去年，金星探测器“晓”号悄然结束了运行。2010年它一度入轨失败，耗时五年再度挑战，终获得成功。“晓”号作为日本首个取得成功的行星探测器具有历史意义，并取得了阐明超级大气现象之谜等科研成果。金星的英文“Venus”亦有女神之意。本文笔者将回顾胜利女神最终向始终锲而不舍的“晓”号展露微笑的故事。同时围绕太阳系探索，本文还梳理了未来一年日本国内外可预见的动向。
金星探测器“晓”号想象图（供图：JAXA）
用时五年的“传奇佳话”
“入轨失败后，科学家团队乱作一团。但工程负责人却说‘我自有办法，你们静观即可’。结果五年后，他真的做到了——这就是那段传奇佳话。”在2025年12月16日召开的文部科学省宇宙开发利用部会上，国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）理事、宇宙科学研究所所长的藤本正树报告了“晓”号终止运行以及获得的成果报告，回顾了这段充满戏剧性的历程。
发射前的“晓”号（供图：JAXA，2010年3月摄）
“晓”号是一台太阳能电池板展开后宽5米、发射时重518公斤的轨道器。为进行观测，它搭载了5种相机和电波振荡器，开发费用含发射成本在内约250亿日元。2010年5月，“晓”号搭乘H2A火箭从地球出发，同年12月尝试进入金星环绕轨道。然而，主发动机故障导致入轨失败。故障原因是燃料蒸气与氧化剂蒸气发生反应生成硝酸铵，堵塞了燃料管道的阀门。此后，“晓”号便宛如行星一般围绕太阳公转。
JAXA团队并未就此放弃，他们计算出了用于再次挑战的轨道，同时决定不使用主发动机，仅凭借姿态控制发动机完成入轨。同时，团队还下指令舍弃了氧化剂减轻重量，反复进行轨道修正，做了诸多技术调整。
终于，2015年12月，“晓”号与金星再度靠近。团队巧妙地反复操控姿态控制发动机，成功使探测器进入了环绕金星、13多天的周期轨道（后续又进行了轨道修正）。相较于原计划周期30小时的环绕轨道，这条轨道为大幅绕行的长椭圆轨道。尽管该轨道在观测精度上存在不利影响，但业内也认为其具备易于捕捉大尺度空间现象的优势。巧合的是，“晓”号再次挑战的日期与首次入轨失败的日期同为12月7日，团队在两天后确认入轨成功。
虽未拍成电影，却是一段传奇
“晓”号再次挑战投入金星轨道，姿态控制发动机点火期间的控制室（供图：JAXA，部分图像经处理，2015年12月7日摄）
早在2003年，日本火星探测器“希望”号就入轨失败过。“晓”号的挑战关乎日本行星探测任务的首次成功，是一场不容失败的关键考验。
值得一提的是，截至2010年，日本在行星探测器方面虽未成功，但在彗星、月球、小行星探测器方面已拥有实际成果。说起探测器的传奇，人们最先想到的是被多次搬上大银幕的小行星探测器“（初代）隼鸟号”。它历经千难万险，遍体鳞伤地于2010年返回地球，将小行星样本带给人类，最终在大气层中燃烧殆尽——这段征程，远比任何“演员”的银幕演绎都要震撼人心。但“晓”号的故事，同样也是一段热血传奇：它在孤独环绕太阳旅行5年之后，终于跨越时光得偿夙愿，书写了一段卷土重来的逆袭。
记者会上的项目经理中村（时任）（供图：JAXA，2015年12月7日摄）
据称，JAXA的时任项目经理中村正人，在控制室内确信入轨成功时，曾用英语对周围的人说道：“Our dreams will come true（我们的梦想要成真了）”。这段轶事是他在再次挑战成功后召开的记者会上亲自透露的，但这句话是否在致敬拥有一位与他完全同名同姓成员的日本乐团Dreams Come True便不得而知了。他脸上仿佛写着“我终于做到了”的释然畅快的神情，给人留下了深刻的印象。
