近邻宜居行星巡天计划

近邻宜居行星巡天计划（英文：Closeby Habitable Exoplanet Survey，缩写为CHES）是中国科学家提出的一项通过太空望远镜实施的巡天计划，该计划旨在探测距离地球约32光年(约10 pc)的近邻类太阳恒星周围宜居带类地行星   。CHES拟发射1.2米口径高精度空间天体测量望远镜，采用微角秒级相对天体测量技术，通过测量目标恒星与参考星的星间距变化探测行星引力扰动，普查近邻类日恒星宜居带内类地行星的数目、真实质量和三维轨道等信息 。

 科学目标 

CHES任务将巡查太阳系近邻空间100颗类太阳恒星（“一巡”），“探测”宜居带类地行星或超级地球（ “二探”），普查近邻系统的行星数目、真实质量和三维轨道等信息（“三察”）。CHES预期发现数十颗宜居带行星和“超级地球”，其中包括“地球 2.0”。CHES任务将解答以下几个科学问题：太阳系近邻空间的宜居带类地行星系统有哪些；类地行星的轨道特征是什么、其形成、演化和行星宜居性的一般规律如何；行星的内部结构和分布特征怎样 。

CHES的两个核心科学目标是：近邻宜居带类地行星的搜寻、太阳系近邻行星普查，即在太阳系近邻空间 (10 pc以内) 约 100 颗 F, G, K 型恒星周围搜寻位于宜居带的类地行星，并普查10 pc以内轨道周期在30天-10年的系外行星，建立近邻系外行星的物理参数和三维轨道数据库。此外，CHES的拓展科学目标包括利用高精度天体测量数据研究银河系致密天体（如黑洞、中子星）、暗物质分布及宇宙学相关问题。

 有效载荷 

CHES任务的有效载荷包括光学子系统、焦平面子系统和在轨标定子系统。

光学子系统是一台口径为1.2 m的主镜，采用同轴三反（Three-Mirror Anastigmat，TMA）光学成像系统。CHES望远镜载荷的包络尺寸为4.5 m × 2.6 m × 1.4 m, 重量约为765 kg，口径为1.2 m，视场为0.44° × 0.44°，焦距为36 m。望远镜的工作波段是500-900 nm，可实现全视场近衍射极限成像。

焦平面子系统包括焦平面结构及电控系统，CHES焦平面的几何尺寸约为276 mm × 276 mm，采用基于MOSAIC结构的图像传感器拼接方案。单块sCMOS芯片像元尺寸为6.5 µm，像素数为4K pixel × 4K pixel，焦平面结构通过81片sCMOS探测器拼接而成，以覆盖全焦平面。电控系统由图像传感器阵列电子学系统和电控箱电子学系统组成。

在轨标定子系统采用外差式激光干涉测量手段对焦平面开展在轨标定，基于真实点源响应函数 (PSF) 的星间距测量算法使望远镜焦平面上的星间距测量精度达到微像素量级，测量精度达到约10-5 pixel，可满足CHES任务对目标星和参考星星间角距1 μas测量精度的要求。在轨标定子系统利用微角秒量级的星间角距测量技术以及畸变梯度反演算法，校正由于卫星调姿或环境温度的变化引起光学系统的畸变分布的变化，保证目标星与参考星之间星间角距的测量精度。

 任务总体设计 

CHES探测需求可细化为定位精度指标、望远镜指标及恒星间距测量精度要求。望远镜成像质量、畸变标定及探测器标定的指标要求如下：望远镜波像差不大于λ/12，最大视场相对畸变标定后的残差不大于0.36 µas，探测器标定残差不大于0.74 µas，其他误差不大于0.24 µas。望远镜测量精度误差分配为：目标恒星天体测量误差0.35 µas、参考星天体测量误差0.58 µas；

CHES探测原理是微角秒级相对天体测量技术，通过持续监测目标恒星相对于6–8颗背景参考星之间的星间距微小变化，探测由行星引力引起的恒星周期性“晃动”。该技术可以不依赖行星轨道倾角，直接探测行星的真实质量（而非视向速度法探测的质量下限），并确定轨道三维结构。

CHES卫星平台为有效载荷提供能源、通信、热控等运行环境保障，包括结构、热控、电源、测控/数传、姿轨控、星务等分系统。卫星平台采用三轴稳定姿态控制方式，具备惯性定向稳定和姿态机动能力，可满足载荷要求的0.07"指向精度和0.0036"/0.02 s高稳定度。卫星平台温度控制精度为每次观测时间（2小时）内小于45 mK。

综合载荷观测效率，卫星姿态稳定度、热控精度的要求，CHES卫星将部署于日地拉格朗日L2点的Halo轨道。运载将卫星送入倾角28.5°的停泊轨道（200 km × 35958 km），卫星轨道机动后进入转移轨道，经过约117天转移飞行后，通过小轨道机动进入任务轨道。

 观测策略 

CHES任务设有两种观测模式：主要观测模式和重复观测模式。CHES主要观测模式采用垂直黄道面的循环观测，每年约2/3时间用于主巡天观测，望远镜动态调整指向以覆盖全部100颗目标恒星。为避免阳光干扰，当观测方向与太阳夹角小于60°时暂停观测。CHES重复观测模式则针对恒星密集区域需要高频采样的目标进行补充观测，以优化轨道拟合精度。CHES可根据目标恒星在黄道坐标系中的空间分布对观测策略进行优化，使普查效率最大化。

CHES卫星载荷寿命为5年，期间对100颗FGK恒星进行科学探测，其中每个恒星观测200次。使用该观测策略，CHES能够探测到目标恒星HD 88230周围宜居类地行星的信号，并反演其轨道参数。在5年的任务周期内，累计有29220小时可用于科学观测，其中25120小时专用于CHES任务的近邻系外宜居行星探测，占总观测时间的86%。其余4100小时则可用于拓展科学目标的研究，例如X射线双星与恒星级黑洞的质量测量、黑洞的形成等科学问题。

在目标类日恒星活动性导致的天体测量噪声影响下，CHES对约95%的类日恒星周围宜居带类地行星的探测率超过80%。针对双星目标星周围的行星，CHES可以解算动力学摄动框架下的行星质量、轨道半长轴、偏心率、轨道倾角及升交点经度等要素。

CHES计划与下一代国际空间望远镜（如宜居世界天文台—Habitable Worlds Observator, HWO ）开展协同观测，协同观测将使HWO的宜居行星探测完备度提升约10%，预期发现宜居行星数量从37颗增至54颗。

 预期成果 

CHES预期发现约50颗类地行星  ，包括多颗位于宜居带内的岩石行星候选体  。CHES将探测10 pc内F, G, K等类型恒星周围轨道周期在30天至10年的行星  ，给出其真实质量和三维轨道参数，建立近邻系外行星数据库  。

 社会影响与意义 

2024年10月，CHES任务被正式纳入《国家空间科学中长期发展规划（2024–2050年）》五大优先科学主题之一。2025年1月，CHES任务的科学白皮书论文获《Research in Astronomy and Astrophysics》（RAA）2024年度优秀论文奖。

 参考资料 

 外部链接 

 近邻宜居行星巡天计划(CHES)网站

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