双星计划崭露头角
——我国地球空间探测技术迈上新台阶

　　今年是太阳活动峰年，“太阳凤”绵绵不断地“刮”向地球，真有些让人防不胜防。国际上空间技术发达国家就由此而对地球的空间环境带来的影响以及产生的变化均给予了高度重视，欧洲空间局更是决定实施新的 Cltster 11计划，于今年7、8月间重新发射4颗卫星，对地球空间环境进行探测。而同样作为空间大国的中国，此刻一项全新的地球空间探测计划——“地球空间双星探测计划”（以下简称“双星计划”）正在紧锣密鼓地筹划当中，并且随着时间的推移而日见端倪。那么，究竟何为“双星计划”，这其中又蕴含着哪些故事，记者就此走访了“双星计划”首席科学家，中国科学院院士刘振兴。

　　刘振兴首先指出，“双星计划”的提出正是为了满足地球空间探索的不断需要。所谓的地球空间，包括了地球磁层、电离层以及中高层大气。由于人类居住在地球上，因此地球空间可说是一个“：特殊的行星空间”。在空间时代，地球空间已成为人类在空间进行各种科学试验，空间开发利用以及空间军事进攻和防御的主要活动领域。自从1957年10月人造卫星第一次成功发射以来，人类对日地空间的探测就从未间断，特别是在90年代，随着国际日地物理计划（ISTP）的推出，日地空间物理探测完成了一次飞跃。该计划特别强调展开空前的国际合作，将日地系统作为一个统一的整体，进行多颗卫星协同探测。然而迄今为止，尽管美俄日等国已先后发射了数颗卫星，并且包括欧空局即将发射的4颗卫星，ISTP中进行协同探测的卫星在空间分布上仍存在一定的局限性，集中表现为无法对近地赤道区以及近地极区进行有效地探测，这两个地区电磁场以及能量粒子的时空变化恰恰对于磁层空间暴将产生极大的影响，而目前地球空间存在的最具挑战性的重大科学问题就是磁层空间暴的触发机制以及物理模型。在这种情况下，“双星计划”应运而生。

独具特色

　　随着我国在空间运载技术方面进人国际先进行列，长期以来，我国空间物理界一直盼望能够提出一个高水平的、在国际上有一定地位和影响的空间物理探测计划，以缩短我国在空间探测技术方面与一些空间大国的差距，而这一直是我国空间科学和技术发展的一块“绊脚石”。1997年初，根据ISTP卫星在空间分布存在的局限性和目前存在的重大科学问题以及国家重要需求，以刘振兴为首的我国空间物理学家提出了“双星计划”。

　　当谈到“双星计划”时，刘振兴告诉记者，该计划包括两颗小卫星，分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的两个磁层重要活动区：一是近地赤道活动区（ZM一10M）；一是近地极区活动区，这两个区正是磁层空间暴的发生区。卫星将利用高分辨率的仪器在近地空间的主要活动区（包括近地等离子冰片及其边界层区、辐射带区、环电流区和极光加速区）探测场和粒子的时空变化；研究磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴的触发机制及磁层空间暴对太阳活动和行星际扰动的响应过程；建立地球空间环境的动态模式，为航天活动、空间军事活动的安全运行提供科学依据和保障对策。

　　为了实现这一系列科学目标，赤道卫星和极区卫星上各载有9台探测仪器，并可分为四种 类型，包括三分量空间磁场探测、不同能量粒子探测、卫星电位主动控制以及低频电磁波探测。双星上的主要探测仪器都是目前国际上最先进的仪器，8套粒子探测器可覆盖 leV到 1000MeV的能潜，特别是中性原成像仪是双星所独有的探测仪器。这两颗小卫星计划于2002年内发射升空，构成具有独立系统的有着显著特色的双星探测计划。“双星计划”提出后，立即受到了国际空间物理界的极大关注。

　　作为我国著名的空间物理学家，刘振兴在该领域取得了卓越的成就，据悉他刚刚荣获2000年度Vikran Sarabhai”奖，该奖是当前国际空间界的重要奖项，均授予在空间研究方面有突出贡献的学者。当谈到“双星计划”时，从他的话语之中可以感受到一股强烈的民族自豪感，“欧空局认为双星计划对Cluster水平的提高是至关重要的，对国际日地关系计划将作出重要贡献”，刘振兴说道，因而欧空局将积极支持“双星计划”及“双星计划”与Cluster 11的合作。

　　为何这些空间研究的“大腕”会对我国的“双星计划”产生如此浓厚的兴趣呢？刘振兴认为这是由于双星轨道具有显著的特色，这两颗卫星控制了目前国际上正在运行的几颗卫星不能覆盖的近地磁层的重要活动区。它们互相配合，形成了有特色的双星星座计划，其主要特点便是适于探测磁层空间暴，这是国际上正在运行的卫星所不能取代的。同时“星计划”将目标聚焦于磁层中当前国际上最具有挑战性的重大学问题——磁层亚暴、磁暴和层粒子暴的触发机制和物理模主上。再加上双星与欧空局Cluster的四颗卫星的配合，形成了地空间的六点探测星座，它将成21世纪初国际上最先进的地球间探测计划，可研究一些过去法解决的关键科学问题。

打破垄断

　　刘振兴指出，“双星计划”我国首次在空间探索方面以自提出的空间探测计划参与国际作，并引起了国际空间界的重和响应。通过合作，不但可以获大量的卫星探测数据，同时显了我国的实力和水平，提高了国在国际空间科学界的地位和用。双星计划所取得的大量空环境数据和科研成果，对提高间天气预报的精度、航天活动安全保障和防护措施、导航和位精度的提高、空间军事技术发展以及对人类生存环境的维对策等，都有广泛的应用效益。计划与“亚太合作小卫星计划”地面“子午链工程”相配合，形我国的星一地联合观测系统。且通过“双星计划”的实施，还为我国培养一批年轻的、高水的科技队伍。“双星计划”，提高我国与欧空局空间合作的层次开拓了合作范围，这对打破国上单极垄断的局面，具有重要战略意义。

　　最后，刘振兴告诉记者，“星计划”提出的科学目标和主技术指标是先进的，这标志着国的空间探测水平将迈上一个的台阶。

　　我们等待着星光灿烂的这一天。

摘自科学时报