用地名命名的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星

文/ 楊詩(shī)瑞

以地名命名的衛(wèi)星中非常重要的一個(gè)類別是科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展成熟，為科研機(jī)構(gòu)提供了一種以低成本商業(yè)化模式開展空間科學(xué)研究與試驗(yàn)探測(cè)技術(shù)的新途徑，國(guó)內(nèi)多家科研單位紛紛投入小衛(wèi)星和科學(xué)載荷的研制工作，與商業(yè)航天公司合作，開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探測(cè)活動(dòng)，這些衛(wèi)星中很多被冠以地名，并取得令人矚目的成果。

龍江二號(hào)衛(wèi)星

月球環(huán)繞——“龍江二號(hào)”

2018年5月21日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的“龍江一號(hào)”“龍江二號(hào)”兩顆月球軌道編隊(duì)超長(zhǎng)波天文觀測(cè)微衛(wèi)星，同嫦娥四號(hào)任務(wù)鵲橋號(hào)中繼星一起，由長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭發(fā)射升空。

“龍江”的命名來(lái)自黑龍江。哈工大歷史悠久，人才輩出，多年來(lái)為中國(guó)航天輸送了數(shù)萬(wàn)名優(yōu)秀畢業(yè)生，為中國(guó)航天事業(yè)的創(chuàng)建和發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。2018年“中國(guó)航天日”哈工大主會(huì)場(chǎng)上，“龍江一號(hào)”“龍江二號(hào)”與“鵲橋”的命名共同揭曉，“龍江”兩顆小衛(wèi)星的任務(wù)是進(jìn)行月球軌道環(huán)繞編隊(duì)飛行，開展超長(zhǎng)波天文觀測(cè)。

龍江衛(wèi)星質(zhì)量為47千克，為保障奔月和執(zhí)行任務(wù)的能力，衛(wèi)星在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、星箭分離結(jié)構(gòu)和姿態(tài)軌道控制方式上均采用全新設(shè)計(jì)，搭載了中科院研制的低頻射電探測(cè)儀，“龍江二號(hào)”搭載了沙特研制的月球小型光學(xué)成像探測(cè)儀（光學(xué)相機(jī)）等科學(xué)載荷。頻譜儀探測(cè)頻段覆蓋1MHz～30MHz的電磁頻譜，當(dāng)衛(wèi)星飛到月球背面時(shí)，可利用月球完全遮蔽地球電磁干擾的天然條件，開展超長(zhǎng)波射電天文觀測(cè)等實(shí)驗(yàn)，豐富人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。

繞月探測(cè)面臨很多困難，目前，全世界僅有美、俄、歐空局、中、日、印完成月球探測(cè)任務(wù)。被火箭送入地月轉(zhuǎn)移軌道后，“龍江一號(hào)”“龍江二號(hào)”各自單獨(dú)完成地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)的飛行。其間，“龍江一號(hào)”在地月轉(zhuǎn)移軌道飛行過(guò)程中出現(xiàn)控制異常，未進(jìn)入月球軌道，“龍江二號(hào)”順利進(jìn)入近月點(diǎn)350千米、遠(yuǎn)月點(diǎn)13700千米的環(huán)月軌道，成為全球首個(gè)獨(dú)立完成地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)、環(huán)月飛行的微衛(wèi)星。

此后，“龍江二號(hào)”搭載的低頻射電探測(cè)儀在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)月球軌道超長(zhǎng)波譜連續(xù)觀測(cè)，并完成三正交卷尺型可展開天線技術(shù)驗(yàn)證，超穩(wěn)定接收機(jī)和高精度定標(biāo)技術(shù)驗(yàn)證，多次進(jìn)行太陽(yáng)、木星、銀心和Cas-A等強(qiáng)射電源的掩月探測(cè)。衛(wèi)星搭載的沙特相機(jī)累計(jì)完成30次拍攝，成功拍攝了包含波斯灣、紅海、地中海、阿拉伯半島等區(qū)域的地月合影。

