微笑卫星：为地球磁层拍一张太空全景照

2026年5月19日，欧洲织女星-C火箭将中国和欧洲航天局联合研制的“微笑”卫星送入预定轨道，即远地点约12万千米、近地点约5000千米、倾角约 73°的的大倾角大椭圆轨道。在这一特殊运行轨道，“微笑”卫星80%的时间停留在高轨道区域，从而可以避开强辐射环境，保障设备稳定运行；同时便于卫星对地球空间磁层（简称地球磁层或磁层）关键区域进行长时间连续探测；而卫星在近地点轨道运行时，可快速将海量观测数据传回地面，确保数据不丢失。

“微笑”卫星工作示意图。

“微笑”卫星的全称是“太阳风-磁层-电离层链路探测器”（英文缩写为SMILE，即微笑）。它是中国与欧洲航天局首次开展的任务级深度合作空间科学探测任务，其核心目标是通过成像与原位探测相结合的方式，揭示太阳风与磁层相互作用的大尺度结构和动态过程，进而服务于空间天气的研究与精准预警工作，推动人类对近地空间环境的认知迈上新台阶。

“微笑”卫星全貌。

地球外围的磁层是抵御太阳风冲击的“保护罩”，为地球生命和人类科技筑牢第一道安全防线，但人类目前对地球外围的磁层与太阳风相互作用的全局图景了解十分有限，即在“微笑”卫星升空之前，人类对磁层的观测多呈现“碎片化”特征：要么专注于局部区域的细节观测，要么仅能捕捉到磁层与太阳风相互作用的片段画面，始终难以拼凑出完整的全局图景，这也成为制约空间物理研究和太空天气预警发展的重要瓶颈。

“微笑”卫星的主要使命的就是打破这一局限，实现“全局观测+同步探测”的双重突破。该卫星升空后，可凭借所携带的独特探测设备，首次为人类捕捉这一全景画面，有效填补该领域的观测空白，为人类探索近地空间、守护地球家园提供重要支撑。

在这项任务中，中国负责研制卫星平台；欧洲航天局负责研制运载火箭和载荷舱；中国和欧洲航天局联合研制有效载荷。

“微笑”的设计寿命为3年。它的运行时期恰逢在太阳活动周期峰值窗口期，所以能在这一关键时期持续开展观测工作，获取更具科研价值的数据。

其名字源于英文缩写，还源于星上的软X射线成像仪预计能观测到的“太空笑脸”——磁层朝向太阳的边缘会形成柔和的“微笑弧线”，南北极极尖区则如同“眼睛”，这也是卫星的核心观测目标。

“微笑”卫星准备进行电磁兼容性测试。

该卫星的观测工作围绕三大核心科学难题展开，这些难题直接关系到人类对近地空间环境的认知深度，以及太空天气的预警能力。

其一，摸清太阳风与磁层相互作用的“全局模式”。“微笑”卫星将通过连续40多小时的软X射线成像，结合原位测量数据，精准区分磁重联与太阳风压力变化对磁层的具体影响，填补人类对两者耦合机制的认知空白。

其二，揭开磁层亚暴（是地球磁层短暂但剧烈的能量释放事件）的“完整生命周期”。借助“微笑”卫星上的紫外极光成像仪可测全球极光的变化，完整还原磁层亚暴从起始、发展到结束的全过程，破解其触发机制和演化规律。

其三，追踪日冕物质抛射与地磁暴（地磁暴和地磁亚暴不属于同一空间天气现象。地磁亚暴是高纬短时地磁扰动，地磁暴是全球性长时间强地磁扰动，地磁暴过程常伴随地磁亚暴频发）的“关联链条”。通过卫星同步观测磁层全局响应、极光变化和粒子运动，将清楚地磁暴的发生机制，为空间天气的精准预警提供可靠依据。

“微笑”的卫星平台整体技术达到国际先进水平，主要承担供电、姿态控制、数据传输等核心保障功能，为卫星稳定运行保驾护航。

该卫星发射时处于收拢状态，尺寸为2.8米×2.8米×3.5米，进入轨道后展开，尺寸扩大至4.8米×9.8米×3.5米，总质量约2300千克，其中各类观测仪器仅重76千克，实现了轻量化设计与高性能保障的有机结合。

打造中的“微笑”卫星。

它有一对太阳翼，结合星上的锂离子电池组，可为卫星持续稳定供电，满足长时间观测需求。卫星采用三轴稳定方式，确保观测角度精准。通过专用天线，能平均每个轨道能下传32吉比特数据，从而可高效保障观测数据的及时传输与存储。

为实现立体观测，“微笑”卫星搭载了四套先进的有效载荷，形成全方位、多层次的观测体系。

其携带的软X射线成像仪采用独特的“龙虾眼成像原理”，将首次对磁层顶、极尖区等关键区域进行连续X射线成像，精准捕捉“太空笑脸”，助力科研人员掌握磁层全局形态；

其携带的紫外极光成像仪可拍摄全球高分辨率极光图像，通过极光的变化精准反映磁层活动状态；

其携带的低能离子分析仪负责原位测量卫星周围的低能离子参数，直观反映太阳风与磁层的相互作用过程；

其携带的数字磁强计用于精准测量三维矢量磁场，结合粒子数据，帮助科研人员还原磁层与太阳风相互作用的物理过程。

“微笑”卫星的成功研制与运行，得益于龙虾眼软X射线宽视场成像等多项关键技术的突破，它们将带来多重价值。例如：

在科研层面，“微笑”卫星将获取人类首张磁层软X射线全景图像，成功破解三大核心科学难题，推动空间物理基础研究取得重大进展，深化人类对近地空间环境的认知；

在应用层面，“微笑”卫星提供的精准观测数据，将为地磁暴、磁层亚暴等太空天气的预警工作提供有力支撑，有效保障地面电力系统、通信设施以及太空航天器的安全，同时助力优化太空天气数值模型，提升人类应对太空天气灾害的能力。

作为人类探索近地空间的“眼睛”和守护地球家园的“哨兵”，“微笑”卫星将让人类首次完整看清太阳风与磁层相互作用的全局图景，打破观测局限，填补认知空白。它不仅是中国与欧洲航天局深度合作的重要成果，更是人类共同探索宇宙、守护地球的重要举措。期待“微笑”卫星顺利升空、稳定运行，为人类带来更多宇宙探索的惊喜与答案，为人类航天活动和地球安全筑起更坚固的屏障。

来源：中国国家天文

编辑：Amyyy

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