把港大送上太空——空間研究實驗室(LSR)與香港的衞星與天體物理學

香港大學(The University of Hong Kong, HKU)綜合信息數據庫 · 04 科研模塊 本文檔案港大空間研究實驗室(Laboratory for Space Research, LSR)的創立背景、四大研究方向、已發射衞星、在軌及未來任務，以及與內地大學的合作生態。所有數字與來源均就地標註。

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港大空間研究實驗室(LSR)是港大唯一專注太空科學的跨學科平台，自 2016 年創立以來已主導發射香港史上首顆科學衞星、牽頭研發嫦娥七號國際載荷，並憑藉晚期恆星演化研究組躋身 SciVal 全球第八^※（口徑：SciVal 學科影響力指標，2025 年度數據）。

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# LSR 是哪一年、怎樣建起來的？

香港大學空間研究實驗室(Laboratory for Space Research, LSR)於 2016 年由天體物理學家、時任空間科學講座教授孫國(Sun Kwok)創立，掛靠理學院，定位為「自主且跨學科的研究實體」（據 LSR「Who We Are」頁^※）。孫國教授此前曾擔任港大理學院院長(2006–2016)，於卸任院長後轉任首屆 LSR 主任(2016–2018)。2018 年起， 昆廷·帕克(Quentin A. Parker)教授^※接任 LSR 主任；Parker 於 2015 年從澳大利亞天文台(AAO)及麥覺理大學調入港大，專攻行星狀星雲與晚期恆星演化。LSR 的現任成員分佈於理學院物理、地球科學及物理與天文學等部門，約 25 名研究人員（據 HKU 新聞稿 2019^※）。

同年（2018 年 10 月 15 日），LSR 在香港大學浙江研究院創新研究院（HKU-ZIRI，位於杭州臨安）設立姊妹實驗室，戰略投入 港幣 1,000 萬元^※，專注太空衞星任務研發，並與浙江大學微衞星研究組——內地最頂尖的微衞星研究團隊——正式簽署合作備忘錄（MoU 簽署日期：2018 年 12 月 1 日，據 HKU 新聞稿^※）。Parker 教授同步被聘為浙江大學客座教授。

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# 「我們是星塵」：孫國留給港大的科學遺產

創立 LSR 之前，孫國已是行星狀星雲與晚期恆星演化領域的國際權威，並長期擔任國際天文學聯合會(IAU)星際物質分部與生物天文學委員會的領導職務。他在港大最廣為人知的成果，是把「恆星如何製造有機分子」這個冷門課題，推成了關於生命起源的公共話題。

2011 年 10 月 26 日，孫國與博士研究員張泳(Yong Zhang)在《自然》(Nature)發表研究：瀰漫於全宇宙、長期被歸為「不明紅外發射特徵」(Unidentified Infrared Emission features, UIE)的物質，並非簡單的多環芳香烴分子，而是同時含有芳香環狀與脂肪鏈狀結構的複雜有機化合物，其化學結構之複雜堪比煤與石油（據 HKU 新聞稿 2011^※）。更反直覺的是，這些複雜有機物由恆星在接近真空、無生命參與的條件下於數週內合成，再被拋入星際空間。孫國當時的説法是：「恆星要製造複雜有機化合物毫無困難。理論上這不可能，但觀測上我們看着它發生。」（英文原文：「Our work has shown that stars have no problem making complex organic compounds under near-vacuum conditions. Theoretically, this is impossible, but observationally we can see it happening.」，據 同一新聞稿^※）

這項發現之所以被反覆引用，在於它接上了一條更大的因果鏈：太陽系早期，彗星與小行星的持續撞擊有可能把這類「星塵有機物」帶到地球，為生命出現提供原料。孫國由此成為「恆星合成有機分子」這一交叉領域的開拓者之一，也把港大的名字與「我們由星塵構成」的敍事綁在一起。LSR 的晚期恆星演化組能延續到今天的全球排名，學術根基正來自孫國這一代人打下的觀測與理論積累。

