2025年空間科學與深空探測熱點回眸

原文發表于《科技導報》2026 年第2 期 《 2025年空間科學與深空探測熱點回眸 》

空間科學作為融合多學科發展、協同航天技術創新的重大前沿領域，其發展鮮明體現著科學研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發力的時代特征，已成為推動人類認知邊界、引領高技術跨越的關鍵引擎。《科技導報》邀請中國科學院國家空間科學中心王赤院士團隊撰寫文章，梳理了2025年全球空間科學與深空探測的亮點成果與重要進展；指出通過不斷加強原始創新與關鍵核心技術攻關，中國正與國際社會共同塑造未來空間科學與探索新格局。

2025年，全球航天發射持續活躍，主要集中在美國、歐洲、中國等航天主體（表1），不僅反映出空間科學領域競爭與合作并存的國際格局，也凸顯各國對空間科學領域的重視與持續投入。

基于2025年度國際權威學術期刊與重要任務進展報告，系統梳理了空間天文、日球層物理、月球與行星科學、空間地球科學、微重力與空間生命科學等領域的標志性成果，以10大熱點為主線進行回眸，旨在為中國后續空間科學前沿布局、加強原始創新與關鍵核心技術攻關提供參考，助力實現從跟跑、并跑到領跑的跨越發展。

表1 2025年度全球空間科學任務發射情況

1

詹姆斯?韋布空間望遠鏡呈現早期宇宙新圖景，“悟空”號探測到宇宙線能譜新結構

多項前沿觀測共同揭示出早期宇宙中星系與黑洞的演化過程遠比理論預期更為激烈復雜。天文學家基于詹姆斯?韋布空間望遠鏡（JWST）數據在COSMOS?Web天區發現迄今最大規模星系群樣本，涵蓋近1700個星系群，為研究宇宙大尺度結構及星系演化提供全新視角。英國科學家利用JWST在紅移z≈13的星系JADES?GS?z13?1中探測到強萊曼α發射線。美國研究團隊基于哈勃空間望遠鏡（HST）與蓋亞空間望遠鏡（Gaia）數據，首次證實1顆質量約7倍太陽的“獨行黑洞”存在。美國科研團隊利用錢德拉X射線天文臺（Chandra）發現一個黑洞正以遠超愛丁頓極限的速率吸積物質。國際團隊結合歐洲南方天文臺甚大望遠鏡上的積分場光譜探測器（MUSE）與HST高分辨率成像數據，在50億光年外星系中心發現質量高達360億倍太陽的“宇宙巨無霸”黑洞。國際團隊利用X射線成像和光譜任務（XRISM）首次發現來自超大質量黑洞的超高速風具有“子彈”狀團塊化結構。

暗物質探測獲關鍵性間接證據。“悟空”號衛星首次獲得了TeV/n能區最精確的次級宇宙線硼核能譜，并發現了能譜新結構。日本天文學家在銀河系暈區發現了統計學上顯著的伽馬射線過剩，為暗物質探測提供了新的重要線索。

來自國際最前沿空間探測器的突破性發現，不斷挑戰和修正現有理論模型。美國科學家利用中子星內部組成探測器（NICER）對超大質量黑洞附近的準周期X射線暴進行了精細刻畫，為理解其爆發機制和極端引力環境下的物質行為提供了關鍵洞察。國際團隊利用XRISM在中子星系統GX13+1中探測到速度遠低于理論預期、異常稠密的宇宙風。澳大利亞科學家利用Chandra與平方公里陣列探路者（ASKAP）射電望遠鏡，發現了具有44 min精確周期的多波段輻射源ASKAPJ1832。“天關”衛星成功探測一例神秘的快速X射線暫現源EP240315a，成功捕捉到編號為EP240414a的一個轉瞬即逝的宇宙X射線信號。“懷柔一號”在新生磁陀星驅動的伽馬暴中觀測到周期穩定的毫秒級脈動信號。這些成果共同彰顯了多平臺、高精度X射線觀測在拓展人類對極端宇宙認知邊界方面不可替代的作用。

歐幾里得（Euclid）空間望遠鏡于2025年3月發布首批巡天數據（Euclid Q1），揭示了數十萬星系的大尺度分布。國際團隊在橢圓星系NGC6505周圍發現了一個完整的愛因斯坦環，這個強引力透鏡，標志著其強大的觀測能力，也為未來研究宇宙膨脹、暗物質和暗能量等提供新的重要線索。