“龍江二號(hào)”也在世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。全世界的無(wú)線電愛(ài)好者，通過(guò)衛(wèi)星的業(yè)余頻段獲取了沙特相機(jī)拍攝的圖像。2019年2月，“龍江二號(hào)”拍攝的“最美地月合影”在美國(guó)《科學(xué)》雜志、英國(guó)《獨(dú)立》報(bào)上刊發(fā)，引起熱議。2019年7月31日，完成所有任務(wù)的“龍江二號(hào)”按照計(jì)劃撞上月球背面墜毀，為任務(wù)畫上圓滿句號(hào)。

夜光遙感——“珞珈一號(hào)”

2018年6月2日，武漢大學(xué)研制的珞珈一號(hào)衛(wèi)星搭乘長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，順利進(jìn)入預(yù)定軌道，這是全球首顆專業(yè)夜光遙感衛(wèi)星。

珞珈山位于中國(guó)湖北省武漢市武昌中部，中國(guó)著名的高等學(xué)府武漢大學(xué)就坐落在此。珞珈山原名羅家山，1928年，聞一多先生受邀參加籌建武漢大學(xué)，他提議改羅家山為珞珈山——“珞珈”之意，形容山石崢嶸，山色秀美，同時(shí)也寓意開荒建校，雖然篳路藍(lán)縷，困難重重，但大學(xué)將出，前景美好?！扮箸臁敝Q備受人們喜愛(ài)，武大學(xué)子喜歡自稱珞珈學(xué)子，武大的第一顆衛(wèi)星也被命名為“珞珈一號(hào)”。

“珞珈一號(hào)”由武漢大學(xué)領(lǐng)銜，聯(lián)合長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司研制，瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)處于空白的“夜光遙感”技術(shù)，和國(guó)家急需的“低軌衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)”等技術(shù)驗(yàn)證。衛(wèi)星重量22千克，采用大相對(duì)孔徑像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)、異形遮光罩雜光抑制、大像元高靈敏成像器件等，實(shí)現(xiàn)了高靈敏大動(dòng)態(tài)范圍夜光成像技術(shù)，具備130米分辨率、250千米幅寬的夜光成像能力，可展現(xiàn)出夜光亮度變化的細(xì)節(jié)，并帶來(lái)豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。衛(wèi)星同時(shí)搭載導(dǎo)航增強(qiáng)載荷，用于開展衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)增強(qiáng)和星基北斗完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，為我國(guó)開展新一代導(dǎo)航信號(hào)增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的研究和“一星多用”的集成化空間信息系統(tǒng)建設(shè)理論提供試驗(yàn)依據(jù)。

夜光遙感是利用遙感技術(shù)從太空觀測(cè)夜間地球的光芒，主要反映地表人類活動(dòng)狀況，能夠提供以人類活動(dòng)為中心的獨(dú)特視角，直接揭示地表人類活動(dòng)的潛在規(guī)律，在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

“珞珈一號(hào)”每15天獲取一期全球較高分辨率的夜光影像，提供我國(guó)及全球GDP指數(shù)、碳排放指數(shù)、城市住房空置率指數(shù)等專題產(chǎn)品，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中國(guó)和全球宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況，為政府決策提供客觀依據(jù)。

武大團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了支持Web和移動(dòng)終端的“珞珈一號(hào)”夜光遙感數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)平臺(tái)，向22個(gè)國(guó)家和地區(qū)的用戶分發(fā)了26萬(wàn)多景夜光影像，為全球不同行業(yè)的各類用戶提供了數(shù)據(jù)支持?！扮箸煲惶?hào)”夜光數(shù)據(jù)已經(jīng)服務(wù)于測(cè)繪地理信息、發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)研究、土地資源、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、環(huán)境氣象、地質(zhì)災(zāi)害、交通運(yùn)輸、國(guó)家安全、人工智能和人文娛樂(lè)等方向。

天文觀測(cè)——“銅川一號(hào)”

2018年10月12日，銅川空間科技研究院與長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院有限公司研制的銅川一號(hào)衛(wèi)星搭乘長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭進(jìn)入預(yù)定軌道，這是我國(guó)首顆民營(yíng)天文科技試驗(yàn)衛(wèi)星。

