[科普中国]-探测二号卫星

探测设备

“探测二号”卫星重约343公斤，设计寿命12个月，构型与“探测一号”卫星基本相同，但装载了功能不同的有效载荷，包括三分量磁通门磁强计、中性原子成像仪、电子和电流仪、高能电子探测器、高能质子探测器、重离子探测器、低频电磁波探测器和低能离子探测器。这颗卫星由中国航天科技集团公司所属的航天东方红卫星有限公司、中国科学院空间科学与应用研究中心以及欧洲空间局协调的五家欧洲科研机构联合研制。

用于发射“探测二号”卫星的“长征二号丙/SM”型运载火箭，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，是“长征二号丙”运载火箭的改进型，具有稳定的姿态控制系统。这次发射是“长征”系列运载火箭的第77次飞行，也是自1996年10月以来，我国“长征”系列运载火箭发射连续第35次获得成功。

测试阶段卫星已先后成功进行了测姿测轨工作、伸杆展开工作、章动控制和卫星授时作业，所有动作指令执行正确，仪器设备工作正常。卫星的八台有效载荷已有七台开机（中方的五台有效载荷已全部开机），进行在轨测试，其余一台也将于近期开机。

此颗卫星连同去年发射升空的探测一号卫星共属于“地球空间双星探测计划”（简称“双星计划”），双星计划是中国国家航天局同欧空局共同支持的一个空间探测计划，它和欧空局的CLUSTER卫星系统共同作业，有助于研究太阳活动、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，可以为空间活动的安全以及人类生存环境的维护提供科学数据和相应对策。

测控难题西安卫星测控中心在对25日发射的“探测二号”卫星测控中，首次成功地以运载火箭飞行参数计算卫星入轨姿态，并由地面直接发送遥控指令指挥卫星探测伸杆展开，又一次创造了航天测控的新纪录。目前，“探测二号”运行正常，星上各种探测仪器正有效地开展工作。

“探测二号”是我国首次发射的大椭圆极区轨道卫星。由于受卫星运行轨道和星载红外敏感器安装位置等因素的局限，星上红外仪在入轨初期无法扫描到地球，地面测姿系统不能从星上获取计算卫星姿态的信息。卫星入轨姿态确定不了，卫星测控工作将陷入盲目状态。西安卫星测控中心创造性地用运载火箭的飞行参数来推算卫星的入轨姿态并获得成功。

位于卫星两翼的探测伸杆能否按预定程序顺利展开，是探测卫星开展探测工作的基本前提。“探测一号”的探测伸杆由卫星自动控制展开，“探测二号”则由地面发令通过引爆星上火工品展开。由于“探测二号”在极区轨道上运行，地面发送指令必须精确掌握卫星轨道、姿态和转速并在极其有限的时段里进行，测控难度非常高。西安卫星测控中心启用新改造的计算机软件系统，通过提高测量数据的处理精度和智能化测试水平，准确推算出发令时机和工作程序，经过近2个小时的星地数据交换，成功地指挥远在4万公里太空上的“探测二号”顺利展开了探测伸杆。

据负责“探测二号”卫星测控技术总体工作的专家介绍，由于卫星入轨姿态确定和星上探测伸杆展开都已顺利完成，下一步精确测算卫星实时运行姿态、轨道、转速等测控事件可按计划进行，“探测二号”卫星每一圈绕地球运行的可控弧段也都有了明确预报，卫星的测控资源分配和测控计划安排已经转入正常工作状态。

双星探测“探测二号”卫星升空后，与已在轨运行的“探测一号”卫星构成了具有创新特色的星座式独立探测体系。这两颗卫星互相配合，分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要空间活动区域，主要进行太阳活动、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等科学研究。同时，根据我国与欧洲空间局的合作计划，中国的“双星”与欧空局“星簇计划2”中已发射的4颗卫星，组成密切配合的联合探测网，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。

探测结果1.双星和团星联合探测首次发现太阳风的空洞。
2.首次在向阳面层顶区探测到分量磁场重联和行星际磁场北向时磁重联的证据。
3.首次观测到分量重联与反平行重联分别在磁层顶日下点附近和高纬同时发生。
4.互相配合第一次观测到完整的亚暴活动事件次序。
5.观测到磁通量管由分量重联在低纬磁层顶对产生，反向离开源区。
6.同时探测到磁尾中性片纽结波震荡。探测一号和团星4颗卫星分别在磁尾地心距离为11和16个地球半径处同时观测到磁尾中性片纽结波震荡。该纽结波起源于中性偏内部，向磁尾二侧传播，并存在于日-地连线大于5个地球半径的大面积范围内。
7.中性原子成像探测仪器的主要探测结果。
18.首次观测到由低频电磁波产生的辐射带能量电子损失事件。

发射意义双星计划的顺利实施，为中欧航天界开展进一步合作奠定了基础。孙来燕透露，随着年底欧空局有关人士的来访，国家航天局与欧空局将在空间技术、空间应用和空间科学等方面进行更深入的合作。

背景故事20世纪90年代，一些空间大国推出了国际日地物理计划（ISTP），然而迄今为止，尽管美、俄、日等国和欧洲空间局已先后发射了数颗卫星，但ISTP中进行协同探测的卫星在空间分布仍存在一定的局限性，集中表现为无法对近地赤道区以及近地极区进行有效的控制，而这两个地区电磁场以及能量粒子的时空变化恰恰对于磁层空间暴会产生极大的影响。这个至今未解决的问题，是目前地球空间存在的最具有挑战性的重大科学问题。

正是在这样的背景下，1997年，中国提供了“双星”计划该计划包括两颗小卫星，它们将分别运行与目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的二个磁层重要活动区，即近地赤道活动区和近地极地活动区，这两颗卫星将利用高分辨率的仪器在近地空间的主要活动区探测场和粒子的时空变化，研究磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴的触发机制及磁层空间暴对太阳活动和行星际扰动的响应过程。它们与欧洲空间局Cluster的四颗卫星的配合，将形成人类历史上第一次对地球空间的六点立体探测。