2025年空间科学与深空探测热点回眸|卫星|暗物质|月球|深空探测|火星|空间科学

原文发表于《科技导报》2026 年第2 期《 2025年空间科学与深空探测热点回眸》

空间科学作为融合多学科发展、协同航天技术创新的重大前沿领域，其发展鲜明体现着科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力的时代特征，已成为推动人类认知边界、引领高技术跨越的关键引擎。《科技导报》邀请中国科学院国家空间科学中心王赤院士团队撰写文章，梳理了2025年全球空间科学与深空探测的亮点成果与重要进展；指出通过不断加强原始创新与关键核心技术攻关，中国正与国际社会共同塑造未来空间科学与探索新格局。

2025年，全球航天发射持续活跃，主要集中在美国、欧洲、中国等航天主体（表1），不仅反映出空间科学领域竞争与合作并存的国际格局，也凸显各国对空间科学领域的重视与持续投入。

基于2025年度国际权威学术期刊与重要任务进展报告，系统梳理了空间天文、日球层物理、月球与行星科学、空间地球科学、微重力与空间生命科学等领域的标志性成果，以10大热点为主线进行回眸，旨在为中国后续空间科学前沿布局、加强原始创新与关键核心技术攻关提供参考，助力实现从跟跑、并跑到领跑的跨越发展。

表1 2025年度全球空间科学任务发射情况

詹姆斯•韦布空间望远镜呈现早期宇宙新图景，“悟空”号探测到宇宙线能谱新结构

多项前沿观测共同揭示出早期宇宙中星系与黑洞的演化过程远比理论预期更为激烈复杂。天文学家基于詹姆斯•韦布空间望远镜（JWST）数据在COSMOS−Web天区发现迄今最大规模星系群样本，涵盖近1700个星系群，为研究宇宙大尺度结构及星系演化提供全新视角。英国科学家利用JWST在红移z≈13的星系JADES−GS−z13−1中探测到强莱曼α发射线。美国研究团队基于哈勃空间望远镜（HST）与盖亚空间望远镜（Gaia）数据，首次证实1颗质量约7倍太阳的“独行黑洞”存在。美国科研团队利用钱德拉X射线天文台（Chandra）发现一个黑洞正以远超爱丁顿极限的速率吸积物质。国际团队结合欧洲南方天文台甚大望远镜上的积分场光谱探测器（MUSE）与HST高分辨率成像数据，在50亿光年外星系中心发现质量高达360亿倍太阳的“宇宙巨无霸”黑洞。国际团队利用X射线成像和光谱任务（XRISM）首次发现来自超大质量黑洞的超高速风具有“子弹”状团块化结构。

暗物质探测获关键性间接证据。“悟空”号卫星首次获得了TeV/n能区最精确的次级宇宙线硼核能谱，并发现了能谱新结构。日本天文学家在银河系晕区发现了统计学上显著的伽马射线过剩，为暗物质探测提供了新的重要线索。

来自国际最前沿空间探测器的突破性发现，不断挑战和修正现有理论模型。美国科学家利用中子星内部组成探测器（NICER）对超大质量黑洞附近的准周期X射线暴进行了精细刻画，为理解其爆发机制和极端引力环境下的物质行为提供了关键洞察。国际团队利用XRISM在中子星系统GX13+1中探测到速度远低于理论预期、异常稠密的宇宙风。澳大利亚科学家利用Chandra与平方公里阵列探路者（ASKAP）射电望远镜，发现了具有44 min精确周期的多波段辐射源ASKAPJ1832。“天关”卫星成功探测一例神秘的快速X射线暂现源EP240315a，成功捕捉到编号为EP240414a的一个转瞬即逝的宇宙X射线信号。“怀柔一号”在新生磁陀星驱动的伽马暴中观测到周期稳定的毫秒级脉动信号。这些成果共同彰显了多平台、高精度X射线观测在拓展人类对极端宇宙认知边界方面不可替代的作用。

欧几里得（Euclid）空间望远镜于2025年3月发布首批巡天数据（Euclid Q1），揭示了数十万星系的大尺度分布。国际团队在椭圆星系NGC6505周围发现了一个完整的爱因斯坦环，这个强引力透镜，标志着其强大的观测能力，也为未来研究宇宙膨胀、暗物质和暗能量等提供新的重要线索。

