天文探测的一个重要领域，就是在太阳系之外寻找与地球环境相类似的行星，在拓展和丰富宇宙天体演化认知的同时，通过研究“超级地球”的变化情况来倒推地球早期的演化历程，并探索生命如何从低级到高级的进化过程。如果从长远来看，也能够为未来人类开展星际移民奠定坚实的基础。

什么是“地球2.0”？

几十年来，世界各国都利用各种手段来积极探寻符合条件的系外行星。截至目前，科学家们已经在太阳系之外、银河系之内发现了5000多颗系外行星，其中绝大多数都是由美国NASA研制的开普勒太空望远镜发现的。

该望远镜于2009年发射升空，主要针对天鹅座和天琴座的近10万个恒星系开展探测，从而大范围地寻找类地行星以及生命存在的证据。从发射到2018年因燃料耗尽“退役”，所发现的5000多颗系外行星中，没有一个符合“地球2.0”的标准。

从字面上理解，人类所要搜寻的“地球2.0”，必须与我们所居住的地球非常相似。那么，要达到这个目标，一方面，目标行星所在的恒星系中，其恒星要与太阳高度相似，另一方面，目标行星也要与地球高度相似。而从天文探索的角度而言，这两个高度相似条件下的“地球2.0”，必须要满足一定的参数标准，那就是处于该恒星系的宜居带内，同时行星的半径必须介于0.8-1.25倍的地球半径范围之内。

虽然开普勒太空望远镜观测的恒星系统数量很多，但是要在遥远的恒星系统中，观测到行星的存在，难度本来就非常大，如果再加上以上的标准，那么以现有技术水平，则显得更为苛刻。受限于观测水平以及对行星标准的苛刻条件，已经发现的5000多颗系外行星中，并没有完全符合条件的“候选者”。

中国“地球2.0”计划

其实，在美国利用开普勒太空望远镜进行系外行星探测的同时，我国科学家们也在有序开展相关的观测研究工作，比较有代表性的是中国科学院上海天文台的研究团队，他们在利用天文望远间进行观测的过程中，逐步摸索出应用光学干涉光谱仪开展多目标巡天的方案，在此基础上发现了超级地球”瓦肯星等若干系外行星。

我国的研究团队，对美国开普勒太空望远镜之所以没有发现“地球2.0”的原因，进行了深入剖析，认为其中的主要原因，就是望远镜的背景噪声太高，望远镜的视场也比较小，既看不深也看不清宇宙深空的系外行星。

在找到瓶颈问题之后，我国科学家将着力点放在做到天文望远镜的视场上，研究提出“地球2.0凌星巡天卫星”计划。该计划的核心内容，是在巡天卫星上，搭载6台自主研制的500平方度广角凌星望远镜以及1台自主研制的4平方度的微引力透镜望远镜。

这6台广角望远镜的巡查区域为天鹅座和天琴座，与开普勒望远镜曾经探索的天空一致，但视场要比开普勒望远镜宽5倍左右，将会使探测这一区域120万颗恒星系统变得比较轻松。与此同时，与 NASA 凌日系外行星调查卫星 (TESS) 相比，中国的“地球 2.0”卫星将能够观测到更暗、更远的恒星。

根据项目实施计划，今年，研究团队将能全部完成技术攻关和实验室验证操作，从明年开始将能启动卫星的建造，预计2026年前后就能够发射升空，届时在太阳-地球系统的拉格朗日L2点处，我国的“地球 2.0”卫星将开足马力投入工作。

“凌日”和“引力透镜”完美结合

我国“地球 2.0”探测卫星中的6台巡天望远镜，主要通过探测恒星亮度的微小变化来寻找系外行星，也就是行星“凌日法”。当行星经过主恒星与观测点之间的区域时，主恒星的亮度会有周期性的降低现象，通过望远镜观察主恒星亮度的变化，同时再匹配一些其他观测方法和计算模型，就能够推测出系外行星的大小、质量、密度等基本信息。

由于比开普勒望远镜的视场大5倍，因此不能采用传统的光学设计方案，而改用6个30厘米口径、500平方度的望远镜，来共同观测一个目标，这样就实现了数据叠加的功能，既满足了超宽视场的需要，同时又实现了观测深度的需求，能够看到更多、更远的恒星和行星。从综合性能看，我国的“地球 2.0”卫星的天空测量能力，要比美国的开普勒望远镜强10到15倍。

除此之外，我国研发的这颗卫星，上面还携带了第7台设备，即微引力透镜望远镜，因为如果系外行星的凌日周期在1个地球年以上，那么用6台广角望远镜就很难观测了。当行星或恒星的引力扭曲它正在经过的背景恒星的光时，微引力透镜望远镜将能检测到这种星光的变化情况。与此同时，微引力透镜望远镜还能够有效找寻那些不围绕任何恒星运行的“流浪行星”。如果发射成功，那么这将是世界上第一架在太空中运行的微引力透镜望远镜。

目前，“地球2.0”计划已经被列入中科院战略性先导科技专项。随着这个项目的启动实施，我国在类地行星探测特别是搜寻“地球2.0”方面，将会超越美国和欧航局，在未来宇宙深空探测系外行星领域引领全球！