航天日將至 看這些中國“星”閃耀太空
◎本報記者 張 曄
52年前，中國第一顆人造地球衛星東方紅一號發射成功，拉開了中國人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類的序幕。為了紀念這一壯舉，我國將“中國航天日”定在了每年的4月24日。中國航天日從它誕生那一刻起就與衛星結下了不解之緣。
7年前，中國科學院第一顆空間科學衛星系列首發星——暗物質粒子探測衛星“悟空”號發射升空，標志著我國空間科學進入全面探索階段。隨后，“慧眼”“羲和號”“張衡一號”等多顆科學衛星陸續發射升空。
在第七個“中國航天日”即將到來之際，讓我們不忘初心，一起來看看現在天空中閃耀著的那些科學之“星”。
空間地球科學衛星
換個角度觀察人與自然
它們是人類活動的“偵察員”，通過“火眼金睛”觀察人與自然如何交互作用；它們還是未來可持續發展的“吹哨人”，監控人類不文明行為。它們就是空間地球科學衛星，換個角度看地球，是它們的看家本領。
“張衡一號”
2018年2月2日，電磁監測試驗衛星“張衡一號”發射升空。空間電磁擾動與地震發生具有明顯的相關性，因此構建空間電磁監測體系對探索地震預測新方法有著重要意義。“張衡一號”裝載有高精度磁強計、感應式磁力儀載荷，通過獲取全球電磁場、電離層等離子體、高能粒子觀測數據，對中國及周邊區域開展電離層動態實時監測和地震前兆跟蹤。“張衡一號”在國內首次實現高精度電離層電子、離子原位探測，首次在電離層對Pc1地磁脈動(指頻率在0.2—5赫茲的低頻波動)實現南北共軛觀測，并獲取了中國首批完全自主知識產權的全球地磁場等觀測數據。
碳衛星
2016年12月22日，全球二氧化碳監測科學實驗衛星(碳衛星)發射升空。它攜帶高光譜與高空間分辨率二氧化碳探測儀、多譜段云與氣溶膠探測儀等探測設備，可以真實、客觀地反映全球大氣二氧化碳含量的實時變化情況，使碳源匯的定量計算與監測有了依據。依靠碳衛星，我國科學家獲得了首幅全球二氧化碳分布圖，以及獲取了中國碳衛星首個全球碳通量數據集；中國科學院大氣物理研究所獲得陸地生態系統日光誘導葉綠素熒光數據產品。
“可持續發展科學衛星1號”
2021年11月5日，“可持續發展科學衛星1號”(SDGSAT-1)發射升空，它是全球首顆專門服務聯合國2030年可持續發展議程的科學衛星，數據產品面向全球共享。其搭載了熱紅外、微光和多譜段成像儀3個有效載荷，將實現“人類活動痕跡”的精細刻畫：熱紅外成像儀可精細探測陸地表面與水表溫度、農田精細水熱動態變化、城市熱能分布等；微光成像儀通過探測夜間燈光的強度和分布，具有反映社會經濟發展水平和人居格局的能力；多譜段成像儀可對水質、近海生態環境、濱海養殖和水生植物分布，以及冰川、積雪、植被覆蓋等進行監測和分析。2021年底，該星首批11幅影像正式發布，包括我國長三角、山東半島、西藏納木錯、新疆阿克蘇、北京、上海及法國巴黎等多個地區和城市的微光、多譜段與熱紅外成像儀影像。
空間天文衛星
拓展人類對宇宙的認知
尋找暗物質存在的證據、觀測黑洞爆發、研究太陽“一磁兩暴”……近年來，我國陸續研制并發射了數顆空間天文衛星，不斷拓展認知宇宙的新邊界，開啟空間科學探索的新征程。
“悟空”號
2015年12月17日，“悟空”號暗物質粒子探測衛星成功發射。該衛星是迄今為止觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優的高能伽馬射線、電子宇宙射線空間探測器。“悟空”肩負著尋找暗物質存在證據的使命，它平均每秒就能捕捉60個高能粒子，可以對量級在10億電子伏特到數十萬億電子伏特之間的電子、伽馬射線等宇宙線粒子進行測量。目前，“悟空”號已先后取得精確測量電子能譜、繪制高能質子宇宙線能譜、繪出迄今最精確的高能氦核宇宙線能譜并觀測到能譜新結構等重大科學成果，其探測的首批伽馬光子科學數據也已向全球公開。
“慧眼”衛星