“晓”号在离开地球升空之前，还曾经历过搭载火箭变更的考验。起因是最初预定使用的M5固体燃料火箭运行终止，而更换的H2A火箭，其飞行过程中的振动环境条件与原火箭存在差异，为此项目团队通过让太阳帆验证机“伊卡洛斯”一同搭载等方式进行了调整。“伊卡洛斯”是依靠太阳光压推动帆面、无需燃料即可前进的“宇宙帆船”，作为全球首款同时以太阳能电池发电的航天器，它同样取得了重大成果。
“地球的孪生星”：超强宇宙风谜团获解
金星表面还原图。中央有火山，熔岩流延伸至前方的平原（供图：NASA）
金星是一颗在紧邻地球轨道的内侧轨道上绕太阳公转的岩质行星。其直径为1万2000公里，与直径1万2800公里的地球相差无几，质量为地球的0.8倍，常被比作地球的“孪生星”。不过，金星的表面样貌却与地球截然不同。它被以二氧化碳为主要成分的浓密大气所包裹，硫酸云层阻挡了太阳光，使光线无法抵达金星表面；金星地表环境为90倍地球大气压、460摄氏度，堪称灼热地狱。金星还是太阳系中一颗自转方向与地球等其他行星相反的特立独行的行星，其公转周期为225个地球日，自转周期为243个地球日，自转周期长于公转周期。与地球不同，金星不具备固有磁场。
这颗行星最大的谜团之一是大气环绕速度超过天体自转速度的超强风现象——“超旋转（super rotation）”的形成机制。该现象于1960年代被发现，几乎覆盖金星全球，在约70公里高度处，风速可达每秒100米，相当于金星自转速度的60倍。金星、地球及火星的大气中，均存在南北向的大尺度环流“哈德利环流”，该环流会将赤道附近的热输送至极地地区。受此影响，东西向风的强度长期来看本应整体衰减，然而金星上却不知为何，始终维持着东风的超旋转现象。
“晓”号入轨后，用中红外相机拍摄的金星。可见南北向的弓状图案（供图：JAXA）
“晓”号作为全球首颗（地球以外的）行星气象卫星，向解明这一谜团发起了挑战。研究团队开发了利用紫外相机高精度追踪云层运动的观测方法，成功计算出了具体风速，同时通过红外相机完成了温度测量。基于这些结果，团队发现金星大气受太阳照射出现昼间升温、夜间冷却的周期性温度变化，由此产生的“热潮汐波”正是超旋转现象的成因。热潮汐波产生时对大气施加的作用力，持续向西推动赤道附近的高层大气，从而维持了超强风现象。
“晓”号还通过中红外相机，发现了南北跨度达1万公里的巨型弓状图案，研究团队同样通过模拟等手段解明了其成因。该图案是金星大型地形影响下大气扰动形成的“大气重力波”向上空传播，抵达65公里高度后呈弓形扩散形成的结构。
“晓”号的观测数据还通过被称为“数据同化”的方法，被应用于模拟的优化改进。未来，人类对行星大气的深入理解值得期待。
各国投来热切目光，“晓”号后继机型亦在探讨之中
“晓”号曾多次延长运行周期，2024年4月出现了姿态保持精度下降和通信中断。由于探测器已恢复无望，且大幅超出了设计寿命，JAXA于2025年9月终止了“晓”号的运行。
金星探测自1960年代起，曾是美苏太空开发竞赛的舞台之一，但此后探测焦点转向火星。美国方面，最近一次执行的任务是轨道器“麦哲伦号”（1989-1994年运行）。但在欧洲轨道器“金星快车”（2005-2014年运行）之后，“晓”号的成功，让科学界重新认识到金星气象及火山的重大科学价值。2021年，美国相继敲定了两项计划：由轨道器与下降装置组成的“达芬奇”计划，以及轨道器“韦里塔斯”计划；欧洲也紧随其后，敲定了轨道器“愿景号”计划。据悉，印度也规划了轨道器计划，俄罗斯则提出了轨道器与着陆器的计划。尽管目前全球暂无现役的金星探测器，但金星探测的未来前景值得期待。
2025年4月，于东京都内发表演讲的JAXA藤本理事
2020年，金星曾据信检测出了可能由生命生成的磷化氢，但后续研究查明其中存在误检可能，此事成为了科学界讨论的焦点。
