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5月19日，法屬圭亞那庫魯航天中心，太陽風(fēng)-磁層相互作用全景成像衛(wèi)星（SMILE，簡稱“微笑”衛(wèi)星）由“織女星-C”火箭成功發(fā)射升空，精準(zhǔn)進(jìn)入預(yù)定軌道，太陽翼展開正常，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

這是中國科學(xué)院與歐洲空間局首次開展任務(wù)級(jí)全方位深度合作的空間科學(xué)探測項(xiàng)目。按計(jì)劃，衛(wèi)星將在入軌后經(jīng)過約42天的軌道機(jī)動(dòng)抵達(dá)科學(xué)觀測軌道，隨后開展為期2個(gè)月的在軌測試，之后進(jìn)入為期3年的常規(guī)科學(xué)觀測階段。

給地球“保護(hù)傘”拍張全景照

地球時(shí)刻遭受著太陽風(fēng)這股高速帶電粒子流的狂轟濫炸。幸運(yùn)的是，地球自帶一把看不見的“保護(hù)傘”：磁層。它像一個(gè)巨大的彗星狀氣泡，將絕大部分太陽風(fēng)隔絕在外，默默守護(hù)著地表的一切。

然而，這道屏障并非密不透風(fēng)。“太陽風(fēng)的能量總會(huì)通過一個(gè)叫磁場重聯(lián)的開關(guān)闖進(jìn)來，引發(fā)磁暴和亞暴，在點(diǎn)亮絢爛極光的同時(shí)，也可能讓衛(wèi)星失聯(lián)、導(dǎo)航失靈，甚至燒毀地面電網(wǎng)。”“微笑”衛(wèi)星中方首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤院士說，因此，迫切有必要研究太陽風(fēng)如何影響地球空間環(huán)境，以提升空間天氣預(yù)報(bào)能力，保障電子系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

這正是“微笑”衛(wèi)星的使命所在。通過全球成像觀測，它可以直觀呈現(xiàn)磁層邊界的動(dòng)態(tài)形態(tài)與演變過程，為研究太陽風(fēng)與磁層相互作用提供全新觀測依據(jù)，對(duì)揭示空間天氣的物理起源具有重要意義。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，“微笑”衛(wèi)星采用了兩項(xiàng)開創(chuàng)性設(shè)計(jì)。

“一是搭載了全球首臺(tái)星載軟X射線成像儀，它能捕捉太陽風(fēng)粒子撞擊地球外層大氣時(shí)釋放的軟X射線，讓原本看不見的磁層邊界第一次以圖像形式呈現(xiàn)出來；二是用軟X射線成像儀、紫外極光成像儀、低能離子分析儀和磁強(qiáng)計(jì)四類載荷，組成了‘成像+原位’協(xié)同觀測體系?！蓖醭嘟榻B，這套體系既能對(duì)整個(gè)磁層進(jìn)行全景“拍照”，又能實(shí)時(shí)就地測量太陽風(fēng)的物理數(shù)據(jù)，為研究磁暴、亞暴等空間天氣過程提供了前所未有的觀測手段。

王赤表示，“微笑”衛(wèi)星將在數(shù)萬公里外的太空，首次為地球磁層拍下一張完整的全景照，以了解其形狀與結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，定量追蹤太陽風(fēng)的物質(zhì)和能量如何通過“磁場重聯(lián)”這個(gè)開關(guān)進(jìn)入地球空間，又如何傳輸并最終耗散。

打造外空領(lǐng)域國際合作新范本

“‘微笑’衛(wèi)星是繼二十多年前‘雙星計(jì)劃’之后，中歐空間科學(xué)的又一次里程碑式握手。但這回，合作遠(yuǎn)不止‘你造我買’那么簡單?！蓖醭嗾f，“從概念提出、方案設(shè)計(jì)到工程研制、數(shù)據(jù)應(yīng)用，中歐雙方形成了平等互利、優(yōu)勢互補(bǔ)的合作機(jī)制?！?/p>

具體分工上，中方全面負(fù)責(zé)衛(wèi)星平臺(tái)研制、測控、地面支撐與科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，并主導(dǎo)研制了紫外極光成像儀、低能離子分析儀、磁強(qiáng)計(jì)三臺(tái)載荷；歐方則負(fù)責(zé)載荷艙、軟X射線成像儀，并提供運(yùn)載火箭、發(fā)射場及主動(dòng)段測控支持。衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，中歐科學(xué)家將聯(lián)合進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，科學(xué)數(shù)據(jù)面向全球科研機(jī)構(gòu)開放共享，推動(dòng)形成國際共同參與的研究格局。

王赤將這一合作模式概括為十二個(gè)字：“知識(shí)共創(chuàng)、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、成果共享。”在他看來，這種模式為構(gòu)建外空領(lǐng)域新型國際科技合作提供了可復(fù)制、可推廣的范本。

合作中，雙方也結(jié)下了深厚的情誼。“歐方對(duì)中方團(tuán)隊(duì)印象最深的是‘沒有節(jié)假日，加班加點(diǎn)拼搏’，而中方則由衷佩服歐方規(guī)范的項(xiàng)目管理和極高的專業(yè)素養(yǎng)。”王赤說。

他認(rèn)為，“微笑”衛(wèi)星任務(wù)的成功實(shí)施，是中國為人類空間科學(xué)知識(shí)寶庫貢獻(xiàn)前沿原創(chuàng)力量的關(guān)鍵一步，有力推動(dòng)了中國從國際空間科學(xué)參與者向核心貢獻(xiàn)者的歷史性轉(zhuǎn)變，也標(biāo)志著中歐攜手開創(chuàng)了地球磁層探測的新紀(jì)元。

展望未來，王赤期待“微笑”衛(wèi)星能夠在三個(gè)方面取得突破：對(duì)磁層頂進(jìn)行首次整體成像，從定性描述走向定量研究；推動(dòng)地球空間能量循環(huán)理論的“范式變革”；以及建立起微觀粒子過程與宏觀成像的有機(jī)聯(lián)系。這些科學(xué)進(jìn)步將促使空間天氣預(yù)報(bào)從基于經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向基于物理規(guī)律，從定性描述進(jìn)入定量預(yù)報(bào)的新階段，大大提升預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度與能力。