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　　繼2003年雙星計(jì)劃之后，中國科學(xué)院與歐洲空間局6月4日聯(lián)合公布了新遴選出的中歐聯(lián)合空間科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃——

　　“1、2、3，茄子！”地球微微一笑，留下“倩影”。

　　這不是夢話。6月4日，一項(xiàng)英文簡稱為“微笑”（SMILE）的衛(wèi)星任務(wù)由中國科學(xué)院與歐洲空間局聯(lián)合發(fā)布，其科學(xué)目標(biāo)之一是為整個(gè)地球空間拍照。

　　SMILE計(jì)劃的全稱是“太陽風(fēng)—磁層相互作用全景成像衛(wèi)星計(jì)劃”。這是中歐雙方繼2003年地球空間雙星探測計(jì)劃（雙星計(jì)劃）合作之后的又一大型聯(lián)合空間科學(xué)探測項(xiàng)目。其科學(xué)創(chuàng)新性和重大意義在13個(gè)中歐聯(lián)合征集的競爭項(xiàng)目中脫穎而出。

　　此次項(xiàng)目的中方首席科學(xué)家、中科院國家空間科學(xué)中心（以下簡稱空間中心）空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王赤在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，本次衛(wèi)星計(jì)劃由空間中心和歐空局雙方科學(xué)家共同提出，是雙方科學(xué)家開展深度國際合作的一個(gè)全新的高度，將樹起人類探索地球空間新的豐碑。

　　記者了解到，歐空局?jǐn)M支持5300萬歐元，中方給予大致同等強(qiáng)度的支持。衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間預(yù)期在2021年，運(yùn)行壽命為3年。

　　給地球空間拍個(gè)“全身照”

　　長期以來，科學(xué)家們都在研究太陽風(fēng)的能量和物質(zhì)是如何傳遞到地球空間的，怎樣規(guī)避或減輕太陽風(fēng)對人類活動的影響。最近，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)布的2014~2033年發(fā)展路線圖還將其列為重點(diǎn)方向之一。

　　“地球磁層就像保護(hù)罩一樣，保護(hù)著空間基礎(chǔ)設(shè)施，如衛(wèi)星等。”王赤說。每一次太陽風(fēng)吹來，磁層就會被壓縮，如果太陽風(fēng)動壓較強(qiáng)，磁層頂被壓得過低，本處于保護(hù)罩內(nèi)的衛(wèi)星很可能會直接暴露于太陽風(fēng)之中。

　　自1957年世界第一顆人造衛(wèi)星上天，人類就開始對地球空間輻射帶進(jìn)行探索?！癝MILE計(jì)劃超越了以前和現(xiàn)在的地球空間探測衛(wèi)星計(jì)劃?！庇R斯特大學(xué)教授Steve Sembay表示，以往的衛(wèi)星計(jì)劃只提供日側(cè)磁層物理現(xiàn)象的點(diǎn)觀測，不能提供描述全球太陽風(fēng)—磁層相互作用的日側(cè)動力過程的多尺度三維圖像。

　　“這就好比給人照相的時(shí)候，只探測了耳朵、肩膀的部分特征，卻沒能拍一張全身像?！蓖醭嗾f。SMILE將首次實(shí)現(xiàn)對地球磁層的整體成像觀測，揭示磁層大尺度結(jié)構(gòu)及其對太陽風(fēng)擾動的響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)對極光日側(cè)和夜側(cè)的同時(shí)成像，了解空間天氣變化的宏觀驅(qū)動控制因素；揭示太陽風(fēng)—磁層—電離層的整體聯(lián)系和因果關(guān)系。“該計(jì)劃將對我們了解太陽活動對地球等離子體環(huán)境和空間天氣的影響具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值?！彼a(bǔ)充說。

　　中歐雙方分配均衡

　　在空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，有一張?zhí)厥獾臄?shù)據(jù)模擬圖。圖片中兩個(gè)極區(qū)因?yàn)榈厍蚋邔哟髿獬煞峙c太陽風(fēng)粒子碰撞產(chǎn)生了兩個(gè)紅色圓點(diǎn)。而當(dāng)太陽風(fēng)稍強(qiáng)烈一些時(shí)，地球磁層頂就會與太陽風(fēng)碰撞出一條X射線增量的弧形，兩個(gè)圓點(diǎn)也會更亮。兩點(diǎn)一弧，就像地球抿嘴一笑?！斑@是我們對SMILE拍出來的地球空間的仿真圖像。”王赤說。