孫國把這套研究寫成了一條面向公眾的著作線。2011 年，他出版《宇宙中的有機物質》(Organic Matter in the Universe, Wiley)，這是天體化學這一新興前沿的首部專著，系統整理了太陽系、恆星、星際空間乃至遙遠星系中有機物的觀測證據；2013 年再出《星塵：生命的宇宙種子》(Stardust: The Cosmic Seeds of Life, Springer)，把「恆星製造有機分子—星際播撒—落到地球」這條線索寫成科普敍事（據 孫國著作目錄^※）。他還把天文學開成港大通識核心課程(Common Core)，並據此寫成教材《我們在宇宙中的位置》(Our Place in the Universe, Springer, 2017)——把「天文學如何一步步改變人類自我定位」講給非專業學生（據 Springer 圖書頁^※）。這條從《自然》論文到通識課堂的路徑，正是 LSR 後來重視公眾參與與學生培養的先聲；港大科研如何從實驗室走向更廣泛的社會影響，另見本站 科研產出概覽。孫國於 2018 年卸任 LSR 主任後返回加拿大，現掛靠不列顛哥倫比亞大學。

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# LSR 研究什麼？四大方向各有側重

LSR 的研究版圖涵蓋四個相互交叉的方向，與本站其他檔案中偏重傳染病與病毒學的科研旗艦敍事形成明顯互補——它不屬於科技部評定的國家重點實驗室體系（那一層架構見 institutes-and-labs.md），而是理學院自組、以太空為主軸的跨部門平台。

表內來源據 LSR 研究總覽頁^※與各子頁。

行星科學組的獨特之處在於實地樣本研究：研究人員赴柴達木盆地——被稱為「地球上最像火星的地方」——取樣，用紫外、可見光與紅外光譜儀分析礦物，以模擬火星宜居性評估（據 LSR 行星科學頁^※）；還涉及金星雷達遙感，探討金星是否曾有板塊運動，反推地球早期構造史。

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# 行星科學組在火星上找什麼？柴達木盆地的「地球版火星」

LSR 行星科學的一條主線，是把青藏高原北緣的柴達木盆地當成火星的天然實驗室。這裏乾旱、鹽鹼、強紫外、晝夜温差極端，地貌與礦物都與火星高度相似，是國際公認的火星類比區(Martian analogue site)。該組成員、地球科學系副教授約瑟夫·米哈爾斯基(Joseph Michalski)長期研究火星黏土礦物與古宜居性——他的團隊在柴達木西部發現了類似火星「腦狀地形(brain terrain)」的脊-槽地貌，以及英雄嶺一帶可類比火星「坡紋(slope streaks)」的斜坡條紋，為理解這些火星地貌的成因提供地球對照（據 Michalski 港大教研主頁^※與 LSR 行星科學頁^※）。

方法上，LSR 建起了自己的紫外-可見光-紅外光譜實驗室，把柴達木採回的樣本逐一測譜，比對火星軌道器與巡視器傳回的光譜特徵——目的是搞清火星地表富鐵鎂的蒙脱石類黏土是在什麼水化學條件下形成的，進而反推火星早期是否具備維持生命的環境。這種「先在地球最像火星的地方摸清規律、再去解讀火星數據」的路子，正好與前述天問三號「尋找火星生物標誌」的國家任務目標對接：港大既提供解讀樣本的方法學，也爭取分析真樣本的機會。行星科學組的另外兩位核心成員各有側重——李盛華(Sheng Hua Li)主攻光釋光測年與隕石，李文海(Man-hoi Lee)做系外行星與太陽系動力學，把「一顆行星如何形成、演化、能否宜居」的鏈條從太陽系延伸到系外。

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# 晚期恆星演化組為何能全球排第八？

LSR 的晚期恆星演化(Evolved Stars)研究組聚焦低到中等質量恆星（約 8 倍太陽質量以下）的最終演化階段——行星狀星雲階段：恆星核心收縮，驅動噴出物質被電離，形成壯觀的彩色星雲結構。據 LSR 晚期恆星演化頁^※，該組在 SciVal 學科影響力指標中全球排名第八。