龍江二號(hào)衛(wèi)星地月攝影

“銅川一號(hào)”的命名來(lái)自銅川商業(yè)航天城。2018年4月，銅川市政府決策發(fā)展商業(yè)航空航天產(chǎn)業(yè)，銅川商業(yè)航天城圍繞衛(wèi)星制造、衛(wèi)星測(cè)控、衛(wèi)星組網(wǎng)、火箭整裝、商業(yè)火箭發(fā)射、裝備制造、終端成果應(yīng)用等，建設(shè)航天產(chǎn)業(yè)集群，目標(biāo)是打造中國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地、科技研發(fā)基地、文化科教基地、會(huì)展交流基地和成果轉(zhuǎn)化基地。銅川一號(hào)衛(wèi)星是銅川商業(yè)航天城向浩瀚宇宙發(fā)出的第一張名片。

“珞珈一號(hào)”夜光遙感圖

該衛(wèi)星采用標(biāo)準(zhǔn)6U空間科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星平臺(tái)，搭載科學(xué)載荷，是全世界首次利用微小衛(wèi)星進(jìn)行引力波源探測(cè)；搭載高靈敏度X射線偏振探測(cè)器，用于開展新型的天文觀測(cè)試驗(yàn)，同時(shí)還驗(yàn)證星間通信技術(shù)。

X射線的波長(zhǎng)非常短，人類肉眼看不到，但是可以揭示天體磁場(chǎng)、天體幾何形狀等重要信息。1975年，美國(guó)宇航局發(fā)射第一顆帶著X射線偏振探測(cè)任務(wù)的衛(wèi)星，對(duì)蟹狀星云開展探測(cè)，取得重要成果。但隨后40多年，各國(guó)相關(guān)衛(wèi)星項(xiàng)目因各種原因陷入停滯，天文學(xué)在X射線偏振探測(cè)領(lǐng)域處于空白階段。

衛(wèi)星搭載的X射線偏振探測(cè)器是由清華大學(xué)天文系課題組歷時(shí)多年，經(jīng)過(guò)原理驗(yàn)證和反復(fù)技術(shù)優(yōu)化，最終進(jìn)入太空。12月28日，探測(cè)器成功探測(cè)到空間X射線和帶電粒子觸發(fā)的徑跡，獲得脈沖星的X射線偏振隨時(shí)間變化的重要成果。這是新一代高靈敏度X射線偏振探測(cè)技術(shù)的首次空間飛行驗(yàn)證，說(shuō)明探測(cè)器能夠適應(yīng)空間環(huán)境，可以應(yīng)用到未來(lái)空間天文的觀測(cè)中。

“銅川一號(hào)”是科學(xué)載荷采用商業(yè)化立方星開展空間探測(cè)活動(dòng)的有益探索，開辟了一條全新的、低成本的天文探測(cè)和航天技術(shù)實(shí)驗(yàn)途徑，對(duì)推動(dòng)科研機(jī)構(gòu)開展空間科學(xué)研究有重要意義，同時(shí)也是我國(guó)商業(yè)航天應(yīng)用的一項(xiàng)嘗試與創(chuàng)新。

這次任務(wù)也是銅川商業(yè)航天測(cè)控網(wǎng)的第一次實(shí)戰(zhàn)任務(wù)。該商業(yè)測(cè)控網(wǎng)建有7.3米S/X雙頻統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)和超短波UV設(shè)備，在任務(wù)中完成首次全流程業(yè)務(wù)應(yīng)用,開展了衛(wèi)星遙測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)接收處理、衛(wèi)星工況監(jiān)視分析、軌道計(jì)算及預(yù)報(bào)、姿態(tài)控制、遙控操作，測(cè)控計(jì)劃生成發(fā)布、數(shù)傳接收處理、飛控軟件驗(yàn)證等一系列空間技術(shù)試驗(yàn)。

追逐引力波——“懷柔一號(hào)”

