技術攻關是關鍵
肖佐介紹,在國家自然科學基金委重點項目和國防科工委背景研究項目的支持下,北京大學會同中國氣象局、中國科技大學和中科院空間中心在科學背景、科學目標以及為實現科學目標要求配置的有效載荷(主要是科學儀器)等方面開展了全面的預先研究,目前這一預研階段已順利完成。
肖佐說,目前,由18個評審委員(包括11位科學院院士和7位空間界資深專家)組成的專家組,已完成對「誇父計劃」科學目標進行的評審。
2007年6月1日,《「誇父計劃」科學目標及觀測項目論證報告》評審會在京召開。北京大學校長許智宏院士和國防科工委副司長王克然分別在會上致詞,北京大學塗傳詒院士作了關於「誇父計劃」科學目標和觀測項目的論證報告。評審組通過討論,一致通過「誇父—太陽風暴、極光及空間天氣計劃」科學目標及觀測項目論證報告,並建議「誇父計劃」盡快立項發射。
「誇父計劃」工程論證由東方紅衛星公司牽頭,會同北京大學、中國氣象局、中國科學技術大學(與山東大學威海分校合作)、中科院空間中心等共同完成。目前,已對有效載荷對工程的要求、軌道設計、運載與發射、地面測控和測定軌、地面數據接收、衛星設計等進行了全面論證並已順利完成,主要結論是:在我國嫦娥一期的基礎上,實現「地—月」之間的測控技術基礎已具備;在我國嫦娥二期和深空站建設完成之後(2011年),「誇父計劃」所需的基礎技術條件將全部具備。
完成預研階段的任務後,「誇父計劃」將進入另一個重要環節,即技術攻關。目前,塗傳詒、肖佐等科學家已對關鍵科學探測儀器(有效載荷)的研製、誇父A星的軌道設計與實現技術、誇父A星的深空自主運行技術、誇父B星的高精度姿軌聯合控制實現技術等科學問題和技術難點進行了細緻的分析。
例如,誇父A所要到達的L1點位於日地連線上,距地球150萬公里,目前,只有NASA和ESA為數不多的航天器,如SOHO、ACE、ISEE等飛行器到達過L1點。
誇父A衛星選擇哪種運載工具、轉移軌道才能到達距地球約150公里的L1點;選擇何種方式保持衛星軌道在L1點上;誇父A衛星如何實施遠距離測控和通信;L1點通信距離上屬於深空範疇,如何在深空條件下實施對衛星的測控和數據傳輸通信……這些都是誇父A衛星實現的關鍵環節之一,也是誇父A工程要解決的首要問題。
誇父B衛星飛行任務目標是實現一天24小時、一周7天連續觀測北極光的分佈,為了實現這個目標,誇父B有兩顆同樣的衛星組成:誇父B1和誇父B2。這兩顆衛星的軌道要位於同一極軌上,呈共軛飛行狀態,遠地點高度6個地球半徑,近地點0.8個地球半徑。選擇什麼運載工具和發射方式是誇父B衛星工程要解決的關鍵技術。
「衛星的發射、軌道設計、遙測、遙控都需要有詳盡的設計,不過,在現在初步的方案設計中,我們認為我國是有這個能力的,關鍵是如何把它組織好。」肖佐說。
「除此之外,整個『誇父計劃』都採用成像技術,它所使用的一些特殊成像儀器都要作技術攻關,如中性原子成像儀、太陽白光日冕儀。」肖佐介紹說,由於地球的外層空間有一些中性的氧原子,需要用現在的成像技術把其速度分佈形成為圖形,以確定在太陽有擾動時,外層空間到底是如何響應的,但是由於中性原子本身通過交換原子以後可以成像,所以這裡涉及一些新的成像技術方面的難點。
肖佐介紹,在有效載荷的研製方面,現在已有不少研製單位報名參加,它們已通過不同的渠道申請到了基金,在作積極的準備。「下一階段我們會通過招標的方式最終確定選擇哪些單位研製這些儀器。」
期待更深入的國際合作
2006年7月,兩場高規格的國際會議——第36屆世界空間科學大會和2006年西太平洋地球物理大會在北京舉行,塗傳詒在這兩個大會上分別介紹了「誇父計劃」的內容和進展情況,引起了各國科學家的高度關注。
2006年1月12日∼13日,在德國Lindau召開了「誇父計劃」國際研討會,進一步明確了有效載荷的配置、技術指標以及國際合作的途徑。2006年7月16日,在北京舉行的COSPAR大會安排了「誇父計劃」專題研討會,進一步討論和確定了科學目標。2007年1月7日,在中國航天局代表的主持下,歐洲空間局(ESA)、加拿大空間局(CSA)和英、法、德、意、比、奧等10個國家的空間探測部門的代表在三亞召開了「誇父計劃」國際協調會議,各方表達了合作意向,確定了需要進一步會談的問題。
肖佐說:「現在,歐盟、加拿大等國家和地區的科學家紛紛表示要參加這一計劃,開展相關合作,經誇父工作隊和誇父科學委員會目前確定的科學儀器配置方案中,共20多項必需的儀器,我國科學家主導研製的佔多數,同時所有儀器都有國際合作,法國、加拿大、英國、愛爾蘭、瑞士、德國等國的科學家積極參與合作研製。歐空局、加拿大航天局都表示出積極支持和合作意願。」此外,日本、印度也表示了對「誇父計劃」的興趣。
「國防科工委也非常重視國際合作,多次指出希望通過國際合作推動『誇父計劃』的順利開展,要探索多種合作途徑而不只是限於儀器研製,例如在衛星平台、衛星研製和發射方面更深入合作的可能性,都在積極探討中。」
不過讓肖佐擔心的是,歐空局正好在2014年有一個太陽軌道器的空間觀測計劃,雖然該計劃的一些監測項目與中國的「誇父計劃」能形成很好的配合,但是由於時間上有交叉,歐空局的科學家和有關單位如何兩頭兼顧,「這些目前都在商談中」。
在國際合作中,關鍵的問題是保證我們的自主知識產權。這是肖佐最強調的一點。肖佐說,「誇父計劃」是中國人的原創思想,而且國家給予了大力的支持,中國一定會在「誇父計劃」中起主導作用。
深遠的影響
2006年8月4日,美國《科學》雜誌的《新聞焦點》欄目迅速報道了中國「誇父計劃」的相關情況,文中指出,誇父衛星將在很高的精度上追蹤太陽爆發和地磁暴活動;如果「誇父計劃」順利實施,它將有許多項首創技術,並將使中國在深空探測方面跨入國際領先行列。
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