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遥感这个词,今天大家已经不陌生了。从天气预报的云图,到手机地图上的卫星影像,我们早已习惯从天上俯瞰地球。
过去我们开展对地观测,平台大多依靠飞机、飞艇或各式各样的人造卫星。可月球本身就是地球唯一的天然卫星,它忠实地围绕地球转了数十亿年,始终有一面朝着地球,是一个现成的、永不退休的观测平台。这就是月基对地观测的核心构想:把月球当作一颗对地观测卫星来用,把科研设备放到月球上去,从38万公里之外,系统地观测地球。
月基对地观测好在哪?可以归纳为四个字:长、广、稳、独。
长,是指观测周期。飞机在空中观测一次只能坚持数小时,人造卫星的寿命一般在310年,而月球可以供人类长期、持续开展观测。
广,是指观测覆盖面积大。人造卫星是条带式扫描,多点拍照、后期拼接,而月基平台可以实现半球瞬时成像,那些转瞬即逝的大尺度地球现象,比如数百公里的海洋内波、撒哈拉沙尘跨洋长距离传输、南极绕极流,这些依靠人造卫星很难完整捕捉的宏观环境现象,在月球之上就能够完整记录。
稳,是指平台稳定性高。月球地质活动早已进入“瓶颈期”,没有火山爆发、海啸、泥石流等大型自然灾害,也没有大气、水体,地质环境稳定,非常适合干涉雷达这类对基线稳定性要求极高的传感器开展工作。
独,是指具有唯一性。当太阳、地球、月球处于一条直线时,固体潮现象发生引力形变,借助月基平台,我们有望捕捉到这一相互作用的实时信号,或许能够为地震成因等长期悬而未决的地球科学谜题提供全新线索。
月基对地观测的应用场景十分广阔。首先是在气候变化的研究上,能够开展地球辐射平衡观测,解析全球气候变化机理。其次是地球深部科学探索,人类能够飞向太空、潜入海底,却无法抵达地球内部,我们对地球的了解依然不够深入,在月球上部署干涉雷达,有望直接观测板块的运动速率,为板块构造理论等获取定量实证。
除此之外,星体之间互相观测也将是遥感发展的新方向。因为地球在浩瀚宇宙中,不过是一粒微尘,宇宙或许存在着千千万万类似的星体。未来,我们可以依托月球平台观测地球,也可以从地球出发去观测金星、火星。遥感技术的发展方向,将走向不同星体之间的相互观测,形成跨天体观测的格局。
目前,这项工作还处于持续研究攻关阶段,传感器技术基础已经较为成熟,但月球环境适配、能源供给、海量数据传输等,都是亟待攻克的现实挑战。
国际上,月基对地观测这个方向我国走在前列。统计显示,全球该领域公开发表的学术文章,91%出自中国,85%的相关专利也掌握在我们手中。但月球是全人类的共同空间资源,单凭一个国家的力量完成整套工程难度很大,我们强调走国际合作的道路,吸引世界各国共同参与开展月基对地观测研究。
面向未来,月基对地观测不只是一项重大工程,更为人类了解地球带来新的“上帝视角”,我们期待能够揭开更多地球与宇宙的奥秘,为人类应对气候变化、认识我们赖以生存的这颗星球,贡献来自中国的方案。
(文章系可持续发展大数据国际研究中心主任、中国科学院院士郭华东在2026年国际科学理事会中期会员大会“空间科学分论坛”的分享,光明网记者蔡琳采访整理)