空間天文臺通過多波段協同觀測，在宇宙學關鍵問題上取得了系列突破性進展。XMM?Newton空間天文臺與朱雀（Suzaku）衛星精確探測并表征了一條連接4個星系團的巨大熱氣體絲狀結構，為解決宇宙物質缺失之謎提供了關鍵證據。利用XMM?Newton與地面低頻陣列射電望遠鏡（LOFAR），國際團隊明確探測到來自一顆太陽系外恒星的強烈星冕物質拋射（CME）。基于HST與Gaia的最新數據，國際團隊對銀河系與仙女座星系的未來并合概率進行了重新評估，結果表明兩者在未來100億年內發生碰撞的可能性僅為50%，這一發現顛覆了此前“必然相撞”的廣泛共識。

依據《國家空間科學中長期發展規劃（2024—2050年）》，中國正在系統部署實施以重大前沿問題為導向的空間科學衛星任務。2025年立項的鴻蒙計劃、增強型X射線時變與偏振空間天文臺，聚焦“起源”類科學問題，預計將在宇宙黑暗時代、極端條件下的物理規律等方面取得突破。

然而，在合作與競爭并存的背景下，美國于2025年7月9日宣布取消對宇宙學旗艦項目CMB?S4（宇宙微波背景第四階段項目）的支持，其終止反映了空間科學任務實施的曲折。

2

系外行星研究從發現邁向深入表征，多角度探尋宜居世界可能

自1995年人類發現第1顆圍繞類太陽恒星轉動的系外行星以來，截至2025年12月18日，已證認了6065顆系外行星，另有7821顆系外行星候選體。系外行星研究在發現與表征方面取得系列突破，推動人類在尋找“第2個地球”的征程上穩步前行。

依托凌星計時變化（TTV）與微引力透鏡等間接探測方法，“超級地球”探測取得系列進展。云南天文臺團隊利用TTV技術，在一顆類太陽恒星周圍的宜居帶內發現了超級地球Kepler?725 c，質量約為地球的10倍，軌道周期207d。TTV技術為下一代“地球 2.0”探測任務提供了重要的候選目標與驗證手段。

JWST以前所未有的探測深度將系外行星研究從“發現”階段推進至“表征”新紀元。法國科學家通過直接成像發現形成于原行星盤環隙間的亞木星TWA 7b。愛爾蘭科學家在年輕行星系統YSES?1內首次探測到硅酸鹽云層及可能孕育衛星的環行星盤。國際團隊通過JWST紅外光譜數據，首次在太陽系外天體Wolf 1130c上發現有磷化氫存在的特征。美國和加拿大科學家確認紅矮星宜居帶內巖質行星TRAPPIST?1 d缺乏類地大氣，對理解紅矮星周圍行星的宜居性提出重要約束。國際團隊發現巖質行星TRAPPIST?1e或擁有含氮大氣及液態水。英國科學家在超級地球K2?18 b大氣中發現二甲基硫醚（DMS）等潛在生物標志物。

系外行星研究正通過多維度觀測，持續深化對行星演化路徑與宜居條件的理解，并為下一代觀測計劃指明方向。荷蘭科學家證實近距離行星HIP 67522 b可通過磁相互作用擾動主星磁場并觸發耀斑。美國科學家利用Chandra發現年輕巨行星TOI 1227 b正因強烈恒星X射線輻射而經歷顯著大氣剝離，該過程為理解行星早期演化提供了關鍵案例。天文學家基于ALMA地面望遠鏡與JWST觀測，在1300光年外新生恒星HOPS?315周圍首次捕捉到行星形成物質由氣態向固態凝結的“起點時刻”，為研究太陽系早期演化提供直接參照。

展望未來，研究需沿“深度”與“廣度”雙軌推進：

• 一方面，發展高精度表征技術，以繪制系外行星的“精細畫像”；

• 另一方面，依托歐洲的“柏拉圖”（PLATO）、中國2025年立項的系外地球巡天任務（ET）等下一代巡天項目，大幅擴展系外類地行星樣本，系統搜尋多樣化目標，推動本領域進入新一輪“大發現”階段。

3

空間太陽探測任務協同推進，日球層系統機理獲得重要揭示

空間太陽觀測助力人類深入理解太陽活動周期的形成機制和太陽爆發活動機理。2025年3月，太陽軌道器（Solar Orbiter）以15°軌道傾角首次獲得對太陽南極的超粒子形成和磁場網絡精細圖像，增進了人類對驅動太陽11年活動周期的“磁場傳送帶”機制的理解；2025年11月6日，歐洲空間局（ESA）公布了Solar Orbiter以17°軌道傾角首次從黃道面外拍攝到的太陽兩極圖像。美國國家航空航天局（NASA）公布了“帕克號”太陽探測器（Parker Solar Probe）拍攝的迄今為止距離太陽最近的圖像，首次清晰揭示了太陽風起源和日冕物質拋射碰撞的細節，直接觀測并證實了太陽日冕中的磁重聯現象。