空间天文台通过多波段协同观测，在宇宙学关键问题上取得了系列突破性进展。XMM−Newton空间天文台与朱雀（Suzaku）卫星精确探测并表征了一条连接4个星系团的巨大热气体丝状结构，为解决宇宙物质缺失之谜提供了关键证据。利用XMM−Newton与地面低频阵列射电望远镜（LOFAR），国际团队明确探测到来自一颗太阳系外恒星的强烈星冕物质抛射（CME）。基于HST与Gaia的最新数据，国际团队对银河系与仙女座星系的未来并合概率进行了重新评估，结果表明两者在未来100亿年内发生碰撞的可能性仅为50%，这一发现颠覆了此前“必然相撞”的广泛共识。

依据《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》，中国正在系统部署实施以重大前沿问题为导向的空间科学卫星任务。2025年立项的鸿蒙计划、增强型X射线时变与偏振空间天文台，聚焦“起源”类科学问题，预计将在宇宙黑暗时代、极端条件下的物理规律等方面取得突破。

然而，在合作与竞争并存的背景下，美国于2025年7月9日宣布取消对宇宙学旗舰项目CMB−S4（宇宙微波背景第四阶段项目）的支持，其终止反映了空间科学任务实施的曲折。

系外行星研究从发现迈向深入表征，多角度探寻宜居世界可能

自1995年人类发现第1颗围绕类太阳恒星转动的系外行星以来，截至2025年12月18日，已证认了6065颗系外行星，另有7821颗系外行星候选体。系外行星研究在发现与表征方面取得系列突破，推动人类在寻找“第2个地球”的征程上稳步前行。

依托凌星计时变化（TTV）与微引力透镜等间接探测方法，“超级地球”探测取得系列进展。云南天文台团队利用TTV技术，在一颗类太阳恒星周围的宜居带内发现了超级地球Kepler−725 c，质量约为地球的10倍，轨道周期207d。TTV技术为下一代“地球 2.0”探测任务提供了重要的候选目标与验证手段。

JWST以前所未有的探测深度将系外行星研究从“发现”阶段推进至“表征”新纪元。法国科学家通过直接成像发现形成于原行星盘环隙间的亚木星TWA 7b。爱尔兰科学家在年轻行星系统YSES−1内首次探测到硅酸盐云层及可能孕育卫星的环行星盘。国际团队通过JWST红外光谱数据，首次在太阳系外天体Wolf 1130c上发现有磷化氢存在的特征。美国和加拿大科学家确认红矮星宜居带内岩质行星TRAPPIST−1 d缺乏类地大气，对理解红矮星周围行星的宜居性提出重要约束。国际团队发现岩质行星TRAPPIST−1e或拥有含氮大气及液态水。英国科学家在超级地球K2−18 b大气中发现二甲基硫醚（DMS）等潜在生物标志物。

系外行星研究正通过多维度观测，持续深化对行星演化路径与宜居条件的理解，并为下一代观测计划指明方向。荷兰科学家证实近距离行星HIP 67522 b可通过磁相互作用扰动主星磁场并触发耀斑。美国科学家利用Chandra发现年轻巨行星TOI 1227 b正因强烈恒星X射线辐射而经历显著大气剥离，该过程为理解行星早期演化提供了关键案例。天文学家基于ALMA地面望远镜与JWST观测，在1300光年外新生恒星HOPS−315周围首次捕捉到行星形成物质由气态向固态凝结的“起点时刻”，为研究太阳系早期演化提供直接参照。

展望未来，研究需沿“深度”与“广度”双轨推进：

一方面，发展高精度表征技术，以绘制系外行星的“精细画像”；
另一方面，依托欧洲的“柏拉图”（PLATO）、中国2025年立项的系外地球巡天任务（ET）等下一代巡天项目，大幅扩展系外类地行星样本，系统搜寻多样化目标，推动本领域进入新一轮“大发现”阶段。