日本的科研人员也正在推进“晓”号后继机型的研讨。新机型将采用子母探测器，应用一种捕捉无线电波在金星大气中发生折射产生的频率变化的“无线电掩星”探测方法。这是对“晓”号曾使用的无线电掩星技术的升级拓展，可实现对大气直至低空结构的三维立体探测。
JAXA藤本理事在日本文科省部会上说明称：“‘晓号’已尝试探测了金星大气的运动特征，它与地球的巨大差异正是我们的研究主题。那么，太阳系之外的行星又处于怎样的状态？我们正考虑将研究拓展至这一方向。”这番话委婉地流露了科研人员对系外行星大气科学的强烈关注。
太阳系探测动向，即将迎来密集任务年
2026年度，太阳系探测领域或将接连迎来重大事件。日本方面：（1）“隼鸟2号”探测器将于7月接近小行星“鸟船（Torifune）”，在观测的同时利用引力加速飞行。该探测器于2020年12月将小行星“龙宫”的样本安全送回地球后，延长任务继续航行；它将在2027年12月、2028年6月两次接近地球后，于2031年7月抵达小行星“1998KY26”。
探测水星的“美绪”号想象图（供图：JAXA）
（2）日欧联合水星探测计划“贝皮·科伦坡”的探测器，将于11月抵达水星。抵达后探测器将分离为两部分：欧洲的行星探测器“MPO”与JAXA的磁层探测器“美绪”号，分别开展探测。迄今为止，人类仅向水星发射过2颗美国探测器，本计划在解明水星磁场及内部结构等诸多谜团方面备受期待。
（3）旨在从火星卫星“火卫一（福波斯）”采样返回地球的“MMX”计划，其探测器目前计划于2026年度从地球出发。若任务成功，这将类全球首次实现火星与地球之间的往返飞行。但是计划搭载该探测器的日本国产大型运载火箭“H3”于2025年12月发射失败，其故障原因调查与改进方案的进展牵动各方目光。
（4）随着去年11月欧洲正式敲定日欧联合小行星探测计划“拉美西斯”号，相关准备工作正加速推进。该任务的探测目标，是将于2029年4月与地球近距离交会，最近距离仅3万2000公里的小行星“阿波菲斯”。这颗小行星曾被指存在撞击地球的风险，是一颗极具话题性的天体，同时从保护人类免受天体撞击的行星防御角度看，也备受瞩目。“拉美西斯”号将于2028年4月从地球发射，2029年2月抵达“阿波菲斯”。日本将为本次任务提供热红外相机、太阳电池板，以及发射任务所用的H3火箭。
探测接近地球的小行星阿波菲斯的“拉美西斯”号探测器想象图（供图：欧洲空间局）
当前海外地区关注度较高的，是由美国主导、日本亦参与其中的国际月球探测计划“阿尔忒弥斯”计划的最新进展。截至2月24日的信息显示，美国与加拿大的4名宇航员最快将于4月搭乘“猎户座”飞船，执行阿波罗计划以来时隔53年的首次载人绕月飞行任务。
由日本提供热红外相机的欧洲探测器“赫拉”号，将于12月飞抵小行星“迪迪莫斯”及其卫星“迪莫弗斯”。
除上述进展外，中国的消息也格外引人注目：与欧洲合作、用于探测太阳风与地球磁层相互作用的“微笑”号探测器，最快将于4月发射升空；小行星探测器“天问二号”，据悉将于夏季飞抵其目的地之一的“卡莫奥莱瓦”。该任务效仿“隼鸟”号、“隼鸟2”号，以实现小行星采样返回地球为目标；计划在月球南极区域着陆的“嫦娥七号”探测器，最快将于8月发射升空。
这些探测器的运用所带来的“工学”进展，总能成为振奋人心的新闻。而与之相对，基于探测及观测开展研究而获得“理学”新知，则需历经岁月，一步步扎实积累、沉淀。例如，前文提到的“晓”号对“超旋转”机制的解明，成果在探测器入轨4年半后才发表。阿波罗计划中采集的月球岩石样本，历经半个多世纪至今，仍保管在美国国家航空航天局（NASA）的设施中，并建立了一套科研人员样本分配机制。当下正在进行的探测，经过10年、20年的解析，将如何深化人类对宇宙的理解？我们不妨以长远的目光，静待教科书被不断改写的未来。
原文：草下健夫 JST Science Portal 编辑部
中文：JST客观日本编辑部
