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解读一:“夸父计划”是如何出炉的?

“夸父计划”的名字取自于我国妇孺皆知的古代神话故事“夸父逐日”。最早提出“夸父计划”原创性科学思想和基本概念的是北京大学涂传诒院士。2003年1月24日,在国家基金委地学部召开的“推动空间天气研究”座谈会上,涂传诒院士等国内著名空间天气学家就未来空间天气卫星探测谈了自己的想法,并联合中国科学院魏奉思研究员、北京大学肖佐教授、中国航天科技集团张永维总师提出一份“L1+极轨”空间天气探测计划的书面建议,此即“夸父计划”的最早文献。

鉴于该计划探究太阳的奥秘的精神与神话‘夸父逐日’的内涵一脉相承,同时也表明现代中国科学家对祖先勇往直前、追求光明的精神传承和弘扬,张永维总师建议将计划命名为更具文化底蕴、民族特色和励志精神的“夸父”。2004年,国家自然科学基金委员会决定以重点项目形式支持“夸父计划”的预研。

“夸父计划”将由一颗位于日地系统第一拉格朗日点(也称L1点,即地球与太阳之间的引力平衡点)的卫星“夸父A”和两颗沿地球极轨共轭飞行的卫星“夸父B1”、“夸父B2”组成综合观测系统,以用于监测太阳活动导致的日地空间环境连锁变化的全过程。

2005年8月,由国际主要航天局代表组成的国际协调空间活动协调组织——“国际与太阳同在计划”(ILWS,International Living With a Star)为“夸父计划”专门组织了国际同行的匿名评审,评审结果介于“极好”和“非常好”之间。同月,国防科工委组织的评审给予“夸父计划”极好的评价。为了进一步集合整个日地物理探测界的力量,根据国防科工委的建议,全国日地物理探测界的专家学者专门召开会议,一致同意以“夸父”为基础,与中科院刘振兴院士等人提出的“风暴”计划进行整合,叫做“夸父计划——空间风暴、极光和空间天气探测计划”,并一致建议该计划作为整个学界在“十一五”期间向国防科工委推荐的唯一日地物理探测计划。

解读二:“夸父计划”为何全球瞩目?

“夸父计划”宣布后,立即在国际空间界引起了强烈反响。国外许多著名杂志和科学家对该项目实施对全人类带来的重要意义给予了充分的肯定和极高的评价。

国际与太阳同在计划现任主席William Liu说,“夸父计划”是未来几年里中国最有雄心的空间科研项目,它包含了许多项中国的首创技术,一旦顺利发射升空,将极大提高中国在空间研究领域的地位。

许多国家对“夸父计划”表现出了热切的关注。德国、法国、比利时、奥地利、加拿大等国10多位著名空间科学家要求参与这项太阳探索计划。2004年12月9日,德国自掏腰包在法兰克福召开了第一次“夸父计划”国际团队会议。在这次会议上,各国科学家定下了在科学层面上进行国际合作的基本框架。2005年5月,第一次“夸父计划”国际研讨会在北京召开,来自国内十余家单位和欧美十余个国家的八十余名学者参加了会议。

为什么“夸父计划”这么令全球关注呢?因为该计划有两大优点:一是“夸父A”可以连续24小时监测太阳,全天候监测太阳爆发事件的发生和太阳扰动在日地空间中的传播过程;第二,“夸父B”两颗卫星组合起来,可实现一天24小时、一周7天连续观测北半球极光的整体图像,用来监测太阳活动导致的地球附近空间环境的整体变化。“夸父计划”只用很少的配置即可实现整个日地空间因果链从头到尾连续24小时不间断的整体形为的监测。

据悉,L1点位于日地连线上,距地球150万公里,是太阳和地球之间的引力平衡点。如果在这里放一颗卫星,卫星将永远“盯”着太阳。这里具有观测太阳活动的天然优势,因而成为许多空间天气专家的最爱。但由于距离地球太遥远,一般的飞行器根本无法到达,因此,目前在L1点上运行的太阳监测卫星只有美国和欧洲共同发射的SOHO卫星以及美国发射的ACE卫星。

