我国启动太阳系外“地球2.0”计划，霍金预言仅三年就能实现？

今天我们来聊一个听着很令人激动的话题，寻找地球2.0。

2022年4月，中国上海天文台宣布，要在2026年发射一颗名为地球2.0，也叫ET的天文望远镜到太空中去，这个望远镜会在太阳系以外、银河系以内寻找地球2.0，顾名思义就是找到另外一个适合人类生活的行星。

这是美国NASA一直在努力，也还没有做到的事，中国在2020年实现了月球车登陆，2021年发射了天宫近地轨道空间站，同年实现了火星车登陆。那地球2.0计划就是在航太领域和宇宙探索领域，要超英赶美的另一个可能举措，估计会让很多人为之激动。

在上个世纪70年代，霍金就曾经预言过，在茫茫宇宙当中，肯定能找到无数个地球，他们都在恒星宜居带，就像地球是在太阳系里的恒星宜居带一样。什么意思呢？如果地球离太阳，距离稍微近那么一丢丢，首先发生的事，是地表温度上升，大气里的水蒸汽就会越积越多，水蒸汽也是温室气体之一，结果就是导致温度越来越高，最后的下场是地球变成另外一个金星。

如果地球离太阳远，那么一丢丢，首先发生的事，是地表温度下降，大气中的水蒸汽就会结成冰，连阳光都会被反射回去，地球就会冰封，最后的下场是地球变成另外一个像火星一样，寸草不生的星球。所以天文学家就把地球在太阳系里所在的区域，这种适合产生生命的区域称之为恒星宜居带。

但是且不要说要在茫茫宇宙当中，找出恒星宜居带，这种看不见摸不着的东西了，就是想在太阳系之外找出行星，都是一件非常困难的事。因为我们能观测到的星星都是恒星，恒星内部发生氘核聚变之后，就会像太阳一样发光发热了，在太空当中一闪一闪亮晶晶，你通过望远镜就看到了。而行星的质量通常比恒星小几倍到几百倍，他也不会发光，所以从地球上是很难观察到太阳系以外的行星的。

就像在晚上，你可以用望远镜看到十公里之外的汽车前灯，但是你绝对看不到一只十公里以外的蚊子。当然，如果你有二郎神的千里眼神通，那就是另外一回事了。要在太阳系之外寻找行星，在20世纪80年代以前还是个遥不可及的梦。

既然中国的行星2.0计划是要超过老美，那我们当然就得先从美国已经取得的成就说起。

时间来到1984年，NASA有一个叫博鲁茨基的天文学家，在观测金星凌日现象的时候有一个意外的收获，为了方便，我们接下来就称他为老博。

所谓金星凌日，就是当太阳、金星、地球处在一条直线上的时候，从地球上可以看到金星一点儿一点儿地穿过太阳，在这种情况下，金星在太阳背景的映衬下体现为一个小黑点儿。这个时候老博突发奇想，他想，如果在太空中放上一架望远镜，持续观察某个区域，那是不是就能够捕捉到，其它太阳系里类似于金星凌日这种现象呢？

这样不就能够找到像金星，甚至地球一样的太阳系外的行星了？也就是说，既然你很难看到行星，那给他加一个背景不就衬托出来了吗？其它太阳系的行星也是围绕恒星运动的。那就应该有机会也发生类似于金星凌日这种现象吧。

他赶紧找到自己的上司，谁知上司还没有听完他的话，就客客气气地说，老博，打住啊，我这儿还有一个紧急的会议，咱们过会儿再聊。当然这个过会儿就是遥遥无期了。不过老博也不是一般人，他越想越觉得自己的主意非同凡响，只要逮住机会就去上司的办公室里絮叨，同时还安利给自己的同事们，同事们也听得津津有味，终于上司，受不了了。

1992年的一天，老博被上司叫进了办公室，上司对他说，老博，你给我听好了，我已经受够了你的嘚啵嘚，算我怕了你了，我已经决定去申请这个项目，但是你给我记住，如果申请不成功，没有拿到资金的话，你就给我永远闭嘴。

17年后，也就是2009年3月6日，一架航天飞机从佛罗里达起飞，把一部天文仪器送到了离地球1.6亿公里的太阳轨道上。这个天文仪器绕着太阳运转，重达2300磅，它的前端配有一面直径1.4米的大镜子，对于天文望远镜来讲，直径1.4米的镜子就算很大了。

