学和古代天文学都有重要的影响。在古代希腊、中国、巴比伦和实际上所有前现代文明中，人们几乎普遍的相信地球是宇宙的中心，并且所有的“行星”都围绕着地球旋转，造成这种认识的原因是，人们每天都看到星星围绕着地球旋转，且常识地认为地球是坚实且稳定的，因此它理应静止于中心。现代观点下则认为以上“常识”是错误的，地球只是不断运动的普通行星之一。

各个文明对星座的划分方法与行星轨迹密切相关：太阳在黄道上一年运行一圈，太阴（月球）在黄道上一个月运行一圈。西方文明中，太阳的轨迹把黄道分作十二段，每月一段，每段一个星座组成黄道十二宫；中国文明中，太阳的轨迹把黄道分作四段，每个季度一段，即天空四象“青龙、白虎、朱雀、玄武”，而太阴（月球）的轨迹把黄道分作28段，每天一段，对应天空的28个星宿，随后结合太阳太阴的划分，四象含二十八宿，每一象被分作七宿，这七宿最终分别对应于阴阳金木水火土“七大行星”。

行星概念的清晰化始于日心说的提出，日心说确立了太阳在天空中心的地位，太阳不动而地球在运行，因此地球就取代了太阳的地位成为行星，太阳则被归入恒星。卫星的概念也随着进入望远镜时代，在伽利略卫星的发现后被逐渐接受，很快行星被限定于直接围绕太阳运行的天体，因此月球被排除在行星行列之外。最终古典的“七大行星”演变为地球、水星、金星、火星、木星和土星六大行星。

1781年，第七颗行星天王星被发现。

1801年，谷神星被发现，有长达49年的时间被称为“第8颗行星”；1850年谷神星因尺寸太小，且发现一系列更小的同类型星体（即小行星），其行星地位被免除，同时行星定义出现一条不成文的概念：并非所有直接绕太阳公转的天体都是行星，行星必须足够大且卓尔不群。

1846年，第八颗行星海王星被发现；

1930年，冥王星被发现，有长达76年的时间被称为“第9颗行星”；2006年冥王星被降格为矮行星，也因尺寸太小，且发现一系列更小的同类型星体，行星被重新定义成：绕恒星公转、流体静力平衡（自身引力球形）且能清空其轨道的天体。

系外行星的第一个可能证据是在1917年被发现的，但当时没有得到认可。1992年才首次确认了系外行星的发现。另一颗在1988年首次发现的系外行星，于2003年得到证实。迄今为止已经通过Kepler、TESS等巡天项目认证了共计5736颗系外行星以及约11000颗候选体。

2025年3月20日，科技媒体Space发布博文，报道称天文学家通过分析NASA已退役的开普勒太空望远镜数据，发现小型与大型系外行星的形成环境存在显著差异。

2026年4月1日消息，美国康奈尔大学的天文学家从6000多颗已知系外行星中，筛选出45颗可能宜居的岩石行星。研究已筛选出两颗适合近期重点研究的优质目标：特拉普派-1e和TOI-715 b。

定义及分类

根据国际天文学联合会（IAU）在2006年提出的行星定义，一个天体要被认定为行星，必须满足以下三个条件：

• 围绕恒星运行：行星必须是围绕恒星运行的天体，这将其与其他不围绕恒星运行的天体区分开来；
• 流体静力平衡：拥有足够的质量，通过自引力形成近似球形的形状，这一标准将行星与小行星等不规则形状的天体区分开；
• 清空自身轨道周围区域，保证轨道内不存在其他行星：根据这一标准，行星必须有足够的引力来清除或吸引其轨道区域内的大多数其他天体，例如小行星或彗星。而冥王星由于其轨道附近存在大量柯伊伯带小天体，未能符合这一标准，因此被重新归类为“矮行星”。

以上标准更倾向于行星质量下限的划分，针对系外行星，IAU还提出了质量上限的定义：行星质量低于氘核聚变的临界值，约为13倍木星质量或4100倍地球质量。超过这一质量的天体将能够通过核聚变反应点燃氘，进而被认为是褐矮星。此外，IAU对于一些漂浮在星际空间、不绕任何恒星运行的孤立天体，通常将其分类为“流浪行星”。这些天体由于未绕恒星运行，不符合传统的行星定义，但它们在宇宙中仍广泛存在。