空间太阳探测任务协同推进，日球层系统机理获得重要揭示

空间太阳观测助力人类深入理解太阳活动周期的形成机制和太阳爆发活动机理。2025年3月，太阳轨道器（Solar Orbiter）以15°轨道倾角首次获得对太阳南极的超粒子形成和磁场网络精细图像，增进了人类对驱动太阳11年活动周期的“磁场传送带”机制的理解；2025年11月6日，欧洲空间局（ESA）公布了Solar Orbiter以17°轨道倾角首次从黄道面外拍摄到的太阳两极图像。美国国家航空航天局（NASA）公布了“帕克号”太阳探测器（Parker Solar Probe）拍摄的迄今为止距离太阳最近的图像，首次清晰揭示了太阳风起源和日冕物质抛射碰撞的细节，直接观测并证实了太阳日冕中的磁重联现象。

中国日地系统探测快速发展，在太阳空间探测和天基地球物理场观测方面取得突破进展。“羲和号”成功解构出爆发过程中太阳暗条的时序光谱特征。“夸父一号”捕捉到白光耀斑的谐频准周期脉动；揭示了高能C级太阳耀斑中的反常电子加速行为；结合国际多个卫星联合观测数据，揭示了太阳耀斑中准周期振荡现象的驱动机制为重复性磁重联。“澳科一号”卫星成功观测到太阳X1级耀斑及地磁暴，支持未来地磁暴灾害实时预警。

空间科学（二期）先导专项的收官之战——中欧联合“微笑”卫星（SMILE）已完成全部研制工作，在荷兰通过了中欧联合出厂评审，拟于2026年在法属圭亚那库鲁发射场择机发射。2025年立项的太阳极区探测任务“夸父二号”，拟首次实现对太阳极区的正面成像观测，探索太阳磁活动周期和高速太阳风起源。

子午工程一体化全运行，中国空间环境地基监测实现世界领跑

子午工程二期通过国家验收，这是中国建成的国际首个覆盖日地空间全圈层（太阳风—磁层—电离层—中高层大气）的综合性空间环境地基监测设施，实现了覆盖广度、技术深度和探测精度的多维度突破，显著提升了中国的空间天气预报预警能力，相关成果获中国地球物理学会科学技术进步奖一等奖。子午工程一期、二期于2025年3月融合一体化全运行，利用自主监测获取的空间环境数据，已经在中国上空空间环境特征以及地球空间各圈层之间的耦合研究等方面取得了原创性成果。

中国科学家率先提出了国际子午圈大科学计划（IMCP），实现对日地空间环境全纬度、全天候、日不落的立体观测。

“嫦娥六号”月球样品解密月背演化历史，月球科学研究迈入“嫦娥时代”

利用“嫦娥六号”月球样品，中国科学家刷新了人类对太阳系天体演化的认知框架。样品首次证实月背采样区分别在约42亿年前和28亿年前经历了2期不同的玄武质火山活动，整体上比嫦娥五号在月球正面采样揭示的约20亿年前的岩浆活动更老。首次获得月背古磁场数据，发现月球磁场强度可能在28亿年前发生过反弹，颠覆了磁场单调衰减的传统认知。首次获得月球背面月幔的水含量，发现其显著低于正面月幔。首次精确测定月球南极−艾特肯盆地内部波罗盆地形成于41.6亿年前。通过测定“嫦娥五号”与“嫦娥六号”月壤颗粒的暴露年龄及太阳风损伤非晶环带厚度，发现环带增长速率相对来自月球近侧低纬度区域的阿波罗样品测得的结果明显更高。

此外，科学家利用“重力恢复与内部实验室”（GRAIL）任务的引力场数据，发现月球内部深处可能存在温度差异，意味着月球内部是不对称的，或可解释月球表面外观的反差，以及月球正面和背面火山活动之间的差异。利用月球勘测轨道器（LRO）拍摄的月表图片和阿波罗任务采集的岩石样本，提出月球活动断层沿线月震频率分析方法，帮助评估未来月球探索活动地点的月震风险。

