2019年12月18日,系外行星特性探测望远镜(CHEOPS)搭载“联盟号”运载火箭(Soyouz)从法属圭亚那的库鲁起飞,这是欧洲航天局(ESA)首个由瑞士承担的飞行任务。但瑞士技术在太空中已非常普及,也广泛运用于美国、俄罗斯、中国和日本的探测器中。 ESA / Julio Aprea

瑞士同欧洲、美国和中国一道探测火星,和俄罗斯一道探测月球,在木星卫星、数个彗星上乃至广阔无垠的宇宙里——瑞士技术在太空中无处不在。自然科学院的一份报告提醒我们这一点。

此内容发布于 2020年09月09日 - 09:28

50次不同的太空任务,搭载了60台仪器。这是《瑞士空间研究2018-2020年报告》目录中列出的令人印象深刻的清单。鉴于国际空间研究委员会(COSPAR)第43届年会将于2021年1月底(因新冠疫情推迟)将在澳大利亚悉尼举行,该报告在几天前发布。

简单翻阅数百页的报告,我们很快就能看出,旗舰任务都得到了很好的宣传,如CHEOPS太空望远镜(法、意)“罗塞塔号”彗星探测器(ROSETTA)“太阳轨道号”太阳观测卫星(SOLAR ORBITER,多语),但其他项目就很难说了。谁听说过欧洲的 “忒修斯号”(THESEUS)、日本的X光天文卫星(XRISM)和中国的eXTP空间天文台等探测器全都使用了瑞士技术?

然而,第一个项目将研究宇宙中最明亮的现象-伽马射线爆发,第二个将帮助我们了解星系群如何集聚在一起,第三个将致力于研究极端密度、重力和磁场条件下的物质状态,就像在超质量黑洞中那样。激动人心吧!但这些都不是那么一目了然,用视频也难以表现。

替美国国家航空航天局(NASA)制造卫星火箭的美国航空和武器巨头洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin),特意为国际空间研究委员会第43届年会制作了这段视频(英文),献给光荣的太空研究。

时·空

这些都是瑞士在太空中的存在,而且还不止于此。但请注意,报告封面上的日期2018-2020年有些误导性。从最初的构想到对最新成果的分析,一项太空任务可以持续20甚至30年。 因此,清单中列出的是已经完成但仍在进行数据分析、在报告审核期间发起,以及其它还停留在纸面上的任务。

在报告列出的50个任务中,三分之一以上被欧洲空间局租用。这合情合理,瑞士是欧洲空间局创始成员国之一,每年为其50亿瑞郎(约合375亿人民币)的预算贡献约1.7亿瑞郎(约合12.7亿人民币)。 但清单里也有9次美国航天局(NASA)任务、3次俄罗斯航天局(Roscosmos)任务、2次日本航天局(JAXA)任务、5次中国航天局(CNSA)任务,以及各种国际财团的发射任务。

尽管各方都有战略利益,但太空仍是个协作的场所;尽管每个大国都寻求在月球上插上自己的国旗,或是成为第一个登陆火星的国家,但太阳物理学、水星火山口、艾奥火山、泰坦海洋以及更远处的中子星或引力波,却还不是任何国家的禁猎区。

那么瑞士科学家是如何说服华盛顿、莫斯科或北京的同行,让他们相信瑞士仪器正是他们所需要的呢?

伯尔尼大学物理学家兼行星学家、自然科学院院长尼古拉·托马斯(Nicolas Thomas)解释说:“这通常是通过个人联系完成的。我们向同事展示我们在做什么,他们的组织会说‘嘿,就是它!我们可以与你合作。’因此,重要的是要经常出差,即使当前疫情使得出行不容易。对美国航天局来说竞争力要很强,但我们可以做到;对中国,我们有联邦政府的支持。但就我个人而言,我与台湾合作太多,所以这并不是我真正的领域。”的确,不管怎样,都很难绕过地缘政治……

冠军联赛

是否像我们经常听到的那样,瑞士人无所不在是因为他们很优秀,因为他们的能力远远超出这个小小国家的面积和经济政治影响力呢?尼古拉·托马斯不想自己去判断。这位教授回忆说:“法比奥·法瓦塔(Fabio Favata,欧洲空间局天文学和基础物理学任务协调员)曾说过,在太空领域,瑞士倾向于超越其自身范畴。我们根据国内生产总值为欧洲空间局做出贡献,但我们比其他国家更有影响力。我们始终努力制造探测器或卫星上最抢眼的仪器”。

同样在2018-2020年报告中,我们注意到除了两所理工学院(洛桑和苏黎世)及众多专业学院、高等学校外,还有两股力量:日内瓦大学天文系和伯尔尼大学物理研究所。前者有诺贝尔奖获得者米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Quéloz),以及继承他们衣钵的许多系外行星猎人;后者的“身影”出现在火星、水星、木星的冰封卫星、“丘利”彗星(Tchoury)等众多行星探测器上,它也是欧洲空间局首次瑞士飞行任务CHEOPS的发源地。

“日内瓦擅长高能物理和数据处理;而在伯尔尼,人们擅长研究行星。不过举例来说,瑞士除了苏黎世,别处都不使用红外线做地球观测,”尼古拉·托马斯评论说,“我们不是都参与‘冠军联赛’,所以必须有所选择。”

第一批恒星诞生之前

他曾指导或参与了飞往几乎所有太阳系行星和某些卫星的机载实验,在那么多各式各样的任务中,哪个给他留下最深印象?“这个问题太难了。我倾向于展望未来,我参与过欧洲空间局的激光干涉空间天线任务(LISA,预计于2034年发射)的开发。它将测量引力波,对此我们可以期待令人印象深刻的结果。如果我还是学生,我希望在我的简历里提上一笔。”引力波是时空的振荡,在真空中以光速传播,其存在是由爱因斯坦(Albert Einstein)在1916年预测的,但经过一个世纪才在实验中得到证实。对其所做的研究应能使我们更好地理解宇宙的开始,甚至追溯到第一批恒星诞生之前。

LISA是三个排列成三角形的探测器,它们将以前所未有的方式,更深入地观察宇宙的过去。苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学提供的是实验核心的传感器电子设备,并将参与数据分析(英语视频)。

外部内容

近一步说(还是就天文角度而言),尼古拉·托马斯期望我们的系外行星知识能取得进展。这将通过接替哈勃的詹姆斯·韦伯望远镜(James Webb Telescope) 和欧洲“柏拉图”望远镜(PLATO)来实现。美国航天局应于2021年10月发射韦伯望远镜(又是因疫情推迟),“柏拉图”望远镜预计在20年代末就位。同样,这两个项目都有瑞士技术的参与。

瑞士航天工业

瑞士航天工业直接提供约1000个工作岗位,分布在近80家企业中,其中大多数是中小企业。这些公司将自己定位为细分市场中大型航天公司的供应商。

瑞士出类拔萃的领域在于发射器和卫星的结构(包括欧洲阿里安系列火箭和织女星运载火箭的整流罩)、精密机械、原子钟(尤其是欧洲“伽利略”导航系统)、光学通讯和搭载电子设备。

由于航天工业对可靠性、精准度和微型化要求很高,而且竞争压力又非常大,使得各航天业公司在提高瑞士的创新能力方面发挥了重要作用。

来源:国家培训、研究与创新秘书处

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