近期，中国科学院紫金山天文台领衔的科研团队联合发布了近邻宜居行星巡天计划（Closeby Habitable Exoplanet Survey,CHES），详细介绍了该项空间探测任务的科学目标、有效载荷配置、任务总体设计及关键技术等内容。相关研究成果作为封面论文（图1）发表在《空间科学学报》。

探索系外宜居行星与地外生命信息是天文学的基础研究前沿。近邻宜居行星巡天计划（CHES）将发射一个1.2米口径空间望远镜, 通过高精度相对天体测量方法探测围绕100颗近邻类日恒星（10 pc, 距太阳系约 32 光年）的宜居带类地行星。CHES预期首次发现近邻类日恒星的宜居带类地行星, 实现从0到1的重大科学突破; 全面普查近邻行星数目、行星真实质量和三维轨道等信息。该计划具有原创性技术路线，在宜居带类地行星探测方法上具有独特优势，相关研究将回答“地球是否唯一”及“行星如何成为生命摇篮”等重大科学问题。

近邻宜居行星的探测与表征是未来系外宜居行星研究的前沿方向，例如下一代的空间望远镜--美国的宜居世界天文台(Habitable World Observatory, HWO)与中国的“觅音计划”（Miyin)通过直接成像法开展近邻类日恒星宜居带行星大气的精细刻画与表征(图2)。基于凌星法，Kepler和PLATO所发现宜居带行星的宿主恒星大部分远于数百乃至上千pc，难以为直接成像法所后随探测。CHES利用高精度天体测量法开展近邻类日恒星周围宜居带行星的发现与刻画，可独立获得行星的三维轨道与真实质量。此外，CHES的发现将显著提高“觅音计划”等直接成像光谱观测空间任务的效率, 为其预先提供筛选核心观测样本, 将宝贵的观测资源聚焦于宜居行星的大气精细刻画, 进而表征生命信号。

在中国科学院空间科学先导专项背景型号项目的支持下,紫金山天文台联合国家空间科学中心、光电技术研究所、微小卫星创新研究院等国内外优势单位，开展了科学目标深化论证与关键技术攻关，项目取得了重要进展: 深入论证和凝练了CHES的科学目标, 开展了目标星遴选与特性研究，搭建了观测仿真平台与行星参数反演软件; 研制了适应真空环境的望远镜缩比模型和伪星源模拟系统（图3），实现了对望远镜光学畸变的高精度在轨标定方法，突破了低畸变大视场高像质空间望远镜光学系统技术;研制了微像素星间距测量技术真空试验系统，开展了真空条件下微像素级星间距测量技术试验验证，突破了10^-5像素级别的星间距测量技术（图4）; 突破卫星高稳定度姿态控制、高精度热控核心技术，形成卫星系统设计方案。CHES完成了科学目标深化论证，三项关键技术成熟度均达到5级, 为后续工程立项提供重要支持。

CHES作为一项中国主导的高精度天体测量空间科学项目, 其核心科学目标为发现近邻系外宜居行星，拓展科学目标可探测X射线双星与黑洞候选体, 揭示银河系暗物质分布, 有助于更深入地理解黑洞的形成, 回答有关星系结构、宇宙膨胀等前沿科学问题。CHES具有优于盖亚卫星的超高天体测量精度，将极大提升中国基本天文学的国际影响力, 促进空间科学探测技术的跨越式发展。

该研究得到中国科学院空间科学先导专项、国家自然科学基金重点项目等资助。

文章链接：http://dx.doi.org/10.11728/cjss2024.02.yg03 

图1  《空间科学学报》封面论文

图2  系外宜居行星探测路线图

图3  CHES 望远镜缩比样机实物

图4  真空条件下星间距测量结果