該排名的核心支柱是 HASH 數據庫（Hong Kong/AAO/Strasbourg Hα Planetary Nebulae Research Platform，託管於 hashpn.space）：這是全球覆蓋最全的銀河系行星狀星雲綜合數據庫，功能涵蓋篩選、瀏覽、可視化與下載。據 同頁數據^※，數據庫現有 超過 1,140 名註冊用户，來自 超過 250 所大學與研究機構，覆蓋 68 個國家。

Parker 教授在行星狀星雲發現數量上超越歷史上任何一位天文學家，發表逾 571 篇論著（其中 278 篇經同行評審），累計引用 23,475+ 次,h 指數 71（據 2022 Gemini 獎報道^※）。

這份成績背後有一個不常見的合作模式：專業-業餘聯合(pro-am collaboration)。2022 年，Parker 與一支法國業餘天文學家團隊合作，憑藉十年間通過光譜逐一確認的 209 顆銀河系行星狀星雲（約佔 HASH 數據庫當時收錄 3,831 顆的 5%），榮獲法國天文學會 Le Prix Gemini 2022 獎^※。業餘愛好者用自制或小型望遠鏡在夜空裏篩出候選天體，專業團隊再用大望遠鏡的光譜把它們「坐實」為真正的行星狀星雲——這正是 HASH 數據庫存在的意義：它把散落全球的觀測、圖像與光譜匯成一個可篩選、可下載的統一平台，讓任何註冊用户都能站在同一份數據上繼續找。對一門「靠數量説話」的分支學科而言，一個開放數據庫本身就是競爭力，這也是晚期恆星演化組能長期維持全球排名的軟實力所在。

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# 高能天體物理：從費米氣泡到多信使天文學

LSR 高能天體物理方向由副主任蘇萌(Meng Su)主導。蘇萌是費米氣泡(Fermi Bubbles)的共同發現者之一——這對從銀河系中心向南北各延伸約 10 千秒差距(kpc)的巨型γ射線泡狀結構，於 2010 年通過費米γ射線太空望遠鏡數據首次發現——蘇萌繪製出了第一批清晰勾勒氣泡形狀的地圖。他與哈佛-史密松天體物理中心的 Douglas Finkbeiner、麻省理工的 Tracy Slatyer 三人，因此共獲高能天體物理領域頂獎之一——2014 年布魯諾·羅西獎(Bruno Rossi Prize)。費米氣泡被視為銀河系中心黑洞在數百萬年前遠比今日活躍的化石證據，蘇萌近年的研究轉向氣泡如何膨脹、釋放多少能量、內部高能粒子如何被加速。這條從純天體物理走向月面觀測的軌跡，也解釋了他為何會主導下文的月山月軌立方星任務。

除費米氣泡外，該組亦深度參與多信使天文學(multi-messenger astronomy)——即同時用電磁波、引力波、中微子、宇宙線等不同「信使」觀測同一天體事件。該組為 LIGO 引力波事件 GW170817（2017 年首次探測到的雙中子星併合）提供電磁對應體數據，並協助確認 IceCube 中微子事件 TXS 0506+056 對應的耀變體(blazar)來源（據 LSR 高能天體物理頁^※）。這兩起事件被視為多信使天文學的里程碑：前者讓人類第一次「同時看見與聽見」同一場宇宙碰撞，後者第一次把高能中微子追溯到具體天體。研究人員 Pablo Saz Parkinson 則專攻無射電脈衝星(radio-quiet pulsars)搜尋——這類只在γ射線波段發光、射電望遠鏡看不到的中子星，正是費米衞星數據的獨特獵物。

