52年前，中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)發(fā)射成功，拉開了中國(guó)人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類的序幕。為了紀(jì)念這一壯舉，我國(guó)將“中國(guó)航天日”定在了每年的4月24日。中國(guó)航天日從它誕生那一刻起就與衛(wèi)星結(jié)下了不解之緣。

7年前，中國(guó)科學(xué)院第一顆空間科學(xué)衛(wèi)星系列首發(fā)星——暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”號(hào)發(fā)射升空，標(biāo)志著我國(guó)空間科學(xué)進(jìn)入全面探索階段。隨后，“慧眼”“羲和號(hào)”“張衡一號(hào)”等多顆科學(xué)衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射升空。

在第七個(gè)“中國(guó)航天日”即將到來(lái)之際,讓我們不忘初心，一起來(lái)看看現(xiàn)在天空中閃耀著的那些科學(xué)之“星”。

空間地球科學(xué)衛(wèi)星

換個(gè)角度觀察人與自然

它們是人類活動(dòng)的“偵察員”，通過“火眼金睛”觀察人與自然如何交互作用；它們還是未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的“吹哨人”，監(jiān)控人類不文明行為。它們就是空間地球科學(xué)衛(wèi)星，換個(gè)角度看地球，是它們的看家本領(lǐng)。

“張衡一號(hào)”

2018年2月2日，電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空。空間電磁擾動(dòng)與地震發(fā)生具有明顯的相關(guān)性，因此構(gòu)建空間電磁監(jiān)測(cè)體系對(duì)探索地震預(yù)測(cè)新方法有著重要意義。“張衡一號(hào)”裝載有高精度磁強(qiáng)計(jì)、感應(yīng)式磁力儀載荷，通過獲取全球電磁場(chǎng)、電離層等離子體、高能粒子觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)中國(guó)及周邊區(qū)域開展電離層動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和地震前兆跟蹤。“張衡一號(hào)”在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)高精度電離層電子、離子原位探測(cè)，首次在電離層對(duì)Pc1地磁脈動(dòng)（指頻率在0.2—5赫茲的低頻波動(dòng)）實(shí)現(xiàn)南北共軛觀測(cè)，并獲取了中國(guó)首批完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球地磁場(chǎng)等觀測(cè)數(shù)據(jù)。

碳衛(wèi)星

2016年12月22日，全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（碳衛(wèi)星）發(fā)射升空。它攜帶高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測(cè)儀、多譜段云與氣溶膠探測(cè)儀等探測(cè)設(shè)備，可以真實(shí)、客觀地反映全球大氣二氧化碳含量的實(shí)時(shí)變化情況，使碳源匯的定量計(jì)算與監(jiān)測(cè)有了依據(jù)。依靠碳衛(wèi)星，我國(guó)科學(xué)家獲得了首幅全球二氧化碳分布圖，以及獲取了中國(guó)碳衛(wèi)星首個(gè)全球碳通量數(shù)據(jù)集；中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所獲得陸地生態(tài)系統(tǒng)日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)產(chǎn)品。

“可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星1號(hào)”

2021年11月5日，“可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星1號(hào)”（SDGSAT-1）發(fā)射升空，它是全球首顆專門服務(wù)聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程的科學(xué)衛(wèi)星，數(shù)據(jù)產(chǎn)品面向全球共享。其搭載了熱紅外、微光和多譜段成像儀3個(gè)有效載荷，將實(shí)現(xiàn)“人類活動(dòng)痕跡”的精細(xì)刻畫：熱紅外成像儀可精細(xì)探測(cè)陸地表面與水表溫度、農(nóng)田精細(xì)水熱動(dòng)態(tài)變化、城市熱能分布等；微光成像儀通過探測(cè)夜間燈光的強(qiáng)度和分布，具有反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人居格局的能力；多譜段成像儀可對(duì)水質(zhì)、近海生態(tài)環(huán)境、濱海養(yǎng)殖和水生植物分布，以及冰川、積雪、植被覆蓋等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。2021年底，該星首批11幅影像正式發(fā)布，包括我國(guó)長(zhǎng)三角、山東半島、西藏納木錯(cuò)、新疆阿克蘇、北京、上海及法國(guó)巴黎等多個(gè)地區(qū)和城市的微光、多譜段與熱紅外成像儀影像。

空間天文衛(wèi)星

拓展人類對(duì)宇宙的認(rèn)知

尋找暗物質(zhì)存在的證據(jù)、觀測(cè)黑洞爆發(fā)、研究太陽(yáng)“一磁兩暴”……近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)研制并發(fā)射了數(shù)顆空間天文衛(wèi)星，不斷拓展認(rèn)知宇宙的新邊界，開啟空間科學(xué)探索的新征程。

“悟空”號(hào)

2015年12月17日，“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星是迄今為止觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的高能伽馬射線、電子宇宙射線空間探測(cè)器。“悟空”肩負(fù)著尋找暗物質(zhì)存在證據(jù)的使命，它平均每秒就能捕捉60個(gè)高能粒子，可以對(duì)量級(jí)在10億電子伏特到數(shù)十萬(wàn)億電子伏特之間的電子、伽馬射線等宇宙線粒子進(jìn)行測(cè)量。目前，“悟空”號(hào)已先后取得精確測(cè)量電子能譜、繪制高能質(zhì)子宇宙線能譜、繪出迄今最精確的高能氦核宇宙線能譜并觀測(cè)到能譜新結(jié)構(gòu)等重大科學(xué)成果，其探測(cè)的首批伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)也已向全球公開。

