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中国规划5颗新科学卫星 有望取得重大创新突破

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摘要:中国计划在未来5年左右研制并发射5颗新的科学卫星,有望在空间科学、技术和应用方面取得一系列重大创新突破。专家表示,空间科学卫星是人类认知自然取得重大突破最重要和最直接的手段之一,对宇宙的探索和研究可使中国在基础科学方面不断产出重大原创性成果,并将引领中国实现从航天大国到航天强国的跨越发展,为航天产业升级提供新的增长点。

中国规划5颗新科学卫星 有望取得重大创新突破

爱因斯坦探针卫星。

“十三五”科学卫星要探索什么?

中国科学院国家空间科学中心主任吴季透露,目前中科院已遴选出5个空间科学卫星项目,争取在2020年前后发射。这5个项目包括:中欧联合空间科学卫星任务太阳风-磁层相互作用全景成像卫星计划(SMILE)、磁层-电离层-热层耦合小卫星星座探测计划(MIT)、全球水循环观测卫星(WCOM)、爱因斯坦探针(EP)和先进天基太阳天文台(ASO-S)。

据介绍,太阳风-磁层相互作用全景成像卫星计划(SMILE),对人类进一步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。

磁层-电离层-热层耦合小卫星星座探测计划(MIT),对于深入理解影响空间天气的一些重要物理过程有着重要意义,与国际同领域的任务相比具有独特的切入点和创新思想。

全球水循环观测卫星(WCOM)将实现对地球系统中水的分布、传输与相变过程的机理及水循环系统的时空分布特征认识上的突破,揭示全球变化背景下水循环变化特征,深化理解水循环对全球变化的响应与反馈作用的科学规律。

爱因斯坦探针(EP)致力于发现和探测几乎所有尺度上的沉寂的黑洞;探测引力波爆发源的电磁波对应体并对其定位;系统性地开展大样本X射线源的时变巡天监测。

中国首颗太阳探测卫星——先进天基太阳天文台(ASO-S),将结束中国科学家一直使用国外太阳观测资料的局面。这颗卫星将观测并研究太阳耀斑和日冕物质抛射相互关系和形成规律、太阳耀斑爆发和日冕物质抛射与太阳磁场之间的因果关系,研究太阳爆发能量的传输机制及动力学特征等。它对重大灾害性空间天气事件的预报,将为中国空间环境保障做出重要贡献。

科学卫星体制创新释放中国航天发展活力

吴季说,中国自1970年4月发射第一颗人造卫星以来,应用卫星、载人航天和月球探测取得了巨大成就,在加强国防、普及应用和激励民众方面发挥了重要作用。

“但是限于历史、体制方面的原因,这些航天工程任务偏重于工程实现,在发现空间科学新知识、引发前沿技术变革、带动战略性新兴产业发展等方面还未达到预期要求,空间科学还未能在国家创新驱动发展战略中扮演重要角色。”吴季说。

据吴季介绍,为了弥补中国航天事业在空间科学和探索领域的短板,“十二五”期间,中科院在国务院批准实施的战略性先导科技专项中,将空间科学卫星计划作为其中最大的项目予以支持,为中国科学卫星系列的发展探索出了一条体制机制创新之路,确立了以科学目标重大性和带动性为核心的卫星计划遴选标准,创建了确保重大科学产出的科学卫星工程管理体制。

中国自去年以来,已经发射了暗物质卫星、实践十号卫星,今年还将发射量子卫星和硬X射线调制望远镜。“这一系列空间科学卫星与载人航天工程、月球与深空探测工程共同组成了互不替代且相互补充的空间科学发展布局。”吴季说。

这些动向引起了国际科学界的高度关注。全球顶级科技期刊《科学》和《自然》5年来近10次追踪报道中国空间科学卫星的重要进展,在暗物质卫星发射时报道称:“中国发射卫星加入探测暗物质的空间科学竞争行列”“暗物质卫星的发射开启了中国空间科学的新纪元”,极大地提升了中国空间科学的国际影响力。

“空间科学实验与探索 只有第一、没有第二 的内禀属性决定了每项空间科学计划都是非重复性的、非生产性的,包含了大量新需求、新思路、新设计、新材料和新工艺等。”吴季说。

中国空间科学仍需长远规划

据统计,美国国家航空航天局每年190亿美元预算中,50亿美元是用于研发科学卫星。欧洲空间局每年用于科学卫星的经费也有二三十亿欧元。自1957年人类发射第一颗卫星以来,有25位诺贝尔奖获得者是依靠科学卫星数据,其中有17位来自美国。

吴季说:“中国是航天大国,每年发射20多颗卫星,直到去年年底才发射了专门用于科学研究的卫星,这与中国的地位并不相称。”

吴季介绍,除了上述“十三五”的5个卫星计划,中科院也在为“十四五”科学卫星工程研制做准备,预计将在2017年前后从系外类地行星探测计划(STEP)、X射线时变与偏振探测(XTP)、太阳极轨望远镜计划(SPORT)和空间毫米波VLBI阵列(S-VLBI)这4个正在进行关键技术攻关的空间科学卫星项目中,择优遴选1至2个开展工程研制,在“十四五”期间发射。

《国家创新驱动发展战略纲要》提出,中国到2030年要跻身创新型国家前列,2050年建成世界科技创新强国,成为世界主要科学中心和创新高地。

他建议,应将科学卫星系列纳入体现国家战略意图的重大科技项目,通过长期可持续的发展,实现中国空间科技创新能力从“跟踪”为主向“并行”和“领跑”转变,“让中国人为人类创造新的知识。”

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