中國日地系統探測快速發展，在太陽空間探測和天基地球物理場觀測方面取得突破進展。“羲和號”成功解構出爆發過程中太陽暗條的時序光譜特征。“夸父一號”捕捉到白光耀斑的諧頻準周期脈動；揭示了高能C級太陽耀斑中的反常電子加速行為；結合國際多個衛星聯合觀測數據，揭示了太陽耀斑中準周期振蕩現象的驅動機制為重復性磁重聯。“澳科一號”衛星成功觀測到太陽X1級耀斑及地磁暴，支持未來地磁暴災害實時預警。

空間科學（二期）先導專項的收官之戰——中歐聯合“微笑”衛星（SMILE）已完成全部研制工作，在荷蘭通過了中歐聯合出廠評審，擬于2026年在法屬圭亞那庫魯發射場擇機發射。2025年立項的太陽極區探測任務“夸父二號”，擬首次實現對太陽極區的正面成像觀測，探索太陽磁活動周期和高速太陽風起源。

4

子午工程一體化全運行，中國空間環境地基監測實現世界領跑

子午工程二期通過國家驗收，這是中國建成的國際首個覆蓋日地空間全圈層（太陽風—磁層—電離層—中高層大氣）的綜合性空間環境地基監測設施，實現了覆蓋廣度、技術深度和探測精度的多維度突破，顯著提升了中國的空間天氣預報預警能力，相關成果獲中國地球物理學會科學技術進步獎一等獎。子午工程一期、二期于2025年3月融合一體化全運行，利用自主監測獲取的空間環境數據，已經在中國上空空間環境特征以及地球空間各圈層之間的耦合研究等方面取得了原創性成果。

中國科學家率先提出了國際子午圈大科學計劃（IMCP），實現對日地空間環境全緯度、全天候、日不落的立體觀測。

5

“嫦娥六號”月球樣品解密月背演化歷史，月球科學研究邁入“嫦娥時代”

利用“嫦娥六號”月球樣品，中國科學家刷新了人類對太陽系天體演化的認知框架。樣品首次證實月背采樣區分別在約42億年前和28億年前經歷了2期不同的玄武質火山活動，整體上比嫦娥五號在月球正面采樣揭示的約20億年前的巖漿活動更老。首次獲得月背古磁場數據，發現月球磁場強度可能在28億年前發生過反彈，顛覆了磁場單調衰減的傳統認知。首次獲得月球背面月幔的水含量，發現其顯著低于正面月幔。首次精確測定月球南極?艾特肯盆地內部波羅盆地形成于41.6億年前。通過測定“嫦娥五號”與“嫦娥六號”月壤顆粒的暴露年齡及太陽風損傷非晶環帶厚度，發現環帶增長速率相對來自月球近側低緯度區域的阿波羅樣品測得的結果明顯更高。

此外，科學家利用“重力恢復與內部實驗室”（GRAIL）任務的引力場數據，發現月球內部深處可能存在溫度差異，意味著月球內部是不對稱的，或可解釋月球表面外觀的反差，以及月球正面和背面火山活動之間的差異。利用月球勘測軌道器（LRO）拍攝的月表圖片和阿波羅任務采集的巖石樣本，提出月球活動斷層沿線月震頻率分析方法，幫助評估未來月球探索活動地點的月震風險。