通过这些定义的细化，天文学家得以在太阳系内外识别并分类各种行星及类似天体。不过，关于行星定义的争议仍未完全消除，特别是围绕如何处理像冥王星这样位于边缘区域的天体，天文学界仍在不断讨论中。

结合行星的质地和温度，大致可分为熔岩行星（Lava Planets）、岩质行星（Rockey Planets）、热气态巨星（Hot Gas Giant）、气态巨行星（Gas Giant）。按照质量划分，则可以分为迷你地球（Mini Terran）、亚地球（Sub-Terran）、类地行星（Terran）、超级地球（SuperTerran）、类海王星（Neptunian）、类木星（Jovian），有时也有超级木星（Super Jovian）的划分。

但IAU的行星定义并未被普遍采用或接受。在行星地质学中，天体是根据地质特征定义为行星的。当一个天体的质量足够大，使其地幔在自身重力作用下变得具有可塑性时，该天体就会获得动态（行星的）地质状态。这将导致一个处于静水平衡的状态，天体获得一个稳定的圆形外观，这被地质定义认为是行星的标志，例如：一个亚恒星质量的天体从未发生过核聚变，并且由于流体静力平衡，它因自身引力足够大而其呈现球形，无论其轨道参数如何。

在太阳系中，以上定义的质量下限通常低于清空轨道所需的质量，因此一些被地质学认为是“行星”的天体，在IAU定义下并不被视为行星，例如谷神星和冥王星。这种定义的支持者通常认为行星的轨道性质不应成为判断标准，而应该由天体的固有特性来决定。

形成假说

行星的形成方式尚未完全确定。主流理论为星云假说，其认为行星诞生于星云坍缩，在一个由气体尘埃组成的薄盘中吸积形成。原恒星位于吸积盘中央，周围环绕着多个原行星盘，盘中的星子（即行星的前身核心）通过吸积逐渐积累质量，当行星盘的大小达到临界质量或密度，将会因自身重力而塌缩，随后密度将变得更高，原本在云气中随机运动的分子，也因而呈现出星云平均的净角动量运动方向，角动量守恒导致星云缩小的同时，自转速度亦增加。在自转过程中，汇聚形成的新天体会吸引其轨道附近的其他分子云和尘埃，从而变得越来越大，直到其轨道附近再无物质可以供其成长，从而造成行星定义中的“清空其轨道附近区域”。

当原行星的质量略大于火星质量时，它开始积累一个扩展的大气层，从而通过大气阻力增加吸积效率，最终根据固态和气态物质的吸积情况以及行星的轨道位置，形成气态巨行星或类地行星。

当原恒星点燃核聚变进入主序星阶段时，剩余的盘物质会通过光蒸发、太阳风、彭宁-罗伯逊效应等作用，从内向外逐渐被清除。此后可能仍有许多原行星绕恒星或彼此轨道运行，但随着时间推移，许多原行星将发生碰撞和合并，或形成更大的原行星，或裂解并物质到星际空间。质量较小且避免碰撞的原行星，可能被大行星引力捕获成为天然卫星，或者留在其他区域成为矮行星或小天体。

小行星的高速撞击以及行星自身的放射性衰变，会产生大量热量以加热行星，导致它处于熔融状态，于是行星内部开始按密度分化，密度较高的物质会下沉到核心。而由于气体逃逸，较小的行星会逐渐失去大部分大气层，但丢失的气体也可以通过地幔的气体释放作用以及彗星的后续撞击得到补充。随着系外行星的发现和观察，越来越有可能对星云假说理论进行补充、修订甚至替代，恒星金属丰度似乎决定了恒星拥有行星的可能性。因此，富金属的第一星族恒星比贫金属的第二星族恒星，更有可能拥有一个庞大的行星系统。

天体性质

轨道

在太阳系中，所有行星绕太阳的公转方向与太阳自转的方向一致：从太阳北极上方看为逆时针方向。然而至少有一颗系外行星，WASP-17b，被发现其公转方向与恒星自转方向相反。行星公转一周的周期称为其恒星年或年，而年周期取决于行星与恒星的距离；行星离恒星越远，它必须行进的距离越长，速度也越慢，因为此时恒星的引力对其影响较小。

