經濟觀察報 記者 宋笛 沈怡然 “我們的搭載小衛星也可以叫微信，如果馬化騰願意資助的話。”中國科學院上海天文臺講席教授葛健說，葛健將作爲主講嘉賓出席11月26日舉行的2022未來科學大獎周科學峯會。

這個設計重量爲40公斤，名爲pathfinder的小衛星計劃在明年底通過搭載其他科學衛星的發射進入地球軌道，來驗證CMOS探測器可否在太空環境中完成人類首次的恆星超高精度測光。如果驗證成功，這款探測器將會加入一個大項目：地球2.0科學衛星。

“地球2.0”項目是一個由中科院資助，中科院上海天文臺發起的系外行星巡天衛星科學觀測項目，葛健是項目的牽頭人。項目計劃發射一個到日-地拉格朗日L2點軌道處的、由6臺凌星望遠鏡和1臺微引力透鏡望遠鏡載荷的科學衛星，並在持續4年中，凌星望遠鏡將凝視觀測120萬顆以上的類太陽恆星，並從其探測到的3萬多個系外行星中，篩選出“另一個地球”，即“地球2.0”。

當然“地球2.0”不會和我們的地球一模一樣，但它們必須符合一些關鍵條件，比如大小約在地球大小的0.8倍-1.25倍的範圍內，擁有巖質固體表面，並處在一個恆星系中的適合居住（有液體水存在）的位置，這些條件意味着這顆行星可能具有生命，或者適宜生命生存。

即使拋開宇宙移民這種科幻般的計劃，找到這樣的行星也有更加現實的意義，地球2.0是我們爲地球在宇宙中找到的一面“鏡子”，通過對它的觀察，我們可以更深刻地理解我們賴以生存的這顆星球，它的誕生、現狀以及莫測的未來，而在其中形成的技術工程能力，也將被應用於其他領域，包括商業用途。

這當然是一個極具挑戰的計劃，涉及一系列複雜的技術問題，此前的探路者是美國於2009年發射的開普勒科學衛星計劃，開普勒在近十年的運營中，發現了5000餘顆系外行星候選者，經審查確認了2000餘顆。

如今，葛健希望中國能夠接過這一棒。

從2019年立項以來，海內外80餘個科研單位，400多名科研人員加入了這一項目，其中還包括上述美國開普勒計劃的項目科學家，SteveHowell博士，項目目前已通過第二輪工程立項評審，就等科學院正式批准，然後進入衛星工程項目立項綜合論證。

但由於時間緊迫，葛健的團隊還沒來得及從政府相關基金渠道籌集足夠的資金，支持這個關鍵衛星科學觀測能力的在軌驗證。現在，他開始寄望中國億萬富翁們的資助。“這個事情可以名留青史。”葛健鼓動道。

葛健曾在2004年-2020年任職美國佛羅里達大學終身教授，在他整個科研階段，美國富豪的私人捐助曾數次支撐了其科研進展。

他算過賬，第一步需要1500萬元人民幣。

項目源起

2018年，中科院上海天文臺邀請葛健訪問。在訪問過程中，葛健發現上海聚集了一批頗具實力的空間技術的科研機構，涉及衛星、光學、儀器等諸多領域，葛健給出的建議是“可以把空間技術利用起來，向空間發展”。一年後，葛健向上海天文臺提及了一個想法——“寬視場開普勒計劃”，這個計劃成爲了“地球2.0”的起點。

2019年9月下旬，尚在美國的葛健接到了來自中科院聯繫人的微信，催促他查收一則兩天前就已經發出的信息。聯繫人告訴葛健，中科院的一個項目可以給這個想法提供機會，需要一份申請。

葛健迅速行動起來，在十幾天的時間中組織起一批涵蓋數十人的國際科研團隊，快速地趕出了這份申請，並很快獲得了中科院先導經費的支持。

觀測行星的難度要遠大於觀測恆星，行星體積遠小於恆星且只能依靠接收和反射恆星的極小部分光線來發光。目前利用太空望遠鏡觀測行星主要採用“空間凌星法”，“凌星”是指行星運行至恆星面向地球的一側發生的擋光現象，高精度探測器可以通過“凌星”時，恆星亮度的微弱變化來探測到行星。

