科学卫星：中国航天劲吹创新之风

2015年12月17日8: 12，一颗名为“悟空”的暗物质粒子探测卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。中国科学院紫金山天文台研究员、暗物质粒子探测卫星首席科学家常进日前告诉《科学日报》:“目前，‘悟空’已经获得了6亿多高能粒子。分析这些粒子的能谱或空间分布可以深入研究与暗物质粒子和宇宙射线相关的科学问题。”

“悟空”的推出不仅使“暗物质”一词成为媒体的热词，也开启了中国空间科学探索的新时代。暗物质是一种不发光、不发射电磁波的物质，任何光学或电磁观测设备都无法直接“看到”。美国科学家在一份报告中列出了21世纪需要回答的11个科学问题，其中“什么是暗物质”排名第一。科学家估计，宇宙包含5%的普通物质，其中包括发光和反射材料，如星系、恒星和包括地球在内的行星，而剩余的95%是不可见的暗物质和暗能量。

悟空是一颗让中国科学界兴奋的卫星，并且有很高的期望。常进说，悟空在空中的工作轨道大约有500公里高，平均每天观测到500万个高能粒子。每天返回的数据量约为16G，相当于一部高清电影的数据量。地面上的100多名科学家正在分析数据。“悟空”是目前世界上最大的观测能量范围和世界领先的高能粒子探测器在空间和能量分辨率。其能量范围是国际“阿尔法磁谱仪”实验的10倍，探测器的能量分辨率比同类国际探测器高3倍以上。

今年3月17日，“悟空”成功完成了为期3个月的在轨测试任务，并成功交付给用户单位。在轨测试期间，卫星完成了所有既定测试项目，各项技术指标达到或超过预期。专家得了满分。

今年4月6日，普拉西斯-10微重力科学卫星从酒泉卫星发射中心再次飞入太空。这颗可回收卫星进行了19次实验，主要研究微重力和空间辐射下物质运动和生命运动的规律。在它返回地球之前，中国科学院传来了令人兴奋的消息:中国科学家通过10日的实践首次实现了小鼠胚胎在太空中的发育，并在世界上首次在地面上看到了清晰的小鼠胚胎在太空中发育的照片。此外，中国科学院力学研究所的研究人员还在卫星上成功进行了非金属材料的燃烧实验，为未来中国载人飞船的消防安全提供了科学依据。

在太空飞行了12天后，10号回收舱成功降落在内蒙古四子王旗的草原上。

两颗科学卫星在六个月内成功发射，这只是中国科学院空间科学试点项目的一部分。另外两颗卫星，量子科学实验卫星和硬X射线调制望远镜卫星，将在今年下半年相继发射。

“中国科学院在“十二五”末和“十三五”初开发的四颗科学卫星的连续发射，是中国科学院超前布局和长期研发的结果。”中国科学院国家空间科学中心主任吴吉表示，当中国科学院在2011年启动试点项目时，空间科学是第一个被选中的。中国科学院确立了以科学为指导、围绕国家需求生产产出、着眼长远的原则。经过近五年的准备、研发和实验，两颗科学卫星得以在去年底和今年上半年成功发射。"如果空间科学要取得重大突破，它必须提前制定计划。"吴吉对此深有感触。

科学卫星的发展给中国航天工业带来了一股创新之风。"暗物质卫星是一种以载荷为中心的综合结构设计."中国科技大学教授、暗物质卫星副设计者安琦表示，过去卫星被设计成一个平台，相当于一个容器，然后将有效载荷放入其中。此时，有效载荷只能灵活地适应集装箱。暗物质卫星是以有效载荷(探测器)为中心设计的。首先，有效载荷放置在中心，然后卫星的其他部分“嵌入”在有效载荷周围。这种设计使有效载荷达到1410千克，平台达到440千克，即3.2: 1。这个负载比在世界上是非常高的。

自从东方红一号卫星于1970年进入太空以来，中国已经发射了100多颗卫星。“但这些卫星大多是应用卫星，如遥感、通信和导航，而实际上很少用于支持基础科学的前沿探索。目前，中国的空间科学领域特别需要像悟空这样的基础科学卫星中国科学院重大任务局局长王跃超说。对此，导演吴季说:“我们不仅要成为空间知识的使用者，还要成为空间知识的创造者。中国应该成为一个有责任和义务的大国，为人类探索未知世界做出更多的贡献。”

自2010年以来，国际空间科学领域取得了一系列重大成就。美国太阳动力学观测卫星已经实现了迄今为止对太阳的最高分辨率的日冕和磁场观测。欧空局的罗塞塔卫星搭载的菲莱着陆器实现了人类首次在彗星上着陆。日本的隼鸟号卫星实现了人类探测器首次在月球外的小行星上着陆，并取样返回地球。为了弥补中国航天科学与探索事业的“短板”，在“十二五”期间，中国科学院将空间科学卫星计划作为试点项目中最大的项目予以支持。它不仅研制了四颗科学卫星，而且自下而上地招募和选择了面向“十三五”及以后的空间科学卫星任务，完成了对它们的国际演示，并在研究的基础上，编制了中国空间科学卫星“十三五”计划《2016-2030年空间科学规划研究报告》(以下简称《报告》)。

报告提出的战略目标是:到2030年，中国将通过一系列科学卫星计划和任务以及与“载人航天工程”相关的科学项目，在宇宙的形成和演化、外行星和地外生命的探索、太阳系的形成和演化、太阳活动及其对地球空间环境的影响等热点科学领域取得重大科学发现和突破，推动空间及相关高技术的跨越式发展。为了实现这一目标，报告提出了23个空间科学项目，包括“黑洞探测”项目、“天体脉冲”项目、“链式”项目和“火星探索”项目。预计到2030年总共将发射大约20颗科学卫星。

蓝图已经绘制好，未来正等着我们去实践。

(北京，5月4日，《科技日报》)