没有任何行星的轨道是完美的圆形，因此它们与主恒星之间的距离在一年中会有所变化。距离恒星最近的点称为近日点，在太阳系中称为近日点，而距离恒星最远的点称为远日点（在太阳系中称为远日点）。当行星接近近日点时，其速度会加快，因为它将引力势能转化为动能，就像地球上物体下落时加速一样；当行星接近远日点时，其速度减慢，就像抛向空中的物体在到达最高点时逐渐减速一样。

每个行星的轨道由一组轨道要素来描述：

• 轨道偏心率：描述了行星椭圆轨道的拉长程度，偏心率低的行星轨道更接近圆形，而偏心率高的行星轨道则更椭圆化。太阳系中的行星和大型卫星的偏心率相对较低，因此轨道几乎是圆形的。彗星、许多柯伊伯带天体以及一些系外行星的偏心率都非常高，因此它们的轨道极为椭圆。
• 半长轴：给出轨道的大小，它是从椭圆轨道的中点到其最长直径的距离。这个距离并不等于远日点，因为没有行星的轨道恒星恰好位于中心。
• 轨道倾角：描述了行星轨道相对于参考平面（在太阳系中为地球轨道平面，即黄道面）的倾斜角度，而对于系外行星，参考平面被称为天平面，是垂直于观测者从地球视线的平面。太阳系八大行星的轨道都非常接近黄道平面；然而一些较小的天体，如智神星和冥王星等，其轨道与黄道面的夹角非常大，彗星的轨道也经常如此。大型卫星的轨道倾角通常与其寄主行星的赤道相差不大，但海卫一在大型卫星中独具一格，它的轨道是逆行的，即其公转方向与母行星的自转方向相反。

自转轴

地球的自转轴倾角约为23.4°，它在41000年的周期内在22.1~24.5°之间摆动，幅度正在逐渐减小。

行星的自转轴倾角各不相同；它们以一定角度相对于恒星赤道平面旋转，这导致每个半球的辐照通量有所变化，从而造成季节现象。当每个半球最远离或最接近恒星时，被称为至日，因此在每颗行星的轨道中各有两个至日：当一个半球经历夏至时，白昼最长；另一半球则经历冬至，白昼最短。例如木星的自转轴倾角非常小，因此其季节变化也极小；而天王星的自转轴倾角极其倾斜，几乎是横躺的，这意味着在其至日时，两个半球要么持续处于白昼，要么持续处于黑夜。

对于系外行星，由于观测技术限制，其自转轴倾角大都尚不确定，不过大多数热木星被认为由于靠近恒星，其自转轴倾角可以忽略不计。

行星的自转周期被称为恒星日。太阳系中的大多数行星的自转方向与它们绕太阳公转的方向一致，即从太阳北极上方看为逆时针方向。但也有例外，金星和天王星的自转方向为顺时针，不过由于天王星自转轴倾角几乎“躺平”，关于其哪个极点为“北极”存在不同的定义，因此关于它是顺时针还是逆时针自转也有不同的说法。但无论使用哪种定义，天王星的自转相对于其轨道都是逆行自转。

行星的自转在形成过程中可由多个因素引发，来自吸积形成过程的角动量贡献决定了初始状态，而气态巨行星通过吸积气体也会增加角动量。最后在行星形成的最后阶段，原行星的随机吸积过程也会随机改变行星的自转轴。

不同行星的自转周期差异很大，金星自转一周需要243天，而气态巨行星的自转周期仅为几个小时。由于观测技术的限制，系外行星的自转周期大都也尚不清楚，但对于热木星而言，由于它们靠近恒星，因此它们呈现潮汐锁定状态，这意味着它们始终以一面朝向恒星，一侧永远处于白昼，而另一侧则永远处于黑夜。此外，系外行星宝瓶座τb与其寄主恒星也呈现潮汐锁定状态。

质量范围

行星的定义物理特征是其质量足够大，通过自身引力进入流体静力平衡状态，呈现球形或椭球形。在达到一定质量之前，物体可能具有不规则形状，但一旦超过这个临界点（这个临界点因物体的化学成分而异），引力就会将物体向其质心拉拢，直到该物体塌陷成一个球体。