那这台太空望远镜，名字就叫做开普勒太空望远镜。开普勒的视场，就是它能够观测的天空区域，包括了天鹅座、天琴座和天龙座的一部分，涵盖了我们能够看到天空的0.25%，大约就是北斗七星，把那个瓢把子去掉以后，剩下的部分，如果想要覆盖整个天空呢？大概需要400多台开普勒。

开普勒最近的视场，是天鹅座里的格利泽245三星系统，它距太阳系有14光年，最远能够达到3000光年，这就是NASA寻找地球2.0的开始。望远镜起名叫开普勒，是为了向这位17世纪的德国天文学家致敬。任务的全称叫做开普勒和K2任务，老博就是任务的领头人。

开普勒探测太阳系外行星的方法，就是老博的脑洞金星凌日法，正规的叫法叫做过境法，主要就是分析星光的强度。比如一颗木星大小的行星，从太阳前划过去的时候，观测者就可以看到太阳的光线大约会减少1%，如果是地球大小的行星呢，会让太阳光线减少大约0.008%。

这就好像一只蚊子，从汽车前灯经过的时候，会让汽车的前灯光变得暗那么一小丢丢，那如果行星不从主恒星前面经过，就是观测不到行星的运行轨道。怎么办呢？别急，还有别的办法放在后面再说。

开普勒的过境法打开了观测宇宙的一个窗口，在几年之内，开普勒分析了大约几十万颗恒星，找到了5000多颗太阳系以外的行星，我们简称他们为系外行星。按照开普勒提供的数据，有大约20%的恒星系，像我们太阳系一样，有类似地球的行星。科学家们估算，银河系大约有一千亿颗恒星，如果按照这个比例接近20%，那就应该有大约200亿颗系外行星了。

那问题就来喽，太阳系外行星数量这么多，要找到地球2.0那不是分分钟的事儿吗？

可是让科学家们沮丧的是，开普勒打开了一扇窗户的同时，也粉碎了很多幻想。开普勒发现的这5000多颗系外行星，虽然也处在他们那个太阳系的宜居带，但是这些行星绝大多数和地球并不一样，他们是气态的，没有像地球一样的岩层，或者即便有岩层，科学家们用观测到的数据推算，这些疑似的岩层，也是和其他不知名的物质混杂在一起的，温度和硬度都不适合居住。

终于，在2013年，让老博团队欢呼雀跃的信号出现了，开普勒望远镜在离地球1200光年远的地方找到了两颗类地行星，团队把他们命名为开普勒62E和开普勒62F。

根据开普勒发来的数据，团队算出62E和62F的体积，分别是地球的1.6倍和1.4倍。数据推算还显示，这两个星球的主要成分是岩石和冰，那这就和地球更接近一步了。而且最令人激动的是，团队说这两颗行星上可能有温和的气候，就像五月的华盛顿，听起来很浪漫，但是这两颗行星，是不是真的有类似于地球的大气层和液态水呢？还没有实锤的证据，目前还只是脑补阶段。

可是这两颗行星实在是距离人类太遥远了，1200光年啊。以我们人类现在的飞行器速度，1972年发射的那个先锋十号，这都飞了50年了，还没有飞出太阳系的最外围，奥尔特云。如果现在发射探测器到62E或者62F，探测器走的时候，地球是这样的，等探测器到，目标行星的时候，地球可能已经是这样了。

所以如果把他们当成殖民的目的地，以目前的技术条件来讲，只能是海市蜃楼，就是想一想，过过瘾而已。

开普勒在兢兢业业工作了四年之后，发生了一些故障，没办法长时间锁定目标了。到了2018年，他就彻底退役，但是这已经超出了NASA对它原定的目标。原本预计开普勒只能工作几个月。

于是2018年NASA又发射了另外一台太空望远镜，叫苔丝，取代开普勒的工作。苔丝是个简称，它的大名很长，叫凌日系外行星巡天卫星。但是苔丝用的是另外一种工作方法，叫做径向速度法，也叫多普勒算法。