這意味着，要找到系外行星，需要觀測恆星，而要進一步找到地球2.0，需要觀測很多恆星。

在2019年的一次關鍵的論證會上，與會專家問了葛健一個關鍵的問題，“找到一顆地球2.0的概率有多大？”

“如果計算概率，至少要觀測約2000顆類太陽恆星才能找到一顆地球2.0。”葛健說。

要完成這一觀測量，望遠鏡需要更廣闊的視場和更穩定持久地運行。2009年發射的開普勒計劃儘管取得了諸多突出成果，首席科學家WilliamBorucki並因此獲得了2015年的邵逸夫科學獎，但在探測其核心科學目標，發現“地球2.0”難言成功，其中有兩點經驗：第一是開普勒計劃視場較小，僅有100平方度，視場是指望遠鏡能夠觀測到的天空範圍，較小的視場意味着更低的觀測效率；第二點是設備穩定性出現問題，導致運行四年後，用於調整望遠鏡觀測動作及軌道定位的兩個輪子開始陸續出現問題，後續四年的運營實際上已經無法穩定的指向預定的天區。“地球2.0”衛星，即從開普勒的失利出發，進一步拓寬望遠鏡的視場，完成更有效的行星探測。

“地球2.0”衛星將攜帶7臺望遠鏡，任務期爲4年。其中6臺望遠鏡將攜手觀測天鵝座和天琴座附近的天區，6臺望遠鏡的視場擴大至500平方度，相較於開普勒視場提升5倍，同時採用了更加敏銳的CMOS探測器。這樣就可以保證項目能夠觀測到至少4萬顆適合搜尋地球2.0的系外太陽，經過四年觀測，預計可以發現約20個地球2.0。

全球合作

截至11月，“地球2.0”項目已經完成衛星立項工程論證，從8月份開始，葛健的團隊就着手設計用來驗證CMOS探測器的實驗衛星。

CMOS探測器是整個項目的關鍵環節，也是這次項目的創新之處之一，葛健認爲，CMOS探測器擁有更高的測量精度，寄望於通過更具精度的傳感器感受到凌星時恆星光亮的微弱變化，但CMOS探測器還缺乏太空環境的實際驗證。

CMOS探測器的製造商是國內企業長春辰芯。在2022年7月參加一次國際天文儀器和技術大會時，葛健發現美國和歐洲的一些實驗室也正在考慮使用這款新型的探測器。

中國正在提升的技術能力爲“地球2.0”項目提供了支撐，比如在去年發射的驗證衛星中已經成功驗證了項目所需要的一項姿態控制的關鍵技術。在葛健的論證中，項目所需要的大部分技術和產品在國內都已趨成熟。

“這個項目的技術工程我們可以做到自主，剩下的就是國際上的科學合作。”葛健說，這種合作不僅包括頂級科學家的科學想法，還包括既有的觀測數據和處理方法等。“科學是人類集體智慧的結晶，科研成果需要共同努力才能實現，不可能閉門造車。”

在“地球2.0”項目剛起步之時，葛健曾經組織過一次國際論壇，全球約200位科學家參加了此次會議。從2019年立項以來，吸引到了海內外80餘個科研單位，400多名科研人員加入，其中包括德國普朗克天文學研究所所長，Hans-WalterRix博士、和國際著名星震學專家，日震學、星震學“教父”級人物，JorgenChristensen-Dalsgaard教授以及中國臺灣地區葉永煊教授團隊的加盟。

