我國正走近空間科學(xué)世界舞臺的中央

齊芳

我國首顆空間引力波探測技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“太極一號”、我國首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“實(shí)踐十號”、我國首顆大型X射線天文衛(wèi)星“慧眼”——7月20日，中國科學(xué)院集中發(fā)布了三顆科學(xué)衛(wèi)星取得的科學(xué)成果。

從無到有，十年間，在中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)的支持下，我國科學(xué)衛(wèi)星取得了一批原創(chuàng)性的重大科學(xué)成果。中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤院士說：“中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)自2011年啟動實(shí)施以來，一期部署的‘悟空‘墨子號‘實(shí)踐十號‘慧眼，二期成功發(fā)射的‘太極一號‘懷柔一號開創(chuàng)了眾多的中國第一和世界首次，取得多項(xiàng)重大的科學(xué)成果”，“我國空間科學(xué)已經(jīng)迎來了實(shí)現(xiàn)重大發(fā)展的最好歷史時機(jī)，正在逐步走近世界舞臺的中央”。

“太極一號”：驗(yàn)證控件引力波探測技術(shù)

“太極一號”于2019年8月發(fā)射成功，目前仍然在軌運(yùn)行。它是我國首顆空間引力波探測技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星?！疤珮O一號”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)術(shù)副校長吳岳良院士介紹，“太極一號”已圓滿完成全部預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了我國迄今為止最高精度的空間激光干涉測量，完成了國際首次微牛量級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)了我國兩種無拖曳控制技術(shù)的突破，達(dá)到我國最高水平。

吳岳良說：“‘太極一號團(tuán)隊(duì)在國際上首次提出了利用‘太極-LISA進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)觀測的建議，有望將哈勃常數(shù)的準(zhǔn)確度提高到千分之五，可對引力波波源的位置進(jìn)行更快更準(zhǔn)的定位，提升精度達(dá)四個量級?！?/p>

吳岳良表示，“太極一號”目前正在太空中進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步進(jìn)行載荷在軌性能實(shí)驗(yàn)、開展無拖曳及超穩(wěn)超凈衛(wèi)星系統(tǒng)在軌試驗(yàn)，同時開展載荷壽命實(shí)驗(yàn)。

“實(shí)踐十號”：微重力下開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)

“實(shí)踐十號”于2016年4月6日發(fā)射成功，在軌20天，共搭載19項(xiàng)有效載荷，進(jìn)行了28項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。“實(shí)踐十號”科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師、中國科學(xué)院力學(xué)研究所研究員康琦介紹，“實(shí)踐十號”主要開展兩個方面的實(shí)驗(yàn)，一個是微重力科學(xué)，包括微重力流體物理、微重力燃燒科學(xué)和空間材料研究;一個是生命科學(xué)，包括空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)和空間生物技術(shù)。

“實(shí)驗(yàn)做完了，但研究是長期的?！笨电f，“實(shí)踐十號”有豐富的科學(xué)產(chǎn)出，28項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，在國際上首次開展的研究有15項(xiàng)。比如，研究人員還通過在微重力環(huán)境下開展顆粒流體實(shí)驗(yàn)，獲取了顆粒分聚現(xiàn)象的微觀結(jié)構(gòu)和動力學(xué)關(guān)聯(lián)，將對需要混合或分離的工業(yè)過程具有重要借鑒意義。

“實(shí)踐十號”在生命科學(xué)領(lǐng)域取得了幾項(xiàng)“國際首次”的開創(chuàng)新成果?？电e例：“我們將小鼠胚胎帶入太空，獲得小鼠植入前胚胎在軌動態(tài)發(fā)育的實(shí)時高清顯微圖片”，這是國際上首次實(shí)現(xiàn)哺乳動物植入前胚胎的太空發(fā)育，也是首次實(shí)現(xiàn)在微重力條件下2-細(xì)胞胚胎至囊胚的發(fā)育?？茖W(xué)家們還探討了影響太空哺乳動物早期胚胎發(fā)育的關(guān)鍵因素，“我們發(fā)現(xiàn)，太空環(huán)境影響了小鼠胚胎發(fā)育的質(zhì)量，存在較嚴(yán)重的DNA損傷，科學(xué)家們對引起這一現(xiàn)象的原因進(jìn)行了探討，認(rèn)為這種損傷主要是輻射造成的?！?h3>“慧眼”：空中的小型天文臺

“慧眼”衛(wèi)星于2017年6月成功發(fā)射，設(shè)計(jì)壽命4年?！盎垩邸毙l(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員張雙南說：“‘慧眼衛(wèi)星就是一個太空中的小型天文臺，我們接收中國科學(xué)院院內(nèi)、院外，國內(nèi)、國外的提案，進(jìn)行了很多科學(xué)觀測，取得了不少科學(xué)成果。”

之前，“慧眼”衛(wèi)星已經(jīng)取得了直接測量到迄今為止宇宙最強(qiáng)磁場、認(rèn)證快速射電暴來自磁星、發(fā)現(xiàn)逃離黑洞的高速等離子體等科學(xué)成果。此次，“慧眼”又發(fā)布了兩項(xiàng)最新科學(xué)成果：首次清晰觀測到了黑洞雙星爆發(fā)過程的全景，揭示了黑洞雙星爆發(fā)標(biāo)準(zhǔn)圖像的產(chǎn)生機(jī)制;完整探測到了第24太陽活動周最大耀斑的高能輻射過程，獲得了耀斑過程中非熱電子的譜指數(shù)演化，為理解太陽高能輻射隨時間演化提供了新的觀測結(jié)果。

張雙南介紹，“慧眼”衛(wèi)星目前狀態(tài)良好，預(yù)期可運(yùn)行十年，將取得更多科學(xué)成果。他說：“‘慧眼將在極端爆發(fā)現(xiàn)象、X射線雙星系統(tǒng)吸積演化、黑洞和中子星等致密天體基本性質(zhì)以及銀河系內(nèi)寬能區(qū)巡天等方面開展深入觀測和研究”。

據(jù)介紹，中國科學(xué)院空間科學(xué)專項(xiàng)二期除了“太極一號”和“懷柔一號”外，還部署了先進(jìn)天基太陽天文臺、愛因斯坦探針和太陽風(fēng)-磁層相互作用全景成像衛(wèi)星等空間科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，正在開展工程研制，將在未來2～3年內(nèi)陸續(xù)發(fā)射，有望在太陽爆發(fā)活動、時域天文學(xué)和日地關(guān)系等方面取得重大突破。

王赤說：“發(fā)達(dá)的空間科學(xué)探索是科技強(qiáng)國、航天強(qiáng)國的重要標(biāo)志，是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的重要抓手。面向星辰大海，面向世界空間科學(xué)前沿和國家重大需求，我們將繼續(xù)在有基礎(chǔ)有優(yōu)勢的極端宇宙、時空漣漪、日地全景、宜居行星等方向上，加強(qiáng)對空間科學(xué)重大科學(xué)問題的前瞻部署，通過空間科學(xué)探索不斷拓展認(rèn)知宇宙的新邊界，開辟人類永續(xù)發(fā)展的新疆域，一步一個腳印開啟空間科學(xué)探索的新征程?！?/p>