該組的觀測網橫跨多個波段與台站：費米γ射線太空望遠鏡掃描全天高能γ射線；HAWC（位於墨西哥、海拔約 4,100 米的高海拔水切倫科夫望遠鏡）是目前在役最靈敏的寬視場 TeV 級γ射線望遠鏡；XMM-Newton 與 Chandra 兩台 X 射線衞星則提供高分辨的 X 射線成像與能譜。把不同能段、不同信使的數據拼在一起，正是蘇萌一組從費米氣泡走向月軌探測、始終貫穿的方法論——用盡可能多的「信使」逼近同一個物理真相。

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# 港大有自己的衞星嗎？「龍蝦眼」的故事

有。2020 年 7 月 25 日，由南京大學與港大 LSR 聯合主導的「龍蝦眼 X 射線微衞星」(NJU-HKU No.1)搭乘長征四號乙運載火箭從太原衞星發射中心成功發射，初步信號接收確認入軌（據 LSR 官方公告^※）。這是港大史上首顆參與主導的科學衞星，也是全球首顆裝備「龍蝦眼」聚焦式 X 射線成像技術的在軌空間探索衞星。

「龍蝦眼」技術因模仿龍蝦複眼的反射聚焦原理而得名，早在 1970 年代已有理論構想，其「大視場、小體積、輕重量、易組裝」特點使其尤為適合微衞星應用。衞星的主要科學目標包括：驗證超大視場 X 射線成像能力、搜尋近鄰大質量星系團中的暗物質信號（特別是假想中的「惰性中微子」sterile neutrino），以及研究熱星系際氣體、彗星與太陽風-磁層相互作用。

合作機構除南京大學與港大 LSR 外，還包括中國航天科技集團第五研究院五〇八研究所(CASC 508)及上海 ASES 航天技術公司（據 phys.org 報道^※）。

# 「龍蝦眼」後來去了哪裏？從微衞星到愛因斯坦探針

2020 年這顆微衞星更像一次在軌技術驗證，而非終點。此後數年，「龍蝦眼」聚焦式 X 射線成像迅速從演示走向大科學裝置，構成一條清晰的技術譜系：

• 2022 年 7 月 27 日，中科院「龍蝦眼 X 射線成像衞星」(LEIA)搭載 SATech-01 衞星發射，作為愛因斯坦探針寬視場望遠鏡的先導驗證載荷，單模塊視場達約 346 平方度，採用 36 片微孔陣列光學(Micro-Pore Optics)聚焦 X 射線光子（據 LEIA 條目^※）。
• 2024 年 1 月 9 日，中科院聯合歐洲空間局(ESA)與德國馬普地外物理研究所發射愛因斯坦探針(Einstein Probe)衞星，其寬視場 X 射線望遠鏡由 12 個龍蝦眼模塊拼成，總視場約 3,600 平方度，專門捕捉超新星激波暴、潮汐撕裂、γ射線暴 X 射線餘輝等瞬變高能事件（據 ESA 愛因斯坦探針資料^※）。

也就是説，港大與南京大學 2020 年主導的那顆小衞星，驗證的正是後來被 LEIA、愛因斯坦探針放大到大視場巡天尺度的同一套光學思路。這條從港校微衞星到國家級、國際級 X 射線天文台的路徑，是 LSR「以小博大」策略的一個註腳——先用低成本載荷搶下技術首發，再讓成熟版本進入國家任務序列。

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# 接下來：月球、火星還有什麼？

LSR 的下一步已不止衞星驗證，而是正式踏入國家航天任務序列。

數據據 LSR 現行任務規劃頁^※與 LSR 嫦娥七號專報^※。ILO-C 望遠鏡飛行模型測試已於 2025 年底完成，並於 2025 年底完成整合上載荷平台。嫦娥七號本體計劃 2026 年擇機發射，由着陸器、軌道器、巡視器、飛躍器與中繼星「四器一星」組成，落區選在月球南緯 85 度以上的南極-艾特肯盆地，飛躍器將首次跳進永久陰影坑搜尋水冰（據 新華社嫦娥七號任務解讀^※）。搭車其上的 ILO-C 有望在一個月球日（約地球 14 天）內持續工作，從月面回望銀河平面。天問三號一側，國家航天局公佈的口徑為 2028 年前後分兩次發射、2031 年前後把火星樣本送回地球，核心科學目標是尋找火星生命的生物標誌（據 人民網天問三號國際合作報道^※）。