阿聯(lián)酋地區(qū)“珞珈一號(hào)”01星夜光遙感影像（2018年6月4號(hào)）（分辨率130米）

2020年12月10日，中國(guó)科學(xué)院研制的懷柔一號(hào)衛(wèi)星搭乘長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭順利進(jìn)入預(yù)定軌道，“懷柔一號(hào)”是兩顆引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器（GECAM）衛(wèi)星，又被稱為“極目”衛(wèi)星。

銅川一號(hào)衛(wèi)星

懷柔一號(hào)衛(wèi)星

該衛(wèi)星是北京懷柔綜合性國(guó)家科學(xué)中心空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室掛牌后首次發(fā)射的科學(xué)衛(wèi)星，中國(guó)科學(xué)院與北京市人民政府共同將其命名為“懷柔一號(hào)”。

引力波是物質(zhì)和能量的劇烈運(yùn)動(dòng)和變化所產(chǎn)生的一種物質(zhì)波，它能夠穿透電磁波不能穿透的地方，可以探測(cè)到基于電磁波無(wú)法觀測(cè)到的宇觀尺度和新的天體現(xiàn)象。引力波提供了遙遠(yuǎn)宇宙中關(guān)于黑洞和其他奇異天體的信息，將成為科學(xué)家進(jìn)一步探索宇宙和發(fā)展科學(xué)理論的有力工具。2019年8月，我國(guó)發(fā)射的太極一號(hào)衛(wèi)星，也是一顆開展空間引力波探測(cè)的技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

當(dāng)衛(wèi)星處于近地軌道時(shí)，地球會(huì)遮擋大約三分之一的天空，因此單顆近地衛(wèi)星無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天區(qū)的實(shí)時(shí)觀測(cè)?！皯讶嵋惶?hào)”采取雙星聯(lián)合的方式，兩顆相同的衛(wèi)星分處地球兩端，相隔1.3萬(wàn)千米，和地心始終保持三點(diǎn)一線，每顆衛(wèi)星的視場(chǎng)可以覆蓋除地球遮擋視場(chǎng)之外的所有天區(qū)，這樣就實(shí)現(xiàn)了全時(shí)全天的視場(chǎng)覆蓋。

“懷柔一號(hào)”可以對(duì)和引力波暴幾乎同時(shí)發(fā)生的同源伽馬暴的能譜和光變進(jìn)行連續(xù)高精度觀測(cè)，同時(shí)可以給出精度較高的引力波事件的方向信息，對(duì)引力波等重要事件的電磁對(duì)應(yīng)體的發(fā)現(xiàn)、認(rèn)證發(fā)揮重要作用。其主要觀測(cè)目標(biāo)包括雙致密星并合引力波產(chǎn)生的高能輻射、伽馬暴、磁星爆發(fā)及快速射電暴等宇宙中的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象，推動(dòng)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。同時(shí)，“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)。

這些爆發(fā)現(xiàn)象在宇宙空間隨機(jī)隨時(shí)出現(xiàn)，且持續(xù)的時(shí)間非常短，爆發(fā)時(shí)的高能輻射掃過(guò)地球，高能光子將被衛(wèi)星探測(cè)到。當(dāng)這些高能光子流量超過(guò)設(shè)定的觸發(fā)閾值后，衛(wèi)星會(huì)自動(dòng)開展分析計(jì)算，得到發(fā)生時(shí)間、方位、強(qiáng)度等信息，并立即將這些信息以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過(guò)星間鏈接系統(tǒng)下傳到地面。地面自動(dòng)處理這些信息后，即可生成暴發(fā)事件報(bào)告，通過(guò)全球伽馬暴坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)對(duì)外發(fā)布，全世界天文學(xué)家可以引導(dǎo)其他衛(wèi)星、地面觀測(cè)設(shè)備開展觀測(cè)。

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)(GCN)發(fā)布天體爆發(fā)事件GRB 210119A的觀測(cè)通告，這是懷柔一號(hào)衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)發(fā)布的首個(gè)天體爆發(fā)事件探測(cè)結(jié)果?！皯讶嵋惶?hào)”是未來(lái)幾年監(jiān)測(cè)伽馬暴靈敏度最高的天文衛(wèi)星，將不斷給人們帶來(lái)新的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。