6

行星/小行星探測成果豐碩，多線索揭示太陽系演化與生命跡象

通過分析“洞察號”（InSight）的火震數據，中國科學家首次確證火星內部存在半徑約600 km的固態內核，并揭示其主要成分可能是富含輕元素的結晶鐵鎳合金，首次在地球以外的行星中確認了固態內核的存在，證實了火星與地球相似的核幔分異結構。中國科學家聯合國內外相關學者利用火星勘察軌道器（MRO）勘測成像光譜儀（CRISM）高光譜數據，系統分析了火星南部第勒納區域含水礦物的分布特征，首次揭示了該區域表面“源到匯”的地質過程，發現火星早期歷史中可能存在多個時期持續時間較長的水蝕變過程。通過分析“好奇號”（Curiosity）采集的巖石樣本，研究人員發現了迄今在火星上找到的最大有機化合物，表明與生命相關的化學過程比此前發現的更為復雜。科學家在“毅力號”（Perseverance）采集到的Sapphire Canyon巖芯樣品中檢測出潛在生物特征，識別出藍鐵礦（水合磷酸鐵）和硫復鐵礦（硫化鐵）2種富鐵礦物的特征，是迄今為止最接近于在火星找到生命跡象的發現。綜合分析“火星大氣與揮發物演化”（MAVEN）探測器的觀測數據，實現了對“濺射”大氣逃逸過程的直接觀測，并繪制出濺射氬與太陽風的關系圖。利用“天問一號”軌道器、ESA的痕量氣體軌道器（TGO）、MAVEN以及“好奇號”的數據，結合火星大氣粒子傳輸模擬，首次構建了火星空間完整的太陽高能粒子事件質子能譜。

小行星樣本揭示早期太陽系演化，為生命起源提供關鍵證據。“起源、光譜分析、資源識別與安全?風化層探測器”（OSIRIS?REx）采樣返回的小行星貝努（Bennu）樣本，首次在地外樣本中檢測到天然堿，研究結果雖未顯示出生命本身存在的證據，但印證了生命產生的必要條件在早期太陽系中廣泛存在。通過隼鳥2號（Hayabusa2）探測器采樣返回的龍宮（Ryugu）小行星樣本，發現龍宮小行星曾有20%~30%的水，遠高于先前估值，表明小行星給地球帶來的水可能遠超預期。

7

地球科學衛星拓展對地觀測體系，深化地球多圈層系統理解

基于ESA地球探索者計劃（Earth Explorer）的第3項任務“冰”衛星CryoSat的長期觀測數據，揭示了南極冰蓋下活躍湖泊的廣泛存在及其對冰蓋穩定性的潛在影響。

海洋渦旋深刻影響熱量循環和營養物質輸運等海洋動力學過程。美國團隊利用地表水和海洋測高衛星（SWOT）觀測數據，首次以前所未有的精度（分辨率1~10 km）揭示了亞中尺度渦旋的全球分布，開啟了亞中尺度海洋動力學研究新紀元。

NASA發布土壤濕度主被動探測衛星（SMAP）在軌運行10年亮點科學成就，為全球生態和植物水分脅迫提供新視角。

法國團隊在分析全球重力場測量和氣候實驗衛星（GRACE）2003—2015年獲得的地球重力場測量數據時發現了異常信號，該研究將幫助科學家更好理解地球的地殼?地幔?地核各層間的關系。

基于中國陸地探測一號衛星，國際上首次利用星載L波段雙站單極化、單基線雷達干涉測量技術，實現了多個森林垂直結構信息（森林三維垂直剖面、林下地形、樹高）的同步反演，此項研究工作是利用業務衛星數據開展科學研究的有益嘗試。

2025年9月，ESA遴選出地球探索者計劃第11項任務云風速測量雷達（Wivern）衛星，有望成為國際首個測量云層內部風場并獲取云層內部結構信息的衛星，并提供降雨、雪和冰剖面數據，提升天氣預報模型對高影響天氣和災害預警的預測能力。

8

中美各自推進載人登月計劃，航天國際合作規則重構

美國繼續推進各國簽署其發起的《阿爾忒彌斯協定》，旨在建立一套指導月球、火星及更遠深空探索活動的實踐準則。美國太空探索技術公司（SpaceX）星艦成功完成第11次試飛，首次實現“再入閉環”。SpaceX公司利用“獵鷹 9”火箭和“龍”飛船成功執行了人類首次極軌載人飛行任務Fram2，為未來更復雜的太空任務積累了經驗。

中國瞄準2030年前實現首次載人登陸月球的目標，各項研制建設工作按計劃穩步推進。“長征十號”運載火箭、夢舟載人飛船、攬月月面著陸器、望宇登月服、探索載人月球車等主要飛行產品完成初樣階段主要工作。中國將選拔并訓練巴基斯坦航天員，標志著中國空間站國際合作邁出重要一步。由中國提出的《航天系統—安全性要求—第5部分：載人航天器》國際標準，已在國際標準化組織（ISO）正式注冊立項，這是中國在載人航天領域的首個國際標準，為全球載人航天器的安全性工作提供了“中國方案”。