# ILO-C 與港大的「月面天文台」野心

嫦娥七號上那台 ILO-C，全稱國際月球天文台-中國(International Lunar Observatory-China)，是一台小型寬視場光學望遠鏡，任務是從月面回望、拍攝銀河系與銀心——這將是人類首次在月球表面做原位天文觀測，也是港大首次以平等夥伴身份參與登月任務載荷。它的合作方是總部設於夏威夷的國際月球天文台協會(ILOA)，由創辦人斯蒂夫·杜斯特(Steve Durst)長期推動「從月球做天文」的構想。據 港大 2024 年新聞稿^※，雙方於 2024 年 5 月 16 日先簽意向書、6 月 14 日在北京正式簽署合作備忘錄，中科院國家天文台(NAOC)與泰國國家天文研究所(NARIT)作為觀察方參與。Parker 教授的説法是：「港大與 LSR 非常自豪能以平等夥伴身份，與 ILOA 共同參與這項服務於科學與教育的登月任務。」（據 同一新聞稿^※）

值得注意的是，ILO-C 的資金主要由 LSR 自籌，而非國家任務撥款——這延續了港大在龍蝦眼衞星上的同一套「以小博大」邏輯：不必等國家立項，先用一台低成本科學載荷搶下「月面天文觀測首發」的位置。若 2026 年着陸順利，這台望遠鏡將把「香港製造的儀器在月球上工作」從口號變成事實。

# 「月山」是什麼？港大想在月軌看「月閃」

上表中的 12U 立方衞星月球軌道任務，港大給了它一個正式名字——「月山」(MoonFlash)。據 香港《英文虎報》報道^※，「月山」瞄準 2028 年前發射，若成功將是香港主導的首個環月探測器，用以填補「專用環月觀測」的空白。它要觀測的「月閃」(lunar flash)，指微隕石以每秒數十公里的超高速撞擊月面時迸出的短暫閃光——月球沒有大氣層緩衝，撞擊直接、閃光清晰，正好成為量度地月空間微隕石流量的天然探針。據同一報道，探測器的光學望遠鏡與航天器設計均在香港本地完成，具體制造與測試再交由多家內地機構合作。LSR 副主任蘇萌把未來五年形容為香港太空科學界「令人振奮且深具變革意義」的窗口期（英文原文：「exciting and transformative」，據 Global Times 報道^※）。「月山」的科學意義不止於學術：搞清微隕石撞擊的頻度與能量，直接關係到未來月球基地與載人活動的選址安全，這也是港大把它與嫦娥七號、天問三號並列為「三大在研任務」的原因。

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# LSR 如何打通內地天文資源？

2019 年 3 月,LSR 與中國科學院國家天文台(NAOC)正式簽署合作備忘錄，實現了港大天文學界對內地全部地面台站及中方通過國際協定可訪問台站的開放共享——這是香港天文學家首次獲此資格（據 HKU 新聞稿 2019^※）。該協議惠及港大及香港各大學約 60 名活躍天文研究人員。同次訪問中，港大還獲邀加入國際三十米望遠鏡(TMT)聯盟、正式成為上海空間科學聯合創新中心(JICSS)成員，並與北京空間機電研究所(BISME)達成衞星研發支援協議。

Parker 教授表示：「這對香港科學家和天文學家而言是一項高度重要的積極發展，也體現了我們開放、協作的方式。」（英文原文：「This is a highly significant, positive development for HK scientists and astronomers and demonstrates our open-handed, collaborative approach.」，據 港大新聞稿^※）