行星/小行星探测成果丰硕，多线索揭示太阳系演化与生命迹象

通过分析“洞察号”（InSight）的火震数据，中国科学家首次确证火星内部存在半径约600 km的固态内核，并揭示其主要成分可能是富含轻元素的结晶铁镍合金，首次在地球以外的行星中确认了固态内核的存在，证实了火星与地球相似的核幔分异结构。中国科学家联合国内外相关学者利用火星勘察轨道器（MRO）勘测成像光谱仪（CRISM）高光谱数据，系统分析了火星南部第勒纳区域含水矿物的分布特征，首次揭示了该区域表面“源到汇”的地质过程，发现火星早期历史中可能存在多个时期持续时间较长的水蚀变过程。通过分析“好奇号”（Curiosity）采集的岩石样本，研究人员发现了迄今在火星上找到的最大有机化合物，表明与生命相关的化学过程比此前发现的更为复杂。科学家在“毅力号”（Perseverance）采集到的Sapphire Canyon岩芯样品中检测出潜在生物特征，识别出蓝铁矿（水合磷酸铁）和硫复铁矿（硫化铁）2种富铁矿物的特征，是迄今为止最接近于在火星找到生命迹象的发现。综合分析“火星大气与挥发物演化”（MAVEN）探测器的观测数据，实现了对“溅射”大气逃逸过程的直接观测，并绘制出溅射氩与太阳风的关系图。利用“天问一号”轨道器、ESA的痕量气体轨道器（TGO）、MAVEN以及“好奇号”的数据，结合火星大气粒子传输模拟，首次构建了火星空间完整的太阳高能粒子事件质子能谱。

小行星样本揭示早期太阳系演化，为生命起源提供关键证据。“起源、光谱分析、资源识别与安全−风化层探测器”（OSIRIS−REx）采样返回的小行星贝努（Bennu）样本，首次在地外样本中检测到天然碱，研究结果虽未显示出生命本身存在的证据，但印证了生命产生的必要条件在早期太阳系中广泛存在。通过隼鸟2号（Hayabusa2）探测器采样返回的龙宫（Ryugu）小行星样本，发现龙宫小行星曾有20%~30%的水，远高于先前估值，表明小行星给地球带来的水可能远超预期。

地球科学卫星拓展对地观测体系，深化地球多圈层系统理解

基于ESA地球探索者计划（Earth Explorer）的第3项任务“冰”卫星CryoSat的长期观测数据，揭示了南极冰盖下活跃湖泊的广泛存在及其对冰盖稳定性的潜在影响。

海洋涡旋深刻影响热量循环和营养物质输运等海洋动力学过程。美国团队利用地表水和海洋测高卫星（SWOT）观测数据，首次以前所未有的精度（分辨率1~10 km）揭示了亚中尺度涡旋的全球分布，开启了亚中尺度海洋动力学研究新纪元。

NASA发布土壤湿度主被动探测卫星（SMAP）在轨运行10年亮点科学成就，为全球生态和植物水分胁迫提供新视角。

法国团队在分析全球重力场测量和气候实验卫星（GRACE）2003—2015年获得的地球重力场测量数据时发现了异常信号，该研究将帮助科学家更好理解地球的地壳−地幔−地核各层间的关系。

基于中国陆地探测一号卫星，国际上首次利用星载L波段双站单极化、单基线雷达干涉测量技术，实现了多个森林垂直结构信息（森林三维垂直剖面、林下地形、树高）的同步反演，此项研究工作是利用业务卫星数据开展科学研究的有益尝试。

2025年9月，ESA遴选出地球探索者计划第11项任务云风速测量雷达（Wivern）卫星，有望成为国际首个测量云层内部风场并获取云层内部结构信息的卫星，并提供降雨、雪和冰剖面数据，提升天气预报模型对高影响天气和灾害预警的预测能力。

中美各自推进载人登月计划，航天国际合作规则重构

美国继续推进各国签署其发起的《阿尔忒弥斯协定》，旨在建立一套指导月球、火星及更远深空探索活动的实践准则。美国太空探索技术公司（SpaceX）星舰成功完成第11次试飞，首次实现“再入闭环”。SpaceX公司利用“猎鹰 9”火箭和“龙”飞船成功执行了人类首次极轨载人飞行任务Fram2，为未来更复杂的太空任务积累了经验。

中国瞄准2030年前实现首次载人登陆月球的目标，各项研制建设工作按计划稳步推进。“长征十号”运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器、望宇登月服、探索载人月球车等主要飞行产品完成初样阶段主要工作。中国将选拔并训练巴基斯坦航天员，标志着中国空间站国际合作迈出重要一步。由中国提出的《航天系统—安全性要求—第5部分：载人航天器》国际标准，已在国际标准化组织（ISO）正式注册立项，这是中国在载人航天领域的首个国际标准，为全球载人航天器的安全性工作提供了“中国方案”。