9

空間站實驗平臺成果涌現，微重力與生命科學研究持續突破

利用中國空間站上的無容器材料科學實驗柜，科學家成功把鎢合金加熱到超過3100℃，研究結果將為新型鎢合金設計及其性能提升提供重要的理論依據。利用支持氣、液、固體燃料燃燒實驗的實驗柜平臺，在氣體射流火焰、預混火焰、擴散火焰、碳煙生成等多個方向取得了重要進展。空間實驗表明，在軌環境能加速3D腦組織內細胞的運動。通過系統解析空間站早期微生物群落特征，發現空間站微生物組呈現顯著的人體共生菌優勢特征。通過對空間站艙內表面微生物采集和實驗分析，發現了一種全新的微生物物種——天宮尼爾菌。成功開展小鼠在軌飼養實驗和果蠅亞磁生物學效應研究，為未來長期太空探索中人類健康保障提供了關鍵數據。

利用國際空間站固體燃料實驗設施，科學家開展了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）球擴散火焰熄滅極限實驗，為深空艙內火災防控提供基礎數據。實驗研究發現，一種對人類健康至關重要的微生物——枯草芽孢桿菌的孢子能夠在探空火箭發射和返回的極端條件下存活下來，將有助于為宇航員設計更好的生命支持系統。空間原子鐘組計劃（ACES）搭載SpaceX的“獵鷹9”火箭發射，將以極高的精度測試愛因斯坦廣義相對論，并助力研究暗物質、弦理論等。

10

人工智能重塑科學研究范式，賦能空間科學研究創新提速

人工智能（AI）正從輔助工具轉變為驅動空間科學創新的重要引擎，其強大的數據處理與模式識別能力，已深度融入從海量數據分析到科學載荷優化、從物理理解到預測預報的完整科研鏈條，催生了空間科學研究范式的系統性變革。

AI憑借其自主生成假設與直接探測信號的能力，正逐步成為搜尋系外行星的關鍵工具。NASA開發的代理AI系統AstroAgents能夠自主分析天體數據并生成科學假設。國際團隊構建的神經網絡模型，實現了在凌星系外行星巡天衛星（TESS）圖像中直接識別系外行星凌星信號，成功篩選出214個新行星系統候選目標。瑞士團隊借助準確率高達99%的AI模型，精準鎖定44個可能存在類地行星的恒星系統，顯著推進了宜居行星搜尋與地外生命探索進程。國際團隊開發的ExoMiner++增強型深度學習模型，大幅提升了TESS凌星信號的分類精度，有望顯著提高系外行星的發現效率。

AI通過提升觀測設備精度與增強信號探測能力，為天文研究提供了關鍵工具支持。悉尼大學開發出一款創新軟件，成功校正了JWST所攝圖像的模糊問題，實現了以往需耗資巨大的宇航員維修任務才能達成的目標；國際團隊合作的深度循環整形（deep loop shaping）技術，通過AI將引力波探測中的低頻噪聲抑制能力推至新高度。

AI4S大模型革新日球層物理研究與空間天氣預報。國家衛星氣象中心、南昌大學和華為技術有限公司聯合發布全球首個空間天氣鏈式AI預報模型“風宇”，在太陽風?磁層?電離層區域24 h短臨預測能力優異。NASA與IBM公司聯合發布Surya開源大模型是全球首個采用高分辨率太陽觀測數據訓練的日球層物理AI基礎模型，首次實現了提前2 h太陽耀斑的可視化預測。

2025年，全球空間科學與深空探測在多領域取得持續突破，展現了各國在空間科學前沿的持續投入與創新能力，也映射出合作與競爭并存的國際態勢。國際空間科學發展格局面臨深刻變革，NASA的空間科學方向與任務優先級呈現一定程度的搖擺和調整。ESA致力于促進歐洲各國在研究和技術方面開展合作，不斷突破空間探索和創新的極限。2024年10月，中國發布了《國家空間科學中長期發展規劃（2024—2050年）》，標志著中國空間科學事業進入了一個體系化部署、健康接續發展的新階段，將為科技強國與航天強國建設注入強勁原始創新和關鍵技術攻關的核心動力，為人類文明進步作出不可替代的中國貢獻。

本文作者：王赤，宋婷婷，曹松，周麗，魏海燕，王琴，李明，尤亮，范全林

作者簡介：王赤，中國科學院國家空間科學中心，研究員，中國科學院院士，研究方向為空間物理和空間天氣學。

文章來 源 ： 王赤, 宋婷婷, 曹松, 等. 2025年空間科學與深空探測熱點回眸[J]. 科技導報, 2026, 44(2): 32?43 .

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