中国科学院国家天文台正以观察员的身份，参与下一代大型望远镜计划——国际三十米望远镜项目（TMT）。TMT作为首个新一代地面光学望远镜，核心技术是可以做成30米口径的拼接镜面主镜。巨大的镜面使TMT集光面积达到当今最大地基光学望远镜的9倍，图像清晰度提高3倍。中国科学院国家天文台台长严俊表示，加入TMT将为中国天文界做出重大发现、进行科学前沿研究和发展先进技术提供不可或缺的机会。
现在，国际合作已以成为世界天文观测的主流方式，欧洲、南非和澳大利亚的天文观测人员就在在实施“4 Pi Sky”国际合作项目，目标是将这三地的天文望远镜连成一个观测网络，实现对星空的全面监测。
项目负责人、英国南安普敦大学天文学教授Rob Fender认为，过去的天文望远镜往往是单打独斗或仅形成局部网络，受地域限制，它们都只能观测星空的很小一部分，许多重要的天文事件可能因此未被发现，而该项目将连接欧洲的“LOFAR”低频阵列望远镜、南非的“MeeRkAT”厘米波射电望远镜和澳大利亚的“ASkAP”平方千米阵列射电望远镜，对整个天空进行协同观测。范围如此广阔的观测网将推动天文观测向前迈进一大步，有助于获得新的重要发现。
通过对太阳系的各个行星发射行星际探测器或卫星，并将“镜头”从地球指向浩渺的宇宙的深空探测活动，能使人类认识到地球环境的形成和演变，并解释太阳系、宇宙以及生命的起源、演变和现状，还将成为人类寻找新的生活家园的唯一手段。这一路途，尽管充满挑战和风险，尽管曾经遭遇失败，但其蕴含的重大意义，使人类探索的脚步永远不会停止。
4 和“好奇”号一起看宇宙
在我们的宇宙中，99%的可见物质（即不包括“传说”中的暗物质）是以什么状态存在的？
气态？液态？固态？都不对，是被称为物质第四态的“等离子体”。
平时我们所见的火，就是等离子体的一种表现形式。其实，如果仔细研究一下太阳系，我们对这个结论就不会惊讶：太阳系中，99.9%的物质都归于太阳，而灼热的太阳就是一团巨大的等离子体。
当绕原子核运动的电子获得足够的能量从原子中“逃离”出来，成为自由运动的电子时，物质就变成了一团带正电的原子核和带负电的电子组成的“离子浆”——等离子体。一般来说，将温度升高至数千、数十万度，或加大电压击穿分子时，都会产生等离子体。
在宇宙中，大部分发光的星球与太阳相似，内部有着极高的温度和压力，差不多都处于等离子态，只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才是我们在地球上常见的固态、液态和气态物质的天下。据印度天体物理学家沙哈的计算，99%的宇宙物质，即我们能看到的“满天星斗”，都是这种至今都颇为神秘的“等离子体”。而且有的科学家认为，大部分的所谓不明飞行物“UFO”，其实也是明亮的、有特殊形状并能快速移动的大气等离子体。
对这种宇宙中极平常、地球上却罕见的物质形态，科学家已经孜孜不倦地“追求”了几十年，因为超高温等离子体其实就是我们梦寐以求的最清洁而又取之不尽的能源——“人造太阳”核聚变的形态，但迄今为止，由于其形成条件对地球上的环境来说太过苛刻（例如，达到1亿度的高温），科学家始终处在“雾里看花”的阶段，无法破解这种物质形态的终极秘密，更不用说“人为控制”它的产生。