“慧眼”衛(wèi)星

2017年6月15日，“慧眼”硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星發(fā)射升空。它裝載著高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器等4個(gè)有效載荷。“慧眼”衛(wèi)星升空后，陸續(xù)取得一系列重大科學(xué)成果，包括觀測(cè)到雙中子星并合引力波事件、黑洞雙星爆發(fā)過程的全景、第24太陽(yáng)活動(dòng)周最大耀斑的高能輻射過程，以及直接測(cè)量到宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)、高精度實(shí)現(xiàn)了脈沖星導(dǎo)航的在軌驗(yàn)證、發(fā)現(xiàn)距離黑洞最近的相對(duì)論噴流、發(fā)現(xiàn)逃離黑洞的高速等離子體、發(fā)現(xiàn)并證認(rèn)了首例和快速射電暴同時(shí)發(fā)生并且來(lái)自于磁星（磁場(chǎng)極強(qiáng)的中子星）的X射線暴等。

“羲和號(hào)”

2021年10月14日，我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)正式邁入空間探日時(shí)代。“羲和號(hào)”首次采用“動(dòng)靜隔離非接觸”總體設(shè)計(jì)新方法，首次提出“載荷艙主動(dòng)控制、平臺(tái)艙從動(dòng)控制”方法，將首次實(shí)現(xiàn)全日面Hα波段光譜成像觀測(cè)，可獲得太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)的大氣溫度、速度等物理量的變化記錄，有助于研究太陽(yáng)爆發(fā)的動(dòng)力學(xué)過程和物理機(jī)制。

空間基礎(chǔ)物理衛(wèi)星

把實(shí)驗(yàn)室搬上茫茫太空

構(gòu)建星地量子通信網(wǎng)、探測(cè)空間引力波、開展微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)……隨著科學(xué)的進(jìn)步，人類開始研究發(fā)生在日地空間、行星際空間以及整個(gè)宇宙空間的物理、化學(xué)，乃至生命等的現(xiàn)象及規(guī)律，在這方面，空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星有著無(wú)法替代的地位和作用。

“墨子”號(hào)

2016年8月16日，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”號(hào)發(fā)射升空。它突破了一系列高精尖技術(shù)，包括星地光路對(duì)準(zhǔn)、偏振態(tài)保持與星地基矢校正、量子光源載荷等，順利完成了量子糾纏分發(fā)、量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)三大科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，“墨子”號(hào)又完成了與“京滬干線”的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了洲際量子保密通信。目前，依托“墨子”號(hào)，我國(guó)科學(xué)家成功實(shí)現(xiàn)了跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā)，還構(gòu)建了全球首個(gè)星地量子通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋我國(guó)4省3市32個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括北京、濟(jì)南、合肥和上海4個(gè)量子城域網(wǎng)，目前已接入150多家用戶。此外，“墨子”號(hào)還對(duì)量子力學(xué)與引力的融合等物理學(xué)基本問題檢驗(yàn)提供了新的平臺(tái)。

“太極一號(hào)”

2019年8月底，微重力技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“太極一號(hào)”成功發(fā)射。“太極一號(hào)”搭載的激光干涉儀位移測(cè)量精度達(dá)到百皮米量級(jí)（約為一個(gè)原子直徑），引力參考傳感器測(cè)量精度達(dá)到地球重力加速度的百億分之一量級(jí)，微推進(jìn)器推力分辨率達(dá)到亞微牛量級(jí)。目前，“太極一號(hào)”已圓滿完成全部預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)迄今為止最高精度的空間激光干涉測(cè)量，完成了國(guó)際首次微牛量級(jí)射頻離子和霍爾兩種類型電微推技術(shù)的全部性能驗(yàn)證，并率先實(shí)現(xiàn)了我國(guó)兩種無(wú)拖曳控制技術(shù)的突破。

“天琴一號(hào)”

2019年12月20日，“天琴一號(hào)”成功發(fā)射升空。該星將對(duì)高精度空間慣性傳感器、激光干涉儀等設(shè)備，以及無(wú)拖曳控制技術(shù)、微牛頓量級(jí)推進(jìn)等核心技術(shù)開展在軌驗(yàn)證。第一輪實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，“天琴一號(hào)”所有技術(shù)指標(biāo)均超出任務(wù)預(yù)期目標(biāo)。近期，“天琴一號(hào)”衛(wèi)星獲得了全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可服務(wù)于大地測(cè)量、地球物理、油氣資源勘探等領(lǐng)域，有助于應(yīng)對(duì)全球氣候變化、防災(zāi)減災(zāi)。

“懷柔一號(hào)”

2020年12月10日，引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器衛(wèi)星（“懷柔一號(hào)”）發(fā)射成功。首發(fā)的2顆小衛(wèi)星分布于地球兩側(cè)，采用共軛軌道的星座布局，將對(duì)引力波伽馬暴、快速射電暴高能輻射，特殊伽馬暴和磁星爆發(fā)等高能天體爆發(fā)現(xiàn)象進(jìn)行全天監(jiān)測(cè)，旨在破解黑洞、中子星等致密天體的形成和演化，以及雙致密星并合之謎。此外，“懷柔一號(hào)”還將探測(cè)太陽(yáng)耀斑、地球伽馬閃和地球電子束等日地空間高能輻射現(xiàn)象，為進(jìn)一步研究其物理機(jī)制提供科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)。2021年1月20日，“懷柔一號(hào)”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)首次在國(guó)際伽馬暴協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布天體爆發(fā)事件GRB 210119A的觀測(cè)通告，標(biāo)志著該衛(wèi)星開始向國(guó)際天文界提供及時(shí)的觀測(cè)結(jié)果。 （記者 張 曄）