中欧联手给地球空间拍全身照,有风险但可控

作者: 倪思洁

来源: 中国科学报

发布日期: 2015-06-04 18:42:15

中欧联合空间科学卫星计划SMILE旨在对地球磁层进行整体成像观测,揭示太阳风—磁层—电离层的整体联系和因果关系,具有重要的科学意义和应用价值。该项目由中科院空间中心和欧空局共同提出,预计2021年发射,运行寿命3年。项目面临技术挑战和国际合作管理协调的考验,但科学家们对项目成功充满信心。

6月4日下午,中国科学院与欧洲空间局联合公布了新遴选出的中欧联合空间科学卫星计划——“太阳风—磁层相互作用全景成像卫星计划”(SMILE),是继2003年双星计划之后,中欧又一大型联合空间科学探测项目。

此次项目的中方首席科学家、中科院国家空间科学中心(简称中科院空间中心)空间天气学国家重点实验室主任王赤在接受《中国科学报》采访时表示,本次卫星计划由中科院空间中心和欧空局双方科学家共同提出,是双方科学家开展深度国际合作的一个全新的高度,将树起人类探索地球空间新的丰碑。卫星发射时间预期在2021年,运行寿命为3年。

长期以来,科学家们都在研究太阳风的能量和物质是如何传递到地球空间的,怎样规避或减轻太阳风对人类活动的影响。最近美国国家航空航天局(NASA)发布的2014—2033年发展路线图,还将其列为重点方向之一。自1957年世界第一颗人造卫星上天,人类就开始对地球空间辐射带进行探索。“SMILE计划超越了以前和现在的地球空间探测卫星计划。

”英国莱斯特大学教授Steve Sembay表示,以往的卫星计划只提供日侧磁层物理现象的点观测,不能提供描述全球太阳风—磁层相互作用的多尺度三维图像。“这就好比给人照相的时候,只探测了耳朵、肩膀的部分特征,却没能拍一张全身像。”王赤说。

他表示,SMILE将首次实现对地球磁层的整体成像观测,揭示磁层大尺度结构及其对太阳风扰动的响应;实现对极光日侧和夜侧的同时成像,了解空间天气变化的宏观驱动控制因素;揭示太阳风—磁层—电离层的整体联系和因果关系。“该计划将对我们了解太阳活动对地球等离子体环境和空间天气的影响具有重要的科学意义和应用价值。”王赤说。

空间天气学国家重点实验室里,有一张特殊的数据模拟图。

“这是我们对SMILE拍出来的地球空间的仿真图像。”王赤说。不过,要真实地拍出这样的照片并不容易。为了完成既定科学目标,此次卫星项目共设置了四个载荷:由英国莱斯特大学牵头完成软X-射线成像仪(SXI),用于观测磁层大尺度结构;由加拿大卡尔加里大学牵头完成极光极紫外成像仪(UVI),实现日侧和夜侧的极光观测;由中方牵头完成离子分析仪(LIA)、磁强计(MAG),用于对太阳风等粒子体和磁场的观测。

此次任务中,欧方拟支持5300万欧元,中方大致同等强度支持。“中欧双方的分配是均衡的。这些经费将用于研制卫星、有效载荷,火箭发射以及数据接收站、有效载荷运行中心等地面支撑系统建设。”王赤说。

在通往伟大发现和伟大突破的科学探索道路上,风险总是在所难免的。对于这次科学卫星项目,王赤表示,有风险但可控。记者了解到,项目公布后随即会进入预研。“我们有两年的时间进行方案研究。

”王赤说,接下来,还要进一步论证轨道是否最优,仪器具体怎么研制,是否还有关键技术需要突破,如何定标和验证。方案研究完成后,项目将进入工程实施阶段,时间同样是两年。将进行项目的初样和正样阶段的工作”王赤说。“在2021年前,我们在地面支撑和科学应用系统方面还有很多事要做。”王赤说。在王赤看来,未来的5年里,项目主要面临两方面的风险。“这是人类第一次对地球磁层进行整体成像,我们没有经验可以借鉴。

”王赤说。另一方面,该项目的国际合作中,中方主要的参与单位是中科院国家空间科学中心和国家海洋局中国极地研究中心,外方则包括英国伦敦大学学院、莱斯特大学、伦敦帝国大学等7家科研机构的科研人员。“国际参加单位多,而且文化存在差异,在管理和协调上,我们也面临挑战。”王赤说。不过,“我们很有信心。

”王赤表示,科学家们在前期已做了大量仿真实验,且无论在X射线成像观测技术、极光观测技术还是磁场监测技术,都已经有了比较成熟的技术基础。不仅如此,中科院、欧空局等航天管理机构对该项目的大力支持,也让科学家们信心十足。

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