2012年8月，这一局面似乎有了转机。一个由英、美、德等多国家人员组成的国际研究小组利用一台直线加速器LCLS，首次对超高温等离子体进行了受控研究，实验结果却出人意料：它推翻了一个50年来被科学界广泛接受的等离子体内离子相互作用的模型。这是世界上首次对高温致密等离子体的进行详细属性分析的实验。研究人员用X射线射击超薄铝箔，就会生成密度极高的铝等离子体，如果改变X射线的光子能量，生成的等离子体的属性就会发生变化，在探测出这种变化的基础上，研究人员再用复杂的算法和计算机代码来模拟实验环境无法达到的超高温等离子体行为，构建出了不同以往的核聚变过程模型。
实验的关键在于LCLS——它为实验提供了精确的特需条件后，才能推断出正确的数据。而且，在此过程中，更多的“细节”也浮出水面：电子击出等离子体的高电荷原子需要多少能量，紧压在一起的原子会失去自主能力……研究小组领导、牛津大学教授Justin Wacker认为，从研究核聚变作为能源到理解恒星内部的运行机制，模型的修改都将产生难以预知的重要影响。
而科学家估计，到2025年以后，核聚变发电厂有可能投入运营，2050年前后，受控核聚变发电将广泛应用，而届时，大大小小的“满天星斗”也会如同在宇宙中一样，布满整个地球。
2012年8月6日，人类有史以来最为精密复杂的宇宙探测器“好奇”号历经9个月零10天，跨越5.6亿千米的距离，冲过惊心动魄的“恐怖7分钟”降落，终于成功登陆火星表面。“曾经人类迈出伟大的一小步，现在我迈出了6个轮子。”仅几分钟后，“好奇”号便已开始向地球传回火星表面的高分辨率画面，并发出这条让人忍俊不禁的微博。
形似一台越野车、重达900千克、携带10种“科学武器”的“好奇”号无疑就是一个“酷”毙了野外探险家，先进的核燃料动力足够让它在火星上至少“工作”两年，它能利用机械臂末端的钻头钻入岩石内部取样（这可是前无仅有的一项本领），有目标地进行探索、采集、化验、分析那里的客观环境和气候条件以及更为人们所关注的——寻找宇宙中另一种生命形式的存在，连美国总统Obama都半开玩笑半认真地说：“如果发现了火星人，一定要第一时间通知我，千万别管我是不是在睡觉。”
和“好奇”号一起耍“酷”的，还有坐在控制室中一位留着淡红色“莫西干人”发型、染上黄色星星的“潮爆”科学家——Bobak Ferdowsi，他的另类头型随着“好奇”号登陆火星的画面直播，也霎时蹿红了整个世界。“每次任务时，我都要改变一下发型。”一夜成名的Ferdowsi得意洋洋地摆出了十足的“摇滚明星”范儿。
美国现任航天局局长Charles Bolden本人就是一名资深宇航员，曾四次飞往太空。在他成长的年代，正值“阿波罗”号登月成功，宇航员成为男孩子们最向往的职业，“NASA”在他们心中，宛如科学“圣地”的标志，承载对未来的美好梦想，但如今，这一光芒已逐渐暗淡，Bolden对此也深有体会，他曾在参观一些学校，并询问有谁愿意长大后当宇航员时，过去的踊跃举手已变为应者寥寥。Bolden认为，要振兴美国的航天事业，必须吸引年轻一代，重塑航天局的声望。耗资25亿美元的“好奇”号项目被美国宇航局渲染成一部好莱坞大片，并给予众多的“有趣”插曲，就是激发人们强烈的兴趣，让整个世界更为广泛地理解到探索宇宙的价值，鼓励更多的年轻人投身航天事业。
而承载着人类智慧与决心的“好奇”号，即将展开漫漫的探索之路，创造另一星球——火星的历史。
5 “盖亚之眼”洞察三维宇宙
在天空晴好的夜晚，最敏锐的人眼最多能观测到大约2500颗星星，而“盖亚之眼”——世界上有史以来为太空计划建造的最大像素数码相机，安装在欧洲空间局研制的“盖亚”探测器上，拥有“十亿像素阵列”的超高灵敏度，可以对银河系及其周边“数以十亿”计的恒星进行亮度和光谱“巡天”。
