仰望星空,中国又发射了科学卫星
出品:科普中国
制作:悟空粉丝团
监制:中国科学院计算机网络信息中心
 

  编者按: 

  工欲善其事,必先利其器。自东方红卫星发射以来,中国航天技术已经有了长足进步。但空间科学领域,由于缺乏自主的科学卫星,长期使用国外数据,科学家们的研究受到很大限制。空间科学战略性先导专项正在打破这一僵局。 

  HXMT卫星的成功发射,和暗物质卫星、实践十号卫星、量子通信卫星一起,为空间战略先导专项十二五期间的任务画上了完美句号。 

  X射线调制望远镜卫星(Hard X-ray Mulation Telescope,简称HXMT)将于612日进行发射,它是我国第一颗空间X射线天文卫星,同时也是中国科学院空间科学战略性先导专项中,十二五期间最后一颗发射的卫星。 

  战略性先导专项,顾名思义要优先发展,要倾斜资源,从而形成重大创新突破和集群优势。那么,为什么要给空间科学设先导专项呢? 

    

  空间科学对国家发展具有重要战略作用 

  空间科学有多重要?可以参考苏联解体前,美苏进行的疯狂太空竞赛。 

  它是促进航天技术创新、拓展空间应用、服务国家经济社会发展,实现和平利用空间、提升大国地位的不可或缺的重要战略领域。 

  自我国发射第一颗人造卫星以来,我国的航天技术已有了很大的发展,加速发展空间科学的基本技术条件已经具备。我国的空间科学家由于长期使用国外科学卫星探测数据,也已经建立了初步的研究队伍和力量。但是由于缺少自主的科学卫星计划和第一手的探测数据,科学家原创性的科学发现还比较少,原创性的科学思想也不能快速、直接得到验证。空间科学卫星计划对空间技术发展的独特的牵动和引领作用也没有充分发挥出来。 

  因此,通过实施空间科学战略性先导科技专项,可以尽快弥补我国与国外的差距,特别是在前沿基础科学发现和具有潜在应用意义的空间知识创新方面,同时也将为我国航天技术的发展注入新的活力 

  在十二五期间,空间科学先导专项主要包括四颗科学卫星工程:暗物质粒子探测卫星、实践十号返回式科学实验卫星、量子科学实验卫星、硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星以及配套设施建设。 

      随着HXMT卫星的顺利升空,空间科学先导专项十二五期间的任务顺利收官。让我们一起看一下天空中的这四颗“中国星”。 

    

  悟空号:暗物质粒子探测卫星 

  作为空间科学先导专项首发卫星,暗物质粒子探测卫星悟空DAMPE)于20151217日在酒泉发射,是我国第一颗空间高能粒子探测器,是目前世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。 

  它的科学目标主要有三个:一是暗物质间接探测;二是寻找宇宙射线的起源;三是伽马射线天体物理。 

  这颗卫星主要的科学仪器无论在重量、功耗还是电子学线路的复杂度、工程实现难度方面都超出了以往。探测器最核心的组成部分——BGO量能器技术只有中国可以做到。 

  现在,“悟空”已经传回了一批批科学数据,并交由科研团队处理。 

   

  暗物质卫星运行示意图 

    

  “实践十号”:我国首颗微重力科学实验卫星 

  实践十号卫星是中科院空间科学先导系列中第二颗科学实验卫星201646138分,我国首颗微重力科学实验卫星实践十号发射升空。 

  它充分利用了太空中长时间的微重力环境和复杂的辐射环境,开展微重力科学和空间生命科学领域的科学研究。实践十号共承载了19项科学任务,其中微重力科学实验项目有10项,还有9项为空间生命科学实验项目。全部科学项目为微重力科学和空间生命科学的前沿研究项目,全部实验均在国际上首次开展。 

  作为我国首颗专门的返回式微重力科学实验卫星,取得了一批重要成果和科学数据。其中“微重力条件下哺乳动物早期胚胎发育研究”取得重要进展,小鼠早期胚胎在太空中顺利完成从2细胞到囊胚的全程发育。这是世界上第一次实现哺乳动物胚胎在太空发育。 

   

  实践十号卫星运行示意图 

    

  墨子号:全球首颗量子科学实验卫星 

  2016816日,全球首颗量子通信卫星墨子号成功发射,是中国继暗物质粒子探测卫星悟空、微重力返回式科学实验卫星实践十号之后的第三颗科学实验卫星。 

  中国成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家,我国实现了天地一体化量子通信网络的初步构建,这也成为量子通信领域的中国最强音。随着墨子号的顺利升空,地面的京沪干线与空间的量子卫星共同构成了覆盖全球的广域网络,充分利用卫星覆盖的广域性和光纤入户的便利性,从而真正实现天地一体化的量子通信。 

   

  量子卫星运行示意图 

    

  X射线调制望远镜(HXMT)卫星 

  作为空间科学先导专项十二五期间的收官之作,硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,简称HXMT)卫星是中国科学院高能物理研究所和航天科技集团五院等单位研制的中国第一颗空间X射线天文卫星,于2017615日发射升空。 

  它主要由卫星平台和有效载荷构成,总重量约2500Kg,将在高度550公里、倾角43°的近地圆轨道上运行。搭载了三个空间望远镜,包括高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜。 

  HXMT卫星有三种科学观测模式,包括对某个天区进行扫描成像观测,对特定天体的定点观测以及伽马射线暴检测模式。 

  X射线调制望远镜(HXMT)卫星在能量覆盖范围、探测面积和能量分辨率等方面具有明显的综合优势,将为国内外科学家提供大批高质量观测数据,使我国在大天区高灵敏度快速巡天、黑洞、中子星等天体的硬X射线快速光变研究以及剧烈高能爆发现象的监测等领域达到国际先进水平。 

   

  X射线调制望远镜卫星运行示意图 

    

  我国的空间科学近几年飞速发展,成果丰硕。 

  未来,还有5颗空间科学卫星将陆续完成研制和发射,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(ASOS) 

  工欲善其事,必先利其器。通过实施空间科学战略性先导科技专项,发射我们自己的科学卫星,将打破长期使用国外科研数据的僵局,有望在基础科学领域产出原创性的科学成果,深化人类对宇宙和自然规律的认识,并为我国航天技术的发展注入新的活力,引领中国实现从航天大国到航天强国的跨越发展。 

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