空间站实验平台成果涌现，微重力与生命科学研究持续突破

利用中国空间站上的无容器材料科学实验柜，科学家成功把钨合金加热到超过3100℃，研究结果将为新型钨合金设计及其性能提升提供重要的理论依据。利用支持气、液、固体燃料燃烧实验的实验柜平台，在气体射流火焰、预混火焰、扩散火焰、碳烟生成等多个方向取得了重要进展。空间实验表明，在轨环境能加速3D脑组织内细胞的运动。通过系统解析空间站早期微生物群落特征，发现空间站微生物组呈现显著的人体共生菌优势特征。通过对空间站舱内表面微生物采集和实验分析，发现了一种全新的微生物物种——天宫尼尔菌。成功开展小鼠在轨饲养实验和果蝇亚磁生物学效应研究，为未来长期太空探索中人类健康保障提供了关键数据。

利用国际空间站固体燃料实验设施，科学家开展了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）球扩散火焰熄灭极限实验，为深空舱内火灾防控提供基础数据。实验研究发现，一种对人类健康至关重要的微生物——枯草芽孢杆菌的孢子能够在探空火箭发射和返回的极端条件下存活下来，将有助于为宇航员设计更好的生命支持系统。空间原子钟组计划（ACES）搭载SpaceX的“猎鹰9”火箭发射，将以极高的精度测试爱因斯坦广义相对论，并助力研究暗物质、弦理论等。

人工智能重塑科学研究范式，赋能空间科学研究创新提速

人工智能（AI）正从辅助工具转变为驱动空间科学创新的重要引擎，其强大的数据处理与模式识别能力，已深度融入从海量数据分析到科学载荷优化、从物理理解到预测预报的完整科研链条，催生了空间科学研究范式的系统性变革。

AI凭借其自主生成假设与直接探测信号的能力，正逐步成为搜寻系外行星的关键工具。NASA开发的代理AI系统AstroAgents能够自主分析天体数据并生成科学假设。国际团队构建的神经网络模型，实现了在凌星系外行星巡天卫星（TESS）图像中直接识别系外行星凌星信号，成功筛选出214个新行星系统候选目标。瑞士团队借助准确率高达99%的AI模型，精准锁定44个可能存在类地行星的恒星系统，显著推进了宜居行星搜寻与地外生命探索进程。国际团队开发的ExoMiner++增强型深度学习模型，大幅提升了TESS凌星信号的分类精度，有望显著提高系外行星的发现效率。

AI通过提升观测设备精度与增强信号探测能力，为天文研究提供了关键工具支持。悉尼大学开发出一款创新软件，成功校正了JWST所摄图像的模糊问题，实现了以往需耗资巨大的宇航员维修任务才能达成的目标；国际团队合作的深度循环整形（deep loop shaping）技术，通过AI将引力波探测中的低频噪声抑制能力推至新高度。

AI4S大模型革新日球层物理研究与空间天气预报。国家卫星气象中心、南昌大学和华为技术有限公司联合发布全球首个空间天气链式AI预报模型“风宇”，在太阳风−磁层−电离层区域24 h短临预测能力优异。NASA与IBM公司联合发布Surya开源大模型是全球首个采用高分辨率太阳观测数据训练的日球层物理AI基础模型，首次实现了提前2 h太阳耀斑的可视化预测。

2025年，全球空间科学与深空探测在多领域取得持续突破，展现了各国在空间科学前沿的持续投入与创新能力，也映射出合作与竞争并存的国际态势。国际空间科学发展格局面临深刻变革，NASA的空间科学方向与任务优先级呈现一定程度的摇摆和调整。ESA致力于促进欧洲各国在研究和技术方面开展合作，不断突破空间探索和创新的极限。2024年10月，中国发布了《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》，标志着中国空间科学事业进入了一个体系化部署、健康接续发展的新阶段，将为科技强国与航天强国建设注入强劲原始创新和关键技术攻关的核心动力，为人类文明进步作出不可替代的中国贡献。

本文作者：王赤，宋婷婷，曹松，周丽，魏海燕，王琴，李明，尤亮，范全林

作者简介：王赤，中国科学院国家空间科学中心，研究员，中国科学院院士，研究方向为空间物理和空间天气学。

文章来源：王赤, 宋婷婷, 曹松, 等. 2025年空间科学与深空探测热点回眸[J]. 科技导报, 2026, 44(2): 32−43 .

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