什么意思呢？因为不是所有的行星轨道，都是标准的椭圆形或者圆形，有的行星轨道可能出奇地长或者出奇的扁，那这种行星有可能一辈子都不会在望远镜前，从主恒星前面跑过去，就不会让你观察到。

虽然他不会跑过，但是这颗行星在围绕主恒星运动的时候，会造成主恒星光波的变化。比如一颗黄色的恒星，在向着望远镜方向移动的时候，光波会被压缩，如果它远离望远镜的时候，光波会被拉长。

可是如果这颗恒星，它带着一颗或多颗看不见的行星呢？它光波变化的范围，就和只有恒星的时候不一样。科学家就是通过计算这些细微的差别，来推测这颗恒星，到底是孤零零的一个呢，还是拖家带口，带着别的行星的。

苔丝没有被发到太阳轨道上，而是直接送到了地球轨道上，因为NASA不想再去找远水啊，只想找近水了，只想在距离地球300光年的范围内寻找目标。这时看了大半辈子太空的老博，已经从NASA退休了，更年轻的天文学家乔治-里克，接替了他的工作。苔丝果然不负众望，在刚刚上天的第二年，就在离地球100光年外的多拉多星座南部发现了一颗死行星。

这个太阳系，它的主恒星编号是TOI700，它的质量差不多是我们太阳的60%。团队观测到TOI700可能拥有三颗行星，给他们起了最简单好记的名字，分别叫700B、C、D，D就在最外面，正好处在恒星宜居带。

最让团队兴奋的是，这个700D和地球的大小差不多，但是700D的延时情况、运行轨道、大气环境是什么样的，以及有没有液态水，这些产生生命非常重要的问题，可能还要经过更长的时间观测才能有进一步的了解。

苔丝团队说，要确定一颗行星是不是地球2.0，最起码需要七到八年以上的数据，所以我们还得耐心等待。从2009年找到第一颗系外行星开始，科学家们的心情很复杂，看起来想要找到和地球条件相似的行星，难度比最初预想的要大。于是一些科学家倾向于相信，地球和太阳系在我们银河系当中，也许真的就是独一无二的存在，要想在太阳系外找到合适的殖民地，恐怕是痴人说梦。

现在我国想在太阳系外寻找行星，这个领域迎头赶上美国，所以推出了地球2.0计划，科学界对此是乐观其成的。保不齐美国人没找到地球2.0，我国就找到了。地球2.0是上海天文台的计划，简称ET。

这是上海天文台一个叫葛建的研究员主导的项目，葛建公布了ET的概念图，显示它是由七个中等大小的广角望远镜组成的，用的是老博的过境法。

葛健希望把ET发射到太阳轨道上，继续监测开普勒曾经研究过的那片星空，也就是天鹅座和天琴座。听起来这个方案只是在沿用美国十多年前的思路，是在炒冷饭。但是葛健不这么认为，他认为开普勒任务之所以没能够找到地球2.0，就是因为开普勒望远镜的视场就是视野范围不够大.

所以他主导设计的这个ET望远镜的视场，是开普勒的五倍，他觉得这是一个越大越好的问题。五倍听起来不多，但是这可不是个开玩笑的数字。开普勒的观测范围比哈勃太空望远镜都要大得多，如果说哈勃只能看到一粒沙子的区域，那开普勒就能看到一只手掌，所以ET的五倍目标听起来很鼓舞人心。

因为从NASA公布的开普勒技术细节来看，即便是在十年之后的今天，开普勒都可以说是天文望远镜当中的翘楚。另外，葛健还保证，会在ET望远镜上，使用一种能够碾压开普勒的最新科技，叫cmos传感器，这是天文望远镜上，用来拍摄太空星云图像的主要装置，它是长春一个叫长光辰芯的公司研发出来的。

葛健说，这种传感器的噪音比开普勒要低，所以有把握拍到比开普勒望远镜更加清晰的照片。他觉得，如果ET望远镜能够如约在2026年上天的话，那最快2029年就能拿到结果了，只要三年，这可比经验丰富的NASA团队说的七至八年拿结果还快了一倍，真是鼓舞人心。

但是中国的ET目前还处于设计构思阶段，要到2022年底才能完成技术攻关和实验室验证，那它的技术到底达到了什么样的水准？我想惊艳世界肯定没问题，加上中国天宫计划，堪称完美。