质量是将行星与恒星区分开的主要属性之一，在太阳系中，没有介于太阳和木星质量之间的天体，但有些系外行星达到了这个范围。恒星质量的下限估计为75~80倍木星质量，因此有些学者主张将这个值作为行星质量的上限，理由是从土星质量（开始出现显著的自压缩）开始，到点燃氢核聚变的临街质量之前，天体内部的物理状态并没有发生显著变化。但对于超过13倍木星质量（约4100倍地球质量）的天体，它们的质量条件适合点燃氘核聚变，因此后来被认为是行星和褐矮星的分界线，尽管其氘燃烧时间非常短，且大多数褐矮星早已完成了其氘燃烧。

但以上界定仍存在争议，例如系外行星探测器则将质量上限设定为24倍木星质量。

已知质量最小的系外行星是PSR B1257+12A，它是1992年在围绕脉冲星的轨道上发现的第一批系外行星之一。其质量约为水星质量的一半，约为0.02倍地球质量。已知绕主序星运行的最小行星是开普勒37b，其质量和半径可能稍大于月球，因此认为行星的质量下限大约在0.01倍地球质量附近。

系内行星

太阳系共有八大行星，按轨道半长轴由近到远分别是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。其中木星是最大的行星，质量为地球的318倍；而水星是最小的行星，质量为地球的0.055倍。

根据组成成分，太阳系的行星可以分为类地行星、气态巨行星。类地行星与地球相似，主要由岩石和金属组成，其中有水星、金星、地球和火星，而地球是太阳系中最大的类地行星。气态巨行星的质量远大于类地行星，包含木星、土星、天王星和海王星，它们主要由浓密的氢氦大气和低沸点物质（如甲烷和氨等）组成。土星质量约为地球的95倍，天王星和海王星的质量分别为地球的14倍和17倍，显著低于经典的气态巨行星质量，因此也有“冰巨行星”或“类海王星”的分类。（注：在体积上天王星比海王星更大，但质量上则相反）

矮行星虽然由于自引力呈现为球形，但它们的轨道周围并未被清空，IAU认证的矮行星包括：谷神星、冥王星、妊神星、创神星、鸟神星、阋神星等。谷神星位于火星和木星轨道间的小行星带，是其中最大的天体。而其他矮行星则位于柯伊伯带以及更远的散布盘中，不同于柯伊伯带的是，散布盘与海王星的相互作用使其不稳定。矮行星与类地行星相似，拥有固体表面，但它们由冰和岩石组成，而非金属和岩石。矮行星都比水星小，其中冥王星是已知体积最大的矮行星，阋神星则是已知质量最大的矮行星。

目前至少有19颗质量足够大的卫星能够呈现球形，其中包含：

• 1颗地球的卫星：月球；
• 4颗木星的卫星：木卫一、木卫二、木卫三和木卫四；
• 7颗土星的卫星：土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六和土卫七；
• 5颗天王星的卫星：天卫一、天卫二、天卫三、天卫四和天卫五；
• 1颗海王星的卫星：海卫一；
• 1颗冥王星的卫星：卡戎；

月球、木卫一和木卫二的组成与类地行星相似；其他卫星则像矮行星一样由冰和岩石组成，其中土卫三几乎是由纯冰构成的。木卫二通常被认为是冰卫星，因为其全球性的表面冰层使得研究其内部变得困难。木卫三和土卫六的半径甚至大于水星，而木卫四几乎与水星相等，但它们的质量远低于水星。土卫一是被认为是质量最小的球形天体，质量约为地球的600万分之一。

系外行星

系外行星是指位于太阳系外的行星，截至2024年7月24日，NASA系外行星数据库已认证的系外行星有5736颗，而候选体行星大约有11000颗。根据为引力透镜分析，银河系平均每个恒星系至少有1.6颗系外行星。

1992年初，射电天文学家亚历山大·沃尔什赞（AleksanderWolszczan）和戴尔·弗雷尔（DaleFrail）宣布发现了两颗围绕脉冲星PSR1257+12运行的行星，被认为首次系外行星认证天体的发现——研究人员怀疑它们是由形成脉冲星的超新星遗迹的残留盘演化而来。

1995年，认证了首颗绕主序星公转的系外行星飞马座51b（51 Pegasi b），由日内瓦大学的米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）宣布发现。从那时起直到开普勒空间望远镜任务为止，大多数已知的系外行星是与木星质量相当或更大的气态巨行星，因为它们更容易被探测到。而开普勒望远镜打破了这种观测偏差，其行星候选体名录中存在大量类海王星及类地行星，甚至有小于水星的行星。

