我國第一個空間科學探測計劃——“地球空間雙星探測計劃”已進入倒計時階段。該計劃的首席科學家、中科院院士劉振興近日透露,“雙星計劃”中衛星、火箭、發射、運作等各項關鍵技術取得重大突破,雙星中的第一顆衛星將於今年12月升空,半年後第二顆星升空。
兩顆衛星將運作于目前國際上地球空間探測衛星尚未覆蓋的極地和赤道區域,並和歐洲空間局最重要的探測計劃——“星簇計劃二”的四顆星相互配合,形成人類歷史上第一次對地球空間的六點立體探測。
地球空間,是指各種衛星、載人航太、太空梭與空間站的飛行區域,也是目前人類開發利用太空資源、從事太空科學試驗、進行太空軍事進攻與防禦的主要活動領域。劉振興比喻説:“現代戰爭的耳朵和眼睛,都躲在地球空間裏。”地球空間也是危害人類活動與生存環境的空間災害天氣的直接發生地。
自1957年10月人造衛星第一次成功發射以來,人類對地球空間的探詢就從未間斷。科學家們把地球空間稱為繼陸地、海洋和大氣層之外,與人類活動息息相關的“第四領域”。
地球空間在太陽活動的影響下,經常處於劇烈的擾動狀態,科學家將這些擾動統稱為“地球空間暴”,主要是磁層亞暴、磁暴、磁層粒子暴、電離層暴和熱層暴,它們就好比颳風下雨一樣,是最主要的空間災害天氣。
地球空間暴是産生航太器故障、威脅宇航員安全、導致通信中斷和影響導航與定位精度的主要原因。迄今已發生的6000多起衛星故障中,大約40%是由空間環境異常引起的。現代及未來的空間戰與資訊戰,也離不開對地球空間天氣和環境的了解和預測。由於衛星觀測手段的限制,地球空間暴産生規律之謎還沒有解開,並一直是地球空間物理學中爭論最多、最具有挑戰性的前沿領域之一。
世界上有實力的空間強國都把目光投向解開地球空間暴之謎。美俄日等國已先後發射了數顆空間探測衛星。20世紀90年代,國際上推出國際日地物理計劃(ISTP),強調展開空前的國際合作,將日地系統作為一個統一的整體,進行多顆衛星協同探測。
國際空間界認為,ISTP中進行協同探測的衛星在空間分佈上仍存在一定的局限性:無法對近地赤道區以及近地極地區進行有效的探測,但這兩個地區電磁場以及能量粒子的時空變化恰恰對磁層空間暴將産生極大的影響。
劉振興院士説,我國是一個空間大國,但還不是一個空間強國。雖然我國在空間運載方面已進入國際先進行列,但空間探測技術與發達國家相比還有相當大的差距,這已經成為限制我國空間科學、空間技術和空間應用發展的主要因素之一。
1997年初,根據ISTP衛星在空間分佈存在的局限性和國家技術進步的需求,劉振興為首的一批國內空間物理學專家組提出了“雙星計劃”,並於2002年4月正式被國務院通過立項。
“雙星計劃”提出後幾個月,歐洲空間局科學項目部主任就親自率領一支10人的隊伍,訪問劉振興院士所在的中科院空間科學與應用研究中心。這批空間探測領域的專家們認為,“雙星計劃”對歐洲空間局正在實施的最為重要的磁層探測計劃“星簇計劃”水準的提高至關重要。
談起“雙星計劃”,年近古稀的劉振興院士充滿了自豪,他説,“雙星計劃”一提出就引起了國際空間界的響應。通過和歐洲空間局的合作,我們不但可以獲得大量的衛星探測數據,提高我國空間物理研究的創新能力,還提高了我國在國際空間科學界的地位和影響,並能為我國培養一批年輕、高水準的科技隊伍。參加“雙星計劃”的科技人員80%都在45歲以下。(劉世昕)
中國青年報 2003年3月26日