中國將于8月發(fā)射世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星

今年8月，我國將發(fā)射世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星，并在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建一個天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

這將是我國科學衛(wèi)星系列發(fā)射的第三顆科學衛(wèi)星。去年12月17日，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，目前已獲取大量科學數(shù)據(jù)。緊接著，我國首顆微重力返回式科學實驗衛(wèi)星“實踐十號”，也于今年4月6日成功發(fā)射，并按計劃圓滿完成了空間科學實驗任務。

科學衛(wèi)星能發(fā)揮什么作用?我國科學衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀如何?未來還有哪些計劃?帶著這些問題，記者采訪了中國科學院國家空間科學中心主任吳季。

科學衛(wèi)星改變了人類坐地觀地和坐地觀天的方式

從地球到廣闊的宇宙空間，每時每刻都發(fā)生著各種各樣的自然現(xiàn)象，這些現(xiàn)象既蘊含著宇宙和人類起源的秘密，也影響著地球上人類的活動。比如，太陽跟人類的活動最為密切，它給地球帶來陽光和溫暖的同時，也經(jīng)常給地球帶來干擾，太陽黑子的爆發(fā)會擾亂地球的磁場，破壞電離層，使地球上的無線電通信減弱甚至中斷。因此，人類研究太陽的特性和它的活動情況十分重要。然而，地球被一層厚達700千米以上的大氣包裹著，這層大氣擋住了人類的視野，使我們不能很好地觀察宇宙。

科學衛(wèi)星的出現(xiàn)，改變了人類坐地觀地和坐地觀天的方式。它攜帶著各種科學研究和探測儀器，穿過大氣層，自由自在、不受干擾地收集來自宇宙空間的各種信息。

吳季說：“科學衛(wèi)星是人類認知自然最重要和最直接的手段之一，人類通過它獲得了大量有關(guān)空間環(huán)境、各種天體和空間物質(zhì)的寶貴資料，取得了豐碩的科學探索和科學研究成果，對于人類認識太空、進入太空、利用太空起到了重要作用。同時，通過對宇宙的探索和研究，也可以使人類在基礎科學方面不斷產(chǎn)出重大原創(chuàng)性成果。”

世界各國最初發(fā)射的衛(wèi)星多是這類科學衛(wèi)星或是技術(shù)試驗衛(wèi)星，據(jù)統(tǒng)計，截至目前，世界各國先后發(fā)射了500多顆科學衛(wèi)星。如美國發(fā)射的第一顆衛(wèi)星“探險者”號就是一顆科學探測衛(wèi)星，之后“探險者”發(fā)展成了一個科學衛(wèi)星系列。還有蘇聯(lián)的“電子號”科學衛(wèi)星系列，以及日本的“新星”和英國的“羚羊”等。這些科學衛(wèi)星已經(jīng)取得了十分寶貴的科學資料和新的發(fā)現(xiàn)。例如，發(fā)現(xiàn)了距離地面600—40000公里處存在著兩個輻射帶;發(fā)現(xiàn)太陽不斷噴出等離子體(也叫太陽風);發(fā)現(xiàn)地面1000公里左右高度上有一個由氛、氦組成的地冕;還觀測到除太陽以外的許多紫外線和X射線的輻射源……

“自1957年人類發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來，有25位諾貝爾獎獲得者依靠科學衛(wèi)星數(shù)據(jù)得獎，其中有17位來自美國。”吳季說。

未來5年我國將研制并發(fā)射5顆新的科學衛(wèi)星

比起國外，中國科學衛(wèi)星的研制起步較晚。

吳季說，中國自1970年4月發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星以來，累計發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)已經(jīng)接近150顆。但直到去年才有了真正意義上的科學衛(wèi)星系列，并于去年發(fā)射了首發(fā)星——暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星。

“應用衛(wèi)星、載人航天和月球探測工程等在加強國防、普及應用和激勵民眾方面發(fā)揮了重要作用。但這些應用衛(wèi)星和航天工程偏重于工程實現(xiàn)，在發(fā)現(xiàn)空間科學新知識、引發(fā)前沿技術(shù)變革、帶動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面還未達到預期要求。”吳季說。

為了彌補中國航天事業(yè)在空間科學實驗和探索領域的短板，“十二五”期間，中科院在國務院批準實施的戰(zhàn)略性先導科技專項中，將科學衛(wèi)星計劃作為重點項目予以支持。“今年8月發(fā)射完量子科學實驗衛(wèi)星后，年底前還將發(fā)射一顆硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星。此外，還計劃在未來5年左右研制并發(fā)射5顆新的科學衛(wèi)星，有望在空間科學、技術(shù)和應用方面取得一系列重大創(chuàng)新突破。”

吳季透露，目前中科院已遴選出的這5個科學衛(wèi)星項目包括：中歐聯(lián)合空間科學衛(wèi)星任務太陽風—磁層相互作用全景成像衛(wèi)星計劃、磁層—電離層—熱層耦合小衛(wèi)星星座探測計劃、全球水循環(huán)觀測衛(wèi)星、愛因斯坦探針和先進天基太陽天文臺。

“空間科學實驗與探索只有第一，沒有第二，這個屬性決定了每項科學衛(wèi)星計劃都是非重復性的，包含了大量新需求、新思路、新設計、新材料和新工藝等，成為中國空間科技重大原始創(chuàng)新驅(qū)動力的源頭活水。”吳季說。