其中包括在NASA工作的開普勒衛星的項目科學家SteveHowell博士——這位科學家通過中國一所高校的教授聯繫到了葛健，最終也順利加入了團隊。

“尋找第二個地球，是人類的夢想，也是這位科學家的夢想。”葛健說。

呼喚私人捐助

1998年，葛健博士畢業後一路開掛，一年多時間獲得助理教授職位，短暫過渡後於2004年就任職美國佛羅里達大學終身教授。在2018年，葛健和其團隊曾因發現現實版的“瓦肯星”——科幻電影《星際迷航》中瓦肯人的母星——被國際媒體廣泛報道。

這顆行星的發現有賴於位於亞利桑那州的達摩基金會天文望遠鏡（DEFT），項目的資金主要來源於一名富豪的捐助，捐助發生於一次巧合。

葛健的一名美國本科學生在當地一家有機食品超市兼職調酒師，一位顧客在與其閒聊時對葛健的科研表示出強烈的興趣，這名顧客是美國一名鮮少在公共媒體中出現的企業家。

企業家參觀了葛健的實驗室，並邀請葛健參觀他的企業，在葛健上車即將離去前，企業家問道：“我這裏有一筆錢，你能幹什麼？”

“我這個人雖然傻，但在一開始去的時候已經想過這個問題了。”葛健告訴企業家，他要做一臺世界上領先的視向速度測量儀。

企業家很快把錢捐到學校，學校則把捐款撥給葛健，進行視向速度測量儀的研發。

葛健利用一根大光纖和四根小光纖耦合的原始創新方式，保證了速度測量儀的精度達到彼時世界的最高水準，同時成本和尺寸又僅有當時世界領先的HARPS速度測量儀的約四分之一，更小的尺寸意味着儀器更容易實現溫控和真空運營環境。

“你這個儀器比我想象的好得多。”三年後，儀器要往天文臺運輸前，這位企業家對葛健說。

這位企業家此後還資助過葛健的達摩天文臺項目，天文臺望遠鏡來自另一所高校的退休教授，但天文臺的建設、柏油馬路的鋪設都需要大量的資金。

葛健曾經提議以這位資助人的姓名命名望遠鏡，但資助人拒絕了，他更希望以基金會的形式出現，最終命名爲達摩基金會望遠鏡（DEFT）。

在葛健海外的科研經歷中，這種來自於企業家、富豪的個人資助並不是個例，諸如凱克基金會、斯隆基金會都曾經資助過葛健科研項目。

“我們教授，最愛乾的事情，就是raisemoney（籌錢）。”葛健說。

中國的企業、個人慈善捐助尚處於起步階段，但政策已經開始探尋路徑，2018年出臺的《國務院關於全面加強基礎科學研究的若干意見》中已經提出“探索共建新型研發機構、聯合資助、慈善捐贈等措施，激勵企業和社會力量加大基礎研究投入”。

一位科技體制研究者介紹，目前國內私人捐助制度上沒有太大的障礙，只是企業家還沒有這樣的習慣和傳統，少部分案例也集中在生物醫藥領域。目前，天文學領域，清華大學已獲得了私人資助支持他們的6.5米望遠鏡項目建設。

葛健希望能夠在“地球2.0”複製其在海外的經歷。

比如，CMOS探測器的實驗衛星設計已經完成，但建造、發射的經費尚未到位，如果要等待其他方面的經費，可能無法實現明年年底首次發射驗證的計劃，衛星製造、發射費用大約在1500萬人民幣。

此外，項目運行後，需要大量CPU核、內存、SSD硬盤，以及爲滿足神經網絡計算需求的 GPU進行運算，但這部分屬於科學應用系統，科學衛星項目一般能提供的經費支持不到實際需求的約1/3，葛健希望能通過別的渠道籌集足夠的運算設備來支持我們的海量數據處理和分析，最大化地在大數據中挖掘大量的系外行星信號以及其他科學信號，讓科學產出最大化。

如果有更多基金支持，葛健還希望能建自己的地面衛星信號接收和指令上傳的觀測站，以儘可能多地接收衛星觀測的數據，同時能夠快速上傳更多的指令，有效獲得更多有科學價值的數據等。

“好像說中國億萬富翁比美國都要多了，能不能呼籲一下大佬？”葛健說。