地球科学需要“上天” 空间技术的结合与深度参与

“几十年前的青藏高原科考，靠的是科学家手脚并用的爬;现在科考，科学家带无人机过去;未来，人可能都不用去，就能开展科考工作。”

中国科学院空天信息研究院研究员、遥感科学国家重点实验室主任施建成所描述的这番情景听起来很“科幻”，但在不久的将来，这一切或将成为现实。

11月14日，第一届空间地球科学学术研讨会在海南省三亚市召开，全国65个研究院所、高校、企业近400位来自空间科技和地球科学领域的学者专家参会，会议也标志着中国空间科学学会下属二级学会空间地球科学专业委员会正式启动了相关工作。

空间科技该“入地”了

随着中科院空间科学战略性先导科技专项的开展，“悟空”、“墨子”等一系列科学卫星捷报频传，取得了良好的科学研究效益和社会效益，让“空间科学卫星”这一概念为公众所知。

然而，这些科学卫星主要还是往“外”看的。目前我国的对地观测卫星还是以应用卫星为主，很少参与真正的地球科学研究。比如，以我国气象、海洋、陆地三大系列卫星为代表的业务卫星，主要是为各自的用户部门提供服务。

中科院院士、空间地球科学专委会主任郭华东认为，这与我国科技发展的水平和阶段有关。“真正意义上的以研究地球科学为目标的空间地球科学卫星，我们国家还没有”。

施建成告诉《中国科学报》记者，我国的几大应用卫星系统经过多年发展，取得了长足进步，然而有一个很大的缺陷就是，数据交流共享不够充分。

“关注大气的不关注地表，关注海洋的不关注大气，彼此之间的相互联系比较薄弱。”施建成直言，“每个领域都有自己的圈子，甚至我们搞遥感的，以前也只讲遥感的事。”他建议对我国现有卫星进行优化设计和能力提升，针对现有的卫星星座在地球系统三大循环关键变量反演和系统观测中存在的问题，瞄准地球系统科学和前沿科学问题和国家重大需求，提出国际领先的卫星计划，进一步提高和完善地球系统观测能力，建立观测体系。

地球科学需要“上天”

其实这件事也并不是空间科技专家在“一头热”。作为长期在地球科学领域一线从事科研工作的“老兵”，科技部原部长、中科院院士徐冠华也深刻体会到，随着地球科学研究的深入，越来越需要空间科学和技术的广泛参与。

空间地球科学在国际上并不是什么新鲜事。1995年的诺贝尔奖就是科学家利用星载紫外探测器在地球极区大气层发现臭氧洞，从大气化学角度阐明了氯氟烃对臭氧层形成、分解的作用及机理。中国科学家已经认识到，地球是一个复杂、不断变化的系统，当前一些前沿科学问题，比如地球系统如何变化、变化的主要原因、未来地球系统如何变化等等，都是一些大尺度上的科学问题，再用“脚步丈量地球”这样的传统研究手段，已经具有很大的局限性。

“我们需要空间技术的结合与深度参与，对地球系统开展大范围、全要素、和长时序的观测。”徐冠华说，这一点，已经越来越成为地学研究的共识。

此次宣告成立的空间地球科学专委会或许是一个不错的开始。该专委会挂靠在中科院空天信息研究院，秘书处设在遥感科学国家重点实验室。旨在组织全国从事空间地球科学及其相关学科的科技工作者，通过开展各种学术活动，促进空间科技在地球科学及相关领域的发展。中国空间科学学会秘书长庞红勋对此充满期待。他说，空间地球科学作为一个前沿交叉学科，是一个有希望取得重大科学突破、满足国家重大战略需求的学科。“明年10月学会将召开第一届中国空间科学大会，希望新成立的空间地球科学专委会能发挥更加重要的作用。”

地球“忠心耿耿”的朋友

实际上，科学家已经着手行动。

以全球变化研究的热点地区——“三极”为例，北极、南极和青藏高原作为全球变化的“敏感区”和“指示器”，国际学界多年来一直给予高度关注，但全球范围内现有的项目中，大多只关注单一极区，还没有能够把“三极”作为一个整体进行系统性的研究。郭华东提出，可以大胆构想在月球这一稳定的自然卫星上，构建月基对地观测系统，利用其快速和大区域覆盖能力，对三极地区开展同步研究。

郭华东团队已有的研究结果表明，利用光学传感器从月球观测地球，可以观测整个青藏高原地区，也可以实现对北极和南极地区的全覆盖观测，模拟效果影像和观测时间窗口均可预知，有潜力一举实现对“三极”的全覆盖同步观测。

“月球是地球忠心耿耿的朋友，能够提供全球尺度、多传感器、长期一致的对地观测数据。”郭华东说，“人类既然有这个天然的卫星资源，就可以科学利用，开展对宏观地球科学现象并对地球系统科学问题的深入研究。”在郭华东看来，这件事还有着另一层意义。“这些年来，我们的科学研究填补了很多‘国内空白’，但真正为人类做出贡献的并不多。如果由我们中国发起并率先建设月基对地观测平台，让全球科学家去那里做实验，其历史意义将是非凡的。”他说，“中国科技界已经到了反哺国际社会的时候了。”

“空间地球科学开拓人类深刻研究地球的新途径和新视野，是对传统研究方法的革命性变革。”徐冠华希望，通过空间科学和地球科学的更深度融合，更好地推动空间科学和空间技术“入地”，更关注地球科学的相关问题;也推动地球系统科学研究“上天”，通过空间信息获取平台更好地研究地学问题。