欧洲空间天气学权威、德国科学家Schwenn说:“SOHO和NASA的ACE卫星已经超期服役多年,‘夸父’计划显得尤为重要。几年后,如果我们在日冕物质抛射观测方面束手无策的话,其后果就如同我们对龙卷风或飓风毫无防备那样,地磁暴等空间灾难将肆无忌惮地危害人类。”

值得注意的是,SOHO是成像观测,ACE是就地观测。而“夸父A”星将把这两颗星的功能组合在一起,同时配以两颗“夸父B”星,将组成一个独立的完整体系。

由于SOHO和ACE随时有可能退役,当美国空间环境中心执行主任Ron Zwickl博士听说“夸父计划”后,就带着双重目的来到国家空间天气监测预警中心,一是详细了解“夸父计划”,二是寻求合作。他多次表明要到美国国会宣扬这件事情:为什么中国人做这件事而美国人不做?

据悉,14个国家的五六十名一流科学家目前已参与到“夸父计划”预研之中。

解读三:“夸父计划”技术难题有哪些?

目前,“夸父计划”前期项目进展顺利,科学家们已经着手研究“夸父计划”相关的有效载荷、航天器平台初始设计以及发射、跟踪、控制和资料传输等方面的问题。但是有关专家也坦言,要实施“夸父计划””,中国仍面临许多技术上的挑战。

首先,“夸父A”卫星位于距离地球150万公里的L1点上,我国从未把卫星发射到那么远的位置。即使是“夸父B”两颗卫星,其近地点高度也有5千公里。这对我们的运载能力提出了严峻的考验。

其次,地面人员还要对卫星进行姿态调整,接收遥远的微弱信号,即对“夸父A”卫星实施远距离测控和通信。L1点通信距离上属于深空范畴,如何在深空条件下实施对卫星的有效测控和数据传输通信,是“夸父计划”成功的又一关键环节。“夸父B”两颗星要精确编队运行,这个控制也很难。

第三,卫星上面装载的仪器,也就是常说的有效载荷水平有待提高。中国空间技术之所以与世界发达国家有一段距离,最根本的原因在于有效载荷还有许多需要改进的地方。

不过,专家表示,经过研究,所有的难题都会迎刃而解。

解读四:中国气象局在“夸父计划”中扮演何种角色?

在“夸父计划”里,中国气象局将扮演何种角色,承担什么样的任务呢?据了解,中国气象局主要承担三大任务。

第一大任务是推动“夸父计划”立项,推进国际合作。2005年7月28日,中国气象局与北京大学、中国航天科技集团签署了《夸父空间天气探测计划》合作协议,由中国气象局牵头共同推进“夸父计划”;去年7月,中国气象局召开了“夸父计划”推进委员会会议,张文建副局长当选该委员会主席。

第二大任务是建设“夸父”应用体系。据悉,“夸父计划”有三大目标,其科学目标是实现人类的许多第一次,实现日地系统连续不间断地观测,其工程目标是我国第一次实现150万公里的航天发射,其应用目标是我国将具有国际领先的空间天气监测预警体系,在此基础上建成一套自主的空间天气业务规范。而我国的国家级空间天气业务就是由中国气象局负责,因此中国气象局自然就承担起“夸父计划”应用体系的建设。

第三大任务是承担“夸父”地面应用系统。国防科工委副主任孙来燕曾称:中国气象局建设的风云二号C星地面应用系统是“天地一体化的楷模,地面应用系统的典范”。中国气象局希望,基于这样的实力和经验,把“夸父计划”的地面应用系统做得同样出色。

2012年,如果“夸父”顺利升空,它将与国际上其他18颗卫星形成协同观测的体系,其中,“夸父”是核心。正如Schwenn所说,凭借这一计划,中国将跻身国际空间科学界前沿。(冉瑞奎 刘晓林)