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空间风暴探测计划登场

(2005年04月07日 18:42:08)
来源:《太空探索》

□作者: 宗合

[1]

  
  ------访双星计划首席科学家刘振兴院士
  
  由"双星计划"首席科学家刘振兴院士提出的"空间风暴探测计划"(SWISE),日前被列为全球"国际与日共存"计划第一阶段核心空间项目。刘振兴院士说,目前有关方面正努力推动将该计划列入我国中长期发展规划的第11个五年计划中。
  中国空间探测活动的延续 在接受采访时,刘振兴院士说,预计到2008年后,目前在行星际和地球空间的探测卫星,包括中国发射的双星都已结束寿命。我国是一个空间大国,应及时提出新的空间探测计划,不断推动空间物理和空间天气预报的持续发展,也是开展国际合作和提高我国国际地位的重要需求。该计划将推动日-地空间物理学科创新研究的迅速发展,推动空间天气预报研究和预报水平的发展,保障航天活动的安全,提高通信效能和导航定位精度,保证国家安全面临空间探测和空间天气预报的重要需求。
  
  
  科学探测机理
  
  空间风暴探测计划总的目标是探测近磁层太阳风、磁层顶边界层区、近地磁层空间暴活动区、电离层和热层场和粒子的时空变化;研究地球空间暴多时空尺度的驱动和触发机制及其对太阳风扰动的响应;揭示地球空间天气对太阳活动和行星际扰动响应的联锁变化物理过程;为保障航天活动、空间应用的安全提供科学数据、科学依据和对策。该计划大大拓展了深空探测范围,将对地球的电离层、热层、磁层以及太阳风这四个区域进行联合探测;分辨太阳风扰动和地震活动在地球空间产生的异常现象,正因为如此
  "空间风暴探测计划"在国际上评价很高,并在"国际与日共存"中占据了重要的地位。
  
  
  A阶段正在紧张实施
  
  刘振兴院士透露,目前第一阶段工作正在实施过程中,被称为A阶段。空间风暴探测计划A阶段主要研究内容包括: 优化SWISE计划科学目标和研究内容;确定有效载荷,提出有效载荷的具体指标;轨道设计和三星之间配合的轨道计划;完成科学目标和有效载荷评审报告。
  据刘振兴院士介绍,"空间风暴探测计划"由三颗探测卫星组成,其中一颗离地球700千米左右,主要在地球电离层和热层工作,主要是探测电离层暴和热层暴对太阳活动和磁层扰动的响应过程,被称为电离层和热层卫星(SWISE-1);一颗离地球6万千米左右,主要是探测近地磁层,被称之为磁层卫星(SWISE-2);最远的一颗则是在离地球15万千米左右的地球磁层以外的太阳风区域工作,主要是探测研究近磁层太阳风变化对太阳活动的响应及其对地球空间暴的影响,被称之为太阳风卫星(SWISE-3)。当最远的太阳风卫星在向阳面的时候,磁层卫星则是在磁尾区活动;而电离层和热层卫星则始终是在自己的区域里活动,这样的配合将可以同时探测出从太阳风区、磁层区、电离层区等不同区域的事事件,从而掌握空间天气连锁变化的时序过程,而且,这三颗卫星将运行在同一个与地球赤道面成75度夹角的轨道面上,因此,只要技术允许,可以"一箭三星"一次性将三颗卫星送抵指定空间位置。
  
  
  计划的创新和特色
  
   地球空间暴,包括磁层亚暴、磁暴、磁层粒子暴、电离层暴和热层暴,是空间天气的主要表现形式,因此,SWISE是空间天气探测的主要组成部分,SWISE计划与ILWS的其他计划相配合,对实现SWISE的目标和ILWS的总体目标是相互配合和相互促进的。 23个国际空间局代表一致同意将中国SWISE项目列为ILWS第一阶段
  (2007-2013)的核心项目,并建议赶在下一个太阳活动峰年,即2011年左右发射这三颗卫星。
  空间风暴计划是根据国家的重要需求和国际上日地空间新的发展趋势,以及双星计划存在的局限性提出来的,刘振兴院士认为,该计划具有以下创新性和特色:与"双星计划"相比,该计划具有四个最显著的特点。第一,探测的空间范围扩大,形成太阳风-磁层-电离层和热层密切联系的星座系统。第二,"双星计划"两颗卫星的发射先后间隔约半年,此间不能实现配合观测,而该计划三颗卫星一步到位,可实现同步观测。第三,探测仪器的精度和时空分辨率显著提高。第四,扩大了国际合作规模,与ILWS的有关卫星配合,更加提高科学效益,获取更多卫星的探测数据。
  
  刘振兴院士在接受记者采访时最后说,"空间风暴探测计划"在国际上评价很高,并在"国际与日共存"中占据了重要的地位,因为"空间风暴探测计划"大大拓展了深空探测范围,将对地球的电离层、热层、磁层以及太阳风这四个区域进行联合探测。
  
  图注:
  1. 国际与日共存计划的交叉研究领域
  2. 风暴计划三颗卫星轨道运行示意图
  3. 轨道配合图
  4. 太阳和地球的空间关系图
  
  
  背景材料:
   "国际与日共存"计划(International Living With a Star简称ILWS)是21世纪前20年最大规模的国际合作日地空间探测计划,目前已有美、欧、俄、日、加拿大和中国等24个国家空间局和两个国际空间学术组织加入,该计划旨在系统探测从太阳到地球之间的各种空间活动。此前,中国凭借"双星计划"在国际空间科学领域的影响而受到ILWS指导委员会主席的邀请参加"国际与日共存"计划的合作。



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