这是一次前所未有的超大规模的恒星“调查活动”，最终将绘制出银河系的“三维”立体地图，并据此揭示宇宙星系的组成、结构、形成以及未来的演化。“盖亚”，希腊神话中的地球之神与众神之母，她将希望和福祉给予地球，地球上的生命才得以世世代代，生生不息，欧洲空间局以“盖亚”为这一探测器命名，显然意味深长。
预计“盖亚”探测器将于2013年发射，最终会运行在地球与太阳之间的引力平衡场“第二拉格朗日点”，“盖亚”在这里可以处在最稳定的状态，用其携带的两台望远镜观察天空，得到可观测到的每一颗恒星的详细物理特征，并对它们的光度、有效温度、引力以及元素组成进行数据分析。为了提高精度，探测器在运行过程中必须维持在-110℃的超低温。
其中，最为人们所关注的自然是得享盛名的“盖亚之眼”——可以灵敏探测到比肉眼可见暗数百万倍的恒星。它由106个电子耦合器件组成，每一片的大小相似于一张信用卡，厚度还不及一根头发丝。工程师们小心翼翼，在绝对无尘的工作车间将它们逐个拼接，主阵列的102块器件探测暗弱的星光，而其余4块则负责校验两台望远镜的成像质量。轻薄、高精，且对急剧温变环境有极强的耐受力和韧性，上述条件，使用碳化硅材料的“盖亚之眼”都恰当完美地逐一实现。
在预计整个五年的科学观测生涯中，“盖亚”探测器将一共对银河系内约1%的恒星进行观测，并延伸至宇宙边缘的遥远星系，主要包括银河系内的10亿颗恒星、上万个系外行星系统、50万颗遥远的类星体，获取高精度三维恒星分布图，具体形象地帮助我们了解银河系的组成以及宇宙的概貌。
现代宇宙学的主要方向之一，就是构建并描述一个完整的宇宙演化史，在人类越来越接近这一目标的征途中，急速更新换代的观测技术则成为发现奇迹的“催化剂”，本领高超的“盖亚之眼”无疑是其中的佼佼者。
就当“盖亚之眼”跃跃欲试地做准备工作之时，其他天文望远镜的精度和数据分析能力也在飞速提高。近日。凭借由“加拿大—法国—夏威夷天文望远镜”给出的观测数据，两颗极其遥远但又非常巨大的高光度超新星，被加拿大多伦多大学的天体物理学家确认，揭示出宇宙早期演化中极其重要的一步。
超新星是某些大质量恒星在“死亡”时经历的一种剧烈爆炸。由于光速的延迟，我们现在“看到”的爆炸光芒“发生”在宇宙的远古早期。例如，根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约137亿年。这两颗迄今发现的最古老超新星，据测算应是距今125亿年的“古董”，它们的爆炸时宇宙正值12亿年的“年少”时期，因此我们现时亲眼目睹这两颗古老超新星的死亡过程，正如论文合著者Jeff Cook所称，“讲述的是125亿年前宇宙在发生的事情。” 利用新的观测技术，Cook及其同事逐一发现了13颗遥远的超新星，而且一次比一次“古老”，如此对历史“回溯”下去，他们希望可以最终“看到”接近宇宙大爆炸那一刻的光芒——也就是宇宙的开端，“此次的观测成果展示了完成最终目标——回溯宇宙开始时间的可能性。”澳大利亚新南威尔士大学宇宙学家John Weber指出。
观察超新星的爆炸光芒已成为研究宇宙演化的重要工具，而“同位素”则是发现地球演化历史的好帮手。借助最先进的“热电离质谱检测法”，2012年11月，法国和丹麦研究人员日前在格陵兰岛发现了钕142同位素丰度较低的古老岩石，而此前该地区曾发现钕142同位素丰度过高的岩石，这种高低丰度，奇妙地支持了地球诞生初期是一片“岩浆海洋”的假说。有观点认为，地球形成于大约46亿年前，在其诞生后的数亿年间，地球上是一片“岩浆海洋”，此时，许多元素的同位素都会融入岩浆，它们在全球的分布应该是连续的，总体丰度也应大致相当。之后随着岩浆慢慢冷却结晶，地壳和大陆才随之出现。