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# 杭州的姊妹實驗室：港大為何押注微衞星？

港大沒有火箭、沒有衞星總裝廠，要真正把東西送上天，靠的是一套「借船出海」的合作架構，而杭州臨安的 HKU-ZIRI 姊妹實驗室是這套架構的支點。2018 年 10 月，LSR 在香港大學浙江研究院創新研究院設立這間專注衞星任務研發的實驗室，投入港幣 1,000 萬元，並與浙江大學微衞星研究中心簽署合作備忘錄——後者是內地在微/納衞星領域最資深的團隊之一（據 港大 2018 新聞稿^※）。兩年後 2020 年那顆龍蝦眼微衞星能成功入軌，靠的正是這條把港大的科學載荷接進內地衞星平台與發射資源的通道。

為什麼是微衞星，而不是大衞星？答案是成本與速度。傳統大型科學衞星動輒數億、研製週期十年計，港大既無此預算也等不起；微衞星（乃至立方衞星）體積小、造價低、迭代快，一台低成本載荷就能先把一項技術送上軌道驗證，成功了再推動成熟版本進國家任務序列。龍蝦眼從 2020 年港大微衞星，到 2022 年 LEIA、2024 年愛因斯坦探針的技術譜系，正是這一策略的最佳註腳。港大反覆自陳的定位是「以小博大」：不與國家隊拼體量，而是用靈活的科學載荷搶技術首發、開自己的研究議題。這種把有限資源押在「小而快」上的取捨，也解釋了 LSR 為何同時鋪開龍蝦眼、ILO-C、月山三條線——每一條都是一次低成本的高槓杆下注。港大如何把科研成果進一步轉化為產業與產出，可參見本站 技術轉移與衍生公司檔案。

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# 港大之外，誰也在做太空？香港的兩條路徑

談 LSR 常有一個誤解：香港的太空科研就是港大。其實香港高校裏，香港理工大學(PolyU)才是最早、也最頻繁把硬件送上天的一家，兩校走的是兩條互補的路徑——港大偏「科學載荷+天體物理」，理大偏「精密儀器+工程裝置」。理清這條分工，才看得懂 LSR 在香港太空版圖裏的位置。

據 理大「勵學利民」太空專題^※，理大團隊研製的相機指向系統先後用於 2013 年嫦娥三號與 2019 年嫦娥四號（監視月球車「玉兔」），是首件被國家探月任務採用的港產太空科學儀器；其火星相機（落火狀態監視相機）隨 2021 年天問一號着陸火星，表取採樣執行裝置則支撐了 2020 年嫦娥五號的月面自動採樣（據 新浪轉發理大消息^※）。相較之下，港大 LSR 送上天的多是「能自己出科學數據」的望遠鏡與探測器，而非任務本體的機械部件。兩條路徑並不競爭：理大保障國家任務的關鍵硬件按時可靠交付，港大則用低成本科學載荷開自己的研究議題——香港這座沒有航天工業基座的城市，靠的正是這種「各擅其長」的拼圖。港大自身的科研機構版圖與國家重點實驗室體系，另見本站 港大科研機構檔案。

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# 一張表看懂 LSR 的關鍵時間線

各行事實與出處均見前文對應小節。

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# 小結與查無

• 已穩妥配源:LSR 創立年份、兩任主任及背景、晚期恆星演化全球第八(SciVal)、HASH 數據庫用户規模、龍蝦眼衞星發射時間與技術、嫦娥七號/天問三號/月球立方衞星任務資金與時間線、內地天文設施開放協議。
• 謹慎處理：「全球第八」採用 SciVal 口徑，非所有排名系統通用；帕克教授引文數據以 LSR 官網為準，與第三方數據庫可能有出入；龍蝦眼衞星仍處於數據驗證階段，詳細科學成果尚待發表。
• 查無:LSR 年度總研究經費來源明細（無單一官方彙總數字）；蘇萌教授在 LSR 的現任職位於本文截稿前官網描述有所調整，僅按 LSR 官網研究頁及 2018 年新聞稿記錄其副主任身份與學術貢獻。

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