2011年，开普勒空间望远镜团队报告发现了首批围绕类太阳恒星运行的地球大小的系外行星：Kepler-20e和Kepler-20f。研究表明，每5颗类太阳恒星中就有一颗可能拥有位于宜居带内的地球大小的行星，这种宜居行星的发生频率是Drake方程中的参数之一，该方程用于估算银河系中存在的智能、可通信文明的数量。

系外行星中存在一类称作“超级地球”的行星类型，它们不存在于太阳系内，质量介于地球和海王星之间。质量不到2倍地球质量的天体预计由岩石构成，而超过这个质量的天体则可能像海王星一样由挥发性物质和气体混合组成。质量超过木星的行星也已被发现，它们与褐矮星的质量范围无缝衔接。

系外行星的轨道有些比太阳系中的任何行星都要更接近寄主恒星。水星是距离太阳最近的行星，轨道半径为0.4天文单位，公转周期为88天，而超短周期系外行星的公转周期可能少于一天。Kepler-11系统中的五颗行星的轨道周期都比水星短，但它们的质量远远超过水星。而海王星距离太阳30天文单位，公转周期为165年，而一些系外行星距离其寄主恒星非常遥远，可达到数千天文单位，公转周期超过百万年。

另外截至2024年9月，根据PHL维护的宜居世界名录，潜在宜居行星数量为70颗。

搜寻方法

直接成像与自适应光学

利用高对比度成像技术，通过大口径望远镜对恒星进行持续跟踪观测，从而发现并拍摄到系外行星的照片。这种方法适用于年轻、大质量且亮度较高的行星。而通过自适应光学系统（AO），即计算机控制的高灵敏透镜组抵消地球大气扰动效应，纠正由地球大气层引起的光学波前误差，提高成像精度，能够科学家能够更清晰地观测到太阳系以外的行星图像。自适应光学系统技术已经在世界上最大的望远镜上得到应用，例如NIRPS项目就采用了高阶自适应光学系统来提高对M型恒星周围低质量行星的检测精度。

凌日法

凌日法观测即当行星经过其寄主恒星圆面时，会遮挡一部分光，导致恒星的光变曲线发生微小变化，通过分析这种光度变化，可以推断出行星的存在及其大小。凌日法是目前观测系外行星使用最多的方法，以此认证了4000多颗系外行星，其优点是对恒星近距行星敏感，利于大规模搜寻系外行星。但局限是存在轨道倾角限制，凌日法只能探测到行星轨道与视线方向近乎对齐的行星，如果行星轨道平面与观测方向存在较大倾斜角，则凌日现象不会发生，导致行星无法被检测到。另外其他天体或因素也可能导致恒星亮度的微小变化，造成虚假的凌日信号。

视向速度法

这是通过测量恒星因行星引力作用而产生的微小周期运动来探测系外行星的方法。当行星绕其母星运行时，会引起母星沿着我们的视线方向轻微移动，这种移动可以通过精确测量恒星的速度变化来检测出来。这种方法可以揭示行星的质量和轨道周期。根据恒星的运动幅度，可以估算出行星对恒星的引力作用，从而推断行星的质量。由于方法只能测量恒星向我们运动的视向速度，行星质量只能估算为一个最小值，除非能够确定行星的轨道倾角。

视向速度法对大质量行星非常敏感，尤其是那些靠近恒星的气态巨行星。这样的行星会对恒星施加较大的引力作用，导致更明显的恒星运动。与凌日法不同，视向速度法并不依赖行星轨道与地球观测方向的精确对齐，因此可以探测更多类型的行星系统。视向速度法也受到轨道倾角的限制，由于视向速度法只能测量恒星沿视线方向的运动，因此行星的质量只能估算出一个最小值，若行星的轨道与观测方向不对齐，实际质量可能远大于估算值。

微引力透镜法

利用恒星或行星对光线的引力偏折效应来探测系外行星，这种方法适用于那些非常靠近母星的行星，因为只有当行星足够接近母星时，其引力才能显著影响光线路径。微引力透镜法可以探测到非常远距离的行星，而其他方法（如凌日法和视向速度法）则主要局限于探测距离较近的恒星系统。该方法对小质量行星（如类地行星）也非常敏感，因为微引力透镜效应与天体的质量成比例，因此即使是质量较小的行星也能够产生可观测到的信号。

