[科普中国]-探测一号卫星

简介

“探测一号”卫星由中国航天科技集团公司所属的中国空间技术研究院负责平台研制及卫星总成，星上有效载荷数据的采集、管理与传输以及部分探测仪器由中国科学院空间科学与应用研究中心研制，其他的探测仪器由欧空局协调8家欧洲科研机构负责研制。卫星重约350公斤，设计寿命18个月。

探测一号”卫星已准确进入近地点高度为555公里、远地点高度为78051公里、倾角为28.5度的预定卫星工作轨道，发射获得圆满成功。这是中国第一次发射高轨道卫星，也是世界上少有的高轨道卫星，远地点高度比地球同步轨道高了一倍多。西昌卫星发射中心采用了新的发射流程，缩短了卫星测试周期，提升了综合发射能力。

“地球空间双星探测计划”是中国科学家于1997年提出的。它由两颗以大椭圆轨道绕地球运行的小卫星组成，其中“探测一号”是赤道星，将于2004年发射的“探测二号”是极轨星。这两颗小卫星分别运行于国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要活动区，主要用于研究太阳活动、行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程。

中国的“双星探测计划”引起了国际空间物理界的关注，被列入国际日地物理计划和欧空局“星簇计划2”的重要合作伙伴。中国和欧洲将利用中国的“双星”与欧空局“星簇计划2”的4颗卫星联合探测，在从太阳到地球的空间中，形成人类历史上第一次对地球空间的六点立体探测体系。探测的科学成果将由中国与欧洲共同享有。

由中国航天科技集团公司所属的中国运载火箭技术研究院研制的“长征”二号丙/SM型运载火箭，是“长征”二号丙运载火箭的改进型。

这次发射是“长征”系列运载火箭的第75次飞行，也是自1996年10月以来中国“长征”系列运载火箭发射连续第33次获得成功。

这是中国第一次以自己的先进空间探测项目同发达国家从技术到应用的高层次、实质性的对等合作。1

“探测一号”是中国双星计划两颗卫星中的赤道星，它的轨道远地点达到78051公里，是中国迄今为止发射的距地球最远的一颗卫星。重约350公斤的“探测一号”由中国空间技术研究院、中国科学院空间科学与应用研究中心以及欧洲空间局联合的8家欧洲科研机构共同研制，星上除了中国的设备外，欧洲空间局还提供了5项14台件有效载荷。在环绕近赤道轨道在轨运行的一年半的时间里，“探测一号”将对赤道区的空间环境进行探测。为了将卫星准确送入预定轨道，中国运载火箭技术研究院对“长征二号丙”火箭进行了一系列的改进，突破了多项关键技术。其中在原有的火箭一级二级的基础上，又增加了带独立控制系统的第三级—--上面级，确保卫星准确调姿入轨。

参数卫星进入近地点五百五十一公里、远地点七万四千零一十七公里、倾角为二十八点二度的近地大椭圆轨道。2

“探测一号”卫星由中国空间技术研究院、中国科学院与欧洲空间局联合的八家欧洲科研机构共同研制，卫星重约三百五十公斤，设计寿命十八个月。该星共搭载八个项目十七台套有效载荷，其中，欧洲空间局提供了五个项目十四台套。2

用途探测一号卫星主要探测近地磁尾区的磁层空间暴过程及向阳面磁层顶区太阳风能量向磁层中的传输过程。“双星计划”另一颗近地极区卫星的轨道高度为700—35000公里，主要探测太阳风能量和近地磁尾区能量向极区电离层和高层大气的传输以及电离层粒子向磁层中的传输过程。两星相互配合，构成具有明显创新特色的星座式独立探测体系，可以对地球空间暴发生机制和发展规律进行立体探测。

“双星计划”的赤道区卫星和极区卫星将分别搭载8台有效载荷探测器，其中8台有效载荷探测器由欧空局资助欧洲国家有关单位研制，另外8台探测器由中国科学院空间中心设计、研制。这16台探测仪器将进行三维磁场探测、粒子探测、低频电磁波探测和卫星表面电位主动控制。双星探测数据的接收将由中科院空间科学与应用研究中心密云科学卫星数据地面接收站、上海天文台佘山观测站以及欧洲空间局西班牙卫星数据接收站共同完成。3

发射过程成功发射北京时间2003年12月30日凌晨3时6分18秒，中国在西昌卫星发射中心用“长征二号丙”/SM型运载火箭成功地将“探测一号”卫星送上太空，标志着中国高水平的空间物理与环境探测进入实质性发展阶段。

