“地球2.0”计划：寻找人类新家园

四川省南充市纤维检验所 陈春全

随着《流浪地球2》的上映，当面对不可抗力危机时，人类应该何去何从的问题，也成了大家议论的热点。带着地球去流浪，想法很浪漫，但基本没有什么实际可操作性。那么，在茫茫宇宙之中，我们能不能找到另外一颗适合人类居住的星球呢？“地球2.0”计划已经悄然拉开了序幕。

“地球2.0”计划

“地球2.0”计划全称为“地球2.0 超级开普勒凌星巡天计划”，其核心目标就是要在银河系内发现位于不同轨道上的大量类地行星样本。其中，找到处于类太阳恒星的宜居带内，直径是地球直径0.8～1.25 倍的适宜人类居住的行星则是重中之重。目前，中科院上海天文台、微小卫星创新研究院、中国科学技术大学等80 余所大学和研究所正在对此项目进行仿真研究和关键技术攻关。

据“地球2.0”计划的项目负责人、上海天文台的讲席教授葛健介绍，目前这个计划大致可分为四步：第一步是先对银河系里的行星进行“普查”，分析筛选出符合条件的行星；第二步开始利用专业设备对通过“海选”的这些行星进行进一步分析研判；第三步则是给已经通过“预赛”的行星拍摄高分辨率的特写照片；最后一步就是对进入“复赛”的行星展开长时间、更精细的观测。

然而，要执行并完成“地球2.0”计划则是困难重重。它需要空间超高精度测光的凌星技术、地面超高精度的视向速度测量技术、空间高分辨率和高对比度的成像技术等高科技手段相结合才能完成。

据葛健教授说，随着近些年系外行星研究的飞速发展，以及相关技术的日趋成熟，我们实际上已经走到了发现“地球2.0”的关键十字路口。继续往前走，发现第二个“地球”便指日可待。因此，由中科院牵头的“地球2.0”计划才得以开始实施。

上海天文馆

行星观察法

一般来说，小质量的行星都位于恒星系统的内部，而地球是太阳系由内到外的第三颗行星。由于距离遥远，我们目前发现的系外行星几乎都要比地球大很多。因此，我们要完成“地球2.0”计划，找到小质量的类地行星，就需要用到“凌星法”和“微引力透镜法”这两个重要的观察手段。

“凌星法”全称为“行星凌星法”。众所周知，当行星围绕恒星运行到恒星朝向地球的一面时，就会发生“凌星”现象。而当凌星现象发生时，恒星的光亮由于被行星遮挡自然就会有所减弱。所谓“凌星法”就是在发生凌星现象时，通过分析恒星亮度变化从而推算行星轨道及质量参数的一种观测方法。

科学家们可以通过“凌星法”来观测系外恒星亮度的变化程度，从而确定围绕它运动的行星的轨道倾斜角度，进而估算出这颗行星的质量。由于在“凌星”现象发生时，恒星的光线会穿过行星的最外层大气，所以科学家们便可以通过分析此时恒星的光谱，了解这颗行星的大气成分、温度等情况。

引力透镜效应是爱因斯坦在广义相对论中预言的一种现象，后来被证实为强引力场中一种特殊的光学效应。由于光线经过大质量天体附近时会发生弯曲，所以当光源的直线上有一个大质量的天体时，人们会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像。

而微引力透镜现象，则是发生在恒星级天体中的引力透镜现象。它能够帮助我们观测发光很少或是不发光的行星、白矮星、红矮星及小质量黑洞等天体。尤其是对于寻找质量小、适合人类居住的行星，“微引力透镜法”具有很高的敏感度。

金星凌日

空间望远镜

“地球2.0”计划自然需要更加高端、大气、上档次的技术装备才能完成。其中，光学凌星望远镜是必不可少的设备之一。我国目前最大的通用天文光学望远镜在中科院丽江观测站。它高8 米，重40 多吨，通光孔径2.4 米，配备有暗弱天体光谱仪照相机、3 000 万像素的拼接CCD 相机等，主要用来对恒星以及星系进行观测。但是，要完成寻找适宜人类居住行星的任务，仅靠地面望远镜还远远不够。

据了解，“地球2.0”计划需要研制6 台30 厘米口径、500 平方度广角的光学凌星望远镜和1 台35 厘米口径、4 平方度的微引力透镜望远镜。然后再将它们搭载到卫星上，并且发射到“日-地拉格朗日L2 点”处，才能完成银河系内类地行星的大规模“普查”任务。

所谓的“日-地拉格朗日L2 点”，是指在太阳和地球两大天体引力作用下，卫星能保持相对静止的那个点，该类点一共有5 个，L2 是其中一个点的编号。由于这个点是数学家拉格朗日首先推导并证明的，所以便用他的名字命名以示纪念。在“日-地拉格朗日L2 点”处，卫星只需要消耗很少的燃料便可长期驻留，因此这里也是探测器、天体望远镜定位和观测太阳系的理想位置。

当我国的光学凌星望远镜和微引力透镜望远镜研制成功，并随同卫星到达太空开始工作之后，我们便可以利用它们超大的视场以及超高精度的光学测光能力来执行“地球2.0”计划了。

引力透镜现象