但微引力透镜法无法主动寻找系外行星，因为微引力透镜事件的发生是随机且不可预测的。天文学家只能通过监测大量恒星等待这样的事件发生。并且微引力透镜事件是瞬时的，通常只能观测到一次。这是因为该现象取决于恒星和行星的精确对齐，一旦它们不再对齐现象就立刻消失。因此它无法通过持续观测来进一步验证或深入研究已经发现的行星。

脉冲星计时法

理论上可以通过脉冲星计时阵列（PTA）来探测可能存在的系外行星引起的引力波扰动，这种方法依赖于极精确的时间测量技术。当行星围绕脉冲星运行时，行星的引力会使脉冲星以微小的幅度围绕系统的质心做周期性运动，这种运动会改变脉冲星辐射信号的到达时间，导致脉冲的时间出现周期性提前或延迟。通过分析这种精确的脉冲时间变化，科学家可以推测出行星的存在。从而导致脉冲信号的到达时间发生极为微小的变化。

行星宜居理论

恒星宜居带

环恒星宜居带（CHZ）简称宜居带，通常指温度宜居带，最早由Kasting在1993年提出，而目前天文学界也有恒星磁活动宜居带的提出。宜居带内的行星温度和化学成分有利于生命的发展，并且有可能像地球般出现高等生命，在适合的区域内的行星或天然卫星是潜在的宜居对象，可能会形成类似于地球的环境。

在一个行星系统内，被相信行星必须在宜居带内才能让生命产生。恒星宜居带在概念上是包围在恒星四周围的球壳状空间，所有在范围内的行星表面温度都应该能使水维持液态，因为液态水被认为对生命是至关重要的，它的是作为生物化学反应所需要的溶剂。

如图7所示的沃尔夫1061行星系统，深绿色范围是最佳宜居带，浅绿色为宽泛的宜居带，图中演示了沃尔夫1061系统中从内到外b、c、d三颗行星的轨道分布关系，其中沃尔夫1061b离寄主恒星很近，沃尔夫1061c位于宜居带中，而沃尔夫1061d处于高离心率轨道。

一般认为太阳系的宜居带范围为0.99~1.688天文单位，根据温度和温室效应划分为近期金星区域、失控温室效应区域、湿润温室效应区域、极大温室效应区域和早期火星区域。而大部分说法均指出一个行星的大气层厚度会影响其宜居带位置，因此一个距离恒星比地球更远的类地行星需比地球质量大，才能在其表面保留液态水。

地球相似指数（ESI）

初级生产者宜居度（SPH）

银河系宜居带（GHZ）

行星在星系内的位置也是决定生命能否发展的因素，这就导出了银河系宜居带的观念。要产生生命，一个恒星系必须要足够接近星系的核心，才能有足够的重元素，让行星在形成时能够成为岩石构成的行星。重元素必须存在，因为它们是组成复杂的生命分子所必须的，例如铁是构成血红素，碘是组成甲状腺激素的基础（假设铁是所有生物都需要的物质）。

另一方面，恒星距离星系中心也必须够远，以免除过多的恒星近距辐射和超新星爆炸的射线辐照。据推测，来自星系核心的大量辐射会使构造复杂的分子更难以形成。同样地，在许多较大的螺旋星系和椭圆星系的中心区域，星际气体和尘埃都已经耗尽，那些区域已经不是恒星诞生的主要场所，恒星的诞生率远较周围其他的区域为低。

研究显示在金属丰度方面也有影响，金属丰度越高的区域似乎越可能出现大的行星，这样的行星引发的重力潮汐力会导致任何类地行星改变轨道和表面形状，并在生命产生之前就被摧毁。基于这些原因，银河系宜居带有许多不确定的因素而难以被确认。而且行星大气也不能太厚或太薄，太厚会形成金星般的极高表面温度，而太薄则会使行星变成火星般的沙漠行星。

在我们的银河系，银河系宜居带被认为正缓慢的扩展至距离银心9 kpc（约3万光年）处，包括那些年龄在40~80亿的恒星。而其他的星系因为构造上的不同，星系宜居带可能更大也可能更小，甚至根本没有。