进入轨道火箭飞行12分钟后，西安卫星测控中心传来的数据表明，卫星准确进入远地点高度78051公里，近地点高度555公里、倾角为28.5度的近地大椭圆轨道，发射圆满成功。

数据分析中国与欧洲空间局合作的“探测一号”卫星向地面传回数据。科学家对这些数据进行分析后发现，“探测一号”首次探测到了一种陌生的空间现象。

装载在“探测一号”上的高能电子探测器探测到了其轨道运行空间内高能电子分布的一个规律，而这是在以往的空间探测中从未发现过的。探测数据显示，在距

离地球比较远的时候，高能电子探测器探测到的电子分布状况比较均匀，而当卫星飞到离地球比较近的时候，高能电子的分布有方向性的变化，有些方向比较强，有些方向比较弱。

双星计划应用系统总设计师吴季表示，很明显，高能电子的分布受到地球磁场的影响，离地球越近，地球磁场越强，它的分布就越明显，这个现象以前没有看到过。通过分析这些现象背后的一些理论原因，分析到底为什么会发生这些现象；反过来，研究的理论成果可以推动我们对空间环境进行预报，进行应用。

科学家说，在地球外层空间存在着大量的质子、电子等粒子，它们的存在就好比大海中的暗礁。当航天器、应用卫星等在这一地区活动时，很有可能触到这些暗礁，造成损坏。双星计划就是要探测出一定空间内的各种粒子和磁场的时空分布规律，从而指挥航天器、应用卫星等避开危险。

发射意义地球空间双星探测计划是中国国家航天局和欧洲空间局合作的重大科学项目。它包括两颗小卫星，今天发射的探测一号是赤道星，探测二号是近地极区卫星，将在近地点高度700公里，远地点高度约40000公里的轨道环绕南北极方向运行。两颗星将分别对近赤道区和极区两个地球空间环境变化最为重要的区域进行宽能谱粒子、高精度磁场及其波动的探测，主要研究太阳活动、星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程，进而建立磁层空间暴的物理模型、地球空间环境动态模型和预报方法。该计划由中国首次提出以后，引起了国际空间物理界的关注，被列入国际日地物理计划，并成为欧洲空间局“星簇计划2”的重要合作伙伴。

中国地球空间双星计划首席科学家刘振兴：中国的双星将和欧(洲)空(间)局cluaster(星蔟计划)的4颗卫星密切地配合，将形成人类历史上第一次对地球空间进行6点探测。

双星计划是中国第一次以自己的先进空间探测项目同发达国家从技术到应用的高层次、实质性的对等合作，提高了中国在国际空间科学与技术界的地位。

4该星总指挥兼总设计师张永维称，“探测一号”卫星自立项开始，即完全按照卫星具体科学目标进行设计、研制，可以说是中国首颗真正严格意义上的科学实验卫星。

张永维说，在此之前，中国研制的科学实验卫星大多是根据宏观需求研制，在太空运行试验过程中开展科学实验工作。而“探测一号”卫星则是以“双星计划”具体科学目标为基础，并以适应与满足其目标为前提进行卫星的设计和研制，“这在中国科学实验卫星研制领域还是第一次”。

历史历程一九九七年一月，由中国科学院院士刘振兴牵头，中国相关科学家多次讨论，提出地球空间双星探测计划，即“双星计划”。

一九九七年四月，刘振兴院士在北京香山科学会议上正式提出中国“双星计划”。

一九九七年十一月，欧洲空间局科学项目部与中科院空间中心签署“双星计划”与CLUSTERⅡ合作议定书。欧空局表示在卫星轨道计算、有效载荷研制、卫星技术和卫星数据站方面给予积极支持。

一九九九年九，欧空局代表团访华时正式向中科院和中国国家航天局提出与“双星计划”合作的请求。

一九九九年十月，中科院正式启动“双星计划”可行性论证。

二000年三月，中国“双星计划”代表团应邀赴巴黎欧空局本部参加计划A阶段方案论证会，中欧双方在会上签订了进一步合作的协议。

二00一年七月，中国国家航天局与欧洲空间局正式签署“双星计划”合作协议。

二00一年十月，经过总体方案和分系统方案设计评审，“双星计划”卫星及其运载火箭进入研制阶段。

二00二年九月至十月，“双星计划”首颗卫星“探测一号”有效载荷系统在伦敦帝国理工大学进行预集成测试。

二00三年十二月三十日，“探测一号”卫星成功发射升空。