　　然而，要真實(shí)地拍出這樣的照片并不容易。為了完成既定科學(xué)目標(biāo)，此次衛(wèi)星項(xiàng)目共設(shè)置了四個(gè)載荷：由英國萊斯特大學(xué)牽頭完成軟X射線成像儀（SXI），用于觀測磁層大尺度結(jié)構(gòu)；由加拿大卡爾加里大學(xué)牽頭完成極光極紫外成像儀（UVI），實(shí)現(xiàn)日側(cè)和夜側(cè)的極光觀測；由中方牽頭完成離子分析儀（LIA）、磁強(qiáng)計(jì)（MAG），用于對太陽風(fēng)等粒子體和磁場的觀測等。

　　加拿大卡爾加里大學(xué)教授Eric Donovan表示，SMILE的極紫外成像儀具有更好的精度、更低的閾值和更好的太陽光抑制度。與X射線圖像一起，將實(shí)現(xiàn)地球空間研究的系統(tǒng)級的跨越發(fā)展。

　　此外，SMILE采用大橢圓軌道。王赤介紹，衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，運(yùn)行速度慢，停留時(shí)間較長，初步估計(jì)80%的時(shí)間可用于觀測，余下的20%的時(shí)間用于數(shù)據(jù)傳輸。

　　此次任務(wù)中，歐方擬支持5300萬歐元，中方支持強(qiáng)度大致相同?！爸袣W雙方的分配是均衡的。這些經(jīng)費(fèi)將用于研制衛(wèi)星、有效載荷、火箭發(fā)射以及數(shù)據(jù)接收站、有效載荷運(yùn)行中心等地面支撐系統(tǒng)建設(shè)?！蓖醭嗾f。

　　風(fēng)險(xiǎn)可控信心百倍

　　在通往偉大發(fā)現(xiàn)和偉大突破的科學(xué)探索道路上，風(fēng)險(xiǎn)總是在所難免。對于這次科學(xué)衛(wèi)星項(xiàng)目，王赤表示，有風(fēng)險(xiǎn)但可控。

　　記者了解到，項(xiàng)目公布后隨即會進(jìn)入預(yù)研?！拔覀冇袃赡甑臅r(shí)間進(jìn)行方案研究?！蓖醭嗾f，接下來還要進(jìn)一步論證軌道是否最優(yōu)、儀器具體怎么研制、是否還有關(guān)鍵技術(shù)需要突破、如何定標(biāo)和驗(yàn)證等。

　　方案研究完成后，項(xiàng)目將進(jìn)入工程實(shí)施階段，時(shí)間同樣是兩年，將進(jìn)行項(xiàng)目的初樣和正樣階段的工作?！霸?021年前，我們在地面支撐和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)方面還有很多事要做?！蓖醭嗾f。

　　在他看來，未來5年里，項(xiàng)目主要面臨兩方面的風(fēng)險(xiǎn)。“這是人類第一次對地球磁層進(jìn)行整體成像，我們沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒?！绷硗猓擁?xiàng)目的國際合作中，中方主要的參與單位是中科院國家空間科學(xué)中心和國家海洋局中國極地研究中心，外方則包括英國倫敦大學(xué)學(xué)院、萊斯特大學(xué)、倫敦帝國大學(xué)等7家科研機(jī)構(gòu)的科研人員。“國際參加單位多，而且文化存在差異，在管理和協(xié)調(diào)上，我們也面臨挑戰(zhàn)。”

　　“但我們很有信心。”王赤表示，科學(xué)家在前期已做了大量仿真實(shí)驗(yàn)，且無論是X射線成像觀測技術(shù)、極光觀測技術(shù)還是磁場監(jiān)測技術(shù)，都已經(jīng)有了比較成熟的技術(shù)基礎(chǔ)。不僅如此，中科院、歐空局等航天管理機(jī)構(gòu)對該項(xiàng)目的大力支持，也讓科學(xué)家們信心十足。

　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2015-06-09 第1版 要聞)