2017年6月15日，“慧眼”硬X射線調制望遠鏡衛星發射升空。它裝載著高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環境監測器等4個有效載荷。“慧眼”衛星升空后，陸續取得一系列重大科學成果，包括觀測到雙中子星并合引力波事件、黑洞雙星爆發過程的全景、第24太陽活動周最大耀斑的高能輻射過程，以及直接測量到宇宙最強磁場、高精度實現了脈沖星導航的在軌驗證、發現距離黑洞最近的相對論噴流、發現逃離黑洞的高速等離子體、發現并證認了首例和快速射電暴同時發生并且來自于磁星(磁場極強的中子星)的X射線暴等。
“羲和號”
2021年10月14日，我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”成功發射，標志著我國正式邁入空間探日時代。“羲和號”首次采用“動靜隔離非接觸”總體設計新方法，首次提出“載荷艙主動控制、平臺艙從動控制”方法，將首次實現全日面Hα波段光譜成像觀測，可獲得太陽爆發時的大氣溫度、速度等物理量的變化記錄，有助于研究太陽爆發的動力學過程和物理機制。
空間基礎物理衛星
把實驗室搬上茫茫太空
構建星地量子通信網、探測空間引力波、開展微重力科學實驗……隨著科學的進步，人類開始研究發生在日地空間、行星際空間以及整個宇宙空間的物理、化學，乃至生命等的現象及規律，在這方面，空間科學實驗衛星有著無法替代的地位和作用。
“墨子”號
2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子”號發射升空。它突破了一系列高精尖技術，包括星地光路對準、偏振態保持與星地基矢校正、量子光源載荷等，順利完成了量子糾纏分發、量子密鑰分發、量子隱形傳態三大科學實驗任務。在此基礎上，“墨子”號又完成了與“京滬干線”的對接，實現了洲際量子保密通信。目前，依托“墨子”號，我國科學家成功實現了跨越4600公里的星地量子密鑰分發，還構建了全球首個星地量子通信網絡，覆蓋我國4省3市32個節點，包括北京、濟南、合肥和上海4個量子城域網，目前已接入150多家用戶。此外，“墨子”號還對量子力學與引力的融合等物理學基本問題檢驗提供了新的平臺。
“太極一號”
2019年8月底，微重力技術實驗衛星“太極一號”成功發射。“太極一號”搭載的激光干涉儀位移測量精度達到百皮米量級(約為一個原子直徑)，引力參考傳感器測量精度達到地球重力加速度的百億分之一量級，微推進器推力分辨率達到亞微牛量級。目前，“太極一號”已圓滿完成全部預設實驗任務，實現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的全部性能驗證，并率先實現了我國兩種無拖曳控制技術的突破。
“天琴一號”
2019年12月20日，“天琴一號”成功發射升空。該星將對高精度空間慣性傳感器、激光干涉儀等設備，以及無拖曳控制技術、微牛頓量級推進等核心技術開展在軌驗證。第一輪實驗結果顯示，“天琴一號”所有技術指標均超出任務預期目標。近期，“天琴一號”衛星獲得了全球重力場數據，該數據可服務于大地測量、地球物理、油氣資源勘探等領域，有助于應對全球氣候變化、防災減災。
“懷柔一號”
2020年12月10日，引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星(“懷柔一號”)發射成功。首發的2顆小衛星分布于地球兩側，采用共軛軌道的星座布局，將對引力波伽馬暴、快速射電暴高能輻射，特殊伽馬暴和磁星爆發等高能天體爆發現象進行全天監測，旨在破解黑洞、中子星等致密天體的形成和演化，以及雙致密星并合之謎。此外，“懷柔一號”還將探測太陽耀斑、地球伽馬閃和地球電子束等日地空間高能輻射現象，為進一步研究其物理機制提供科學觀測數據。2021年1月20日，“懷柔一號”衛星團隊首次在國際伽馬暴協調網絡發布天體爆發事件GRB 210119A的觀測通告，標志著該衛星開始向國際天文界提供及時的觀測結果。