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空间科学舞台上的中国“星”
2018年12月25日 来源: 科学网

    1970年,东方红一号带着全国人民的期待奔向太空。那是我国成功发射的第一颗人造卫星,也是中国科学院在空间科技领域初显身手。


    2000年前后,中科院的科学家们提出并完成了我国第一个空间科学卫星计划——地球空间双星探测计划。中国航天事业的宏图上,增加了科学的颜色。


    此后,中国航天经历了空间科学卫星发射空白的十年。中科院的科学家们再次发出呼声:“中国航天事业发展不平衡,空间科学待‘上位’。”这一呼声最终促成了我国首个大型空间科学实验系列卫星计划——中科院空间科学先导专项(一期)。


    今年,空间科学实验系列卫星入选中科院改革开放40年的40项标志性重大科技成果。


    “这项成果的入选,表明中科院在第一颗人造卫星之后,再次回到了我国空间科学领域的领导者地位上,也为我们今后继续高举空间科学大旗,引导我国空间科学事业取得更大成绩树立了信心。”中国科学院空间科学先导专项一期负责人、中国科学院国家空间科学中心前主任吴季在接受《中国科学报》记者采访时说。


    光芒不只属于一个人


    2015年12月,戈壁滩正值最严寒的冬季。17日早晨8点,长征二号丁运载火箭,载着我国空间科学实验系列卫星的首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”号,划破依然缀满繁星的深蓝色天空。


    3天后,12月20日8点45分,中科院遥感与数字地球所所属中国遥感卫星地面站喀什站成功跟踪、接收到暗物质粒子探测卫星首轨X频段下行数据,暗物质粒子探测卫星与地球的数据传输链路正式开通。


    这段历史已经深深地刻在暗物质卫星首席科学家、中科院紫金山天文台副台长常进的记忆里。就在今年12月17日,他和暗物质卫星科学家团队一起,为这颗卫星庆祝了三周岁的生日。


    “3年了,卫星已经到达设计寿命,但我们一点都不能放松。”常进告诉《中国科学报》记者。


    每天,科学家们都要给卫星做体检,确保运行安全,收集更多数据。


    “这3年来,暗物质卫星探测到了56亿个高能粒子,已经得到了与科学目标相关的数据。”常进说。


    目前,暗物质卫星已经成功获取国际上最高精度的电子宇宙射线能谱,并首次发现宇宙高能电子TeV拐点及其TeV以上的精细结构。


    “更多的数据、更好的成果还在后面。”常进说。


    在回想与展望中,常进感慨,这些成就“不是一个人的光芒,而是中国空间科学几代人奋斗的结果”。“曾经,中国空间科学的发展与美国、日本等国家有较大差别,改革开放以后,国家发展了,中科院也抓住了发展的机遇,让一大批科学家相信,在我国搞空间科学是有希望的。”常进说。


    为中国空间科学提升国际地位


    自2011年开始,中科院国家空间科学中心牵头、院内外众多单位协同参与实施中科院空间科学战略性先导科技专项,通过自主和国际合作科学卫星计划,在基础科学前沿领域实现一系列重大突破,并带动空间技术发展。


    在暗物质卫星成功发射后的第二年,2016年4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”发射成功,完成19项科学实验,取得一批重要研究成果。


    2016年8月16日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射,在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态等三大科学目标。


    2017年6月15日,我国首颗硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”成功发射,在国际首次发现双中子星并合产生引力波联合观测成果中发挥重要作用。


    中科院副院长相里斌曾在《发展空间科学 建设航天强国》一文中写道:“空间科学(一期)专项的实施,凝聚和造就了一支从事空间科学研究的创新队伍,提升了我国空间科学在国际上的地位,形成了国家有关部门和社会各界发展空间科学的共识。”


    接二连三的成功,让人们不禁为中国空间科学领域“突然诞生”的辉煌而感慨。而作为这一系列卫星最主要的规划者、实施过程的组织者,吴季深知,台上一分钟,台下十年功,看似“突然”的辉煌,得益于改革开放四十年的积蓄和攀登。


    “改革开放之前,由于国家经济实力的约束,有限的投入主要用以满足国家安全需求和国民经济发展的急需领域,空间科学实验只能得到一些搭载飞行实验的机会,如在实践系列卫星,以及返回式卫星上搭载一些实验。改革开放以后,特别是2000年以后,我们终于得到了推动空间科学系列卫星发展的机会,先后实施了地球空间双星探测计划和中科院空间科学先导专项。”吴季说。


    让中国空间科学持续发展


    空间科学先导专项一期的实施,为我国空间科学的后续发展储备了经验。


    “在规划阶段,我们注重瞄准重大科学前沿;在项目建议和遴选阶段,我们坚持‘自下而上’的建议书提出原则,和科学目标的重大性和带动性两个最重要的遴选原则;在项目研制阶段,我们制定了确保首席科学家一票否决权的‘工程两总+首席科学家’领导体制;在卫星运行阶段,我们针对每颗卫星的特点,认真制定数据政策,确保首席科学家团队数据专有期和数据开放;目前,我们还在认真抓科学产出的评估工作。”吴季说。


    随着空间科学先导专项(一期)系列卫星的研制和发射任务陆续完成,今年7月,中科院又启动了空间科学先导专项(二期),部署了未来五年内将发射的四项科学卫星工程任务。


    “空间科学(二期)”先导专项负责人、中科院国家空间科学中心主任王赤介绍,在空间科学先导专项一期取得重大科学成果后,专项二期瞄准宇宙和生命起源与演化、太阳系与人类的关系两大科学前沿,在时域天文学、太阳磁场与爆发的关系、太阳风-磁层相互作用规律、引力波电磁对应体等方向开展卫星研制。此外,专项还部署了一批概念研究、预先研究、背景型号、科学卫星任务规划与数据分析等项目。


    “专项将聚集国内优秀科学家和工程团队,持续探索浩瀚宇宙未知的奥秘,通过自主创新和国际合作实现科学上的重大突破,并带动相关技术领域的跨越式发展。”王赤说。


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