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标  题: 中国“夸父计划”目标锁定太阳活动
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(2006-08-07 15:56:47)
 

“夸父计划”已经进入综合论证阶段，预计在2012年，“夸父计划”涉及的三颗卫
星都将上天并开始运作，届时将为科学家深入研究日地环境、为灾害性空间环境预
报提供观测数据，从而推动中国航天深空探测技术的发展。

本报记者 郑金武

    当探究月球奥秘的“嫦娥计划”已为公众耳熟能详，中国另一项空间探测计划
“夸父计划”在经过两年沉默期后，终于浮出水面。目前，“夸父计划”已经进入
综合论证阶段，预计在2012年，该计划所涉及的三颗卫星都将上天并开始运作，届
时将为科学家深入研究日地环境、为灾害性空间环境预报提供观测数据，从而推动
中国航天深空探测技术的发展。这是近日北京大学地球与空间科学学院教授肖佐向
《科学时报》透露。 

   “夸父计划”锁定太阳活动 

强磁暴可以使地球卫星和地面电网短路。而且，它们对于空间旅行也造成巨大危害
。德国马普学会太阳系研究所的太阳物理学家Rainer Schwenn说，如果1972年12月
的“阿波罗17”探月计划提前4个月发射，这些宇航员很可能会被那时一系列来自
强耀斑和CMEs（日冕物质抛射事件）的能量粒子的“枪林弹雨”杀死。未来到月球
或者火星上的宇航员，同样面临这样的危险。 

    “夸父计划”就是一项进行太阳风暴、地球极光和空间天气环境探测的计划。
中国古代有神话故事“夸父逐日”，讲的是神人夸父不惜生命追赶太阳。该计划的
名称正是由此而来。中国科学院院士、北京大学教授涂传诒是“夸父计划”思想的
原创者。国际宇航科学院院士、中国空间科学学会理事长、北大地球与空间科学学
院肖佐教授也是“夸父计划”的重要参与者与组织者。 

    雷暴超晶胞是否正在酝酿一个龙卷风，或者海洋暖流是否正在蕴育一个飓风，
这些都可以从底层大气的扰动有规律地预测出来。然而相对于地球大气层内的天气
来说，地球大气层之外的空间天气并非如此。众所周知，太阳爆发活动将使高能量
和带电粒子输运到地球高层大气，从而激发地磁暴，但地球却很难察觉这些具有破
坏性又不引人注目的事件。最强烈的太阳爆发发生在太阳11年活动周期的极大年。
在太阳活动极大年，有强烈的耀斑和被称为CMEs的带电粒子大爆发。 

    肖佐介绍说，“夸父计划”将由一颗位于日地系统第一拉格朗日点（也称L1点
，即地球与太阳之间的引力平衡点）的卫星“夸父A”和两颗沿地球极轨共轭飞行
的卫星“夸父B1”、“夸父B2”组成综合观测系统，以用于监测太阳活动导致的日
地空间环境连锁变化的全过程。

    “夸父A”卫星的任务是飞行到日地连线的L1点上，全天候监测太阳爆发事件
的发生和太阳扰动在日地空间中的传播过程。L1点距地球150万公里，卫星在此处
可以在相对固定的平面上飞行，该点具有观测太阳活动的天然优势，因此“夸父A
”选择L1点附近作为目标飞行位置。而“夸父B”两颗卫星将沿地球极轨共轭飞行
，任务是实现一天24小时、一周7天连续观测北极光的分布，用来监测太阳活动导
致的地球附近空间环境的整体变化。 

    据了解，2012年将是下一个太阳活动峰年。“夸父”卫星选在这一时候发射，
有助于观测到新的日地物理现象，进一步揭示日地空间风暴机理，监测行星际扰动
传播，为灾害性空间环境预报提供观测数据。“夸父A”卫星至少将运行10年以上
，而“夸父B”两颗卫星由于距地球较近，受到地球大气影响相对较大，故运行时
间稍短。 

      “夸父计划”酝酿已久 

    在过去的一个月内，北京召开了两次高规格的国际会议，即“第36届世界空间
科学大会”和“2006年西太平洋地球物理大会”。涂传诒在这两个大会上分别介绍
了“夸父计划”的内容和进展情况，引起了各国科学家的高度关注，美国、欧盟、
加拿大等国家和地区的十多位科学家纷纷表示要参加这一计划，开展相关合作。 

    8月4日，美国《科学》杂志的《新闻焦点》栏目迅速报道了中国“夸父计划”
的相关情况，文中指出，“夸父”卫星将在很高的精度上追踪太阳爆发和地磁暴活
动；如果“夸父计划”顺利实施，它将有许多项首创技术，并将使中国在深空探测
方面跨入国际领先行列。 
     
    而事实上，“夸父计划”最早提出是在3年之前。随着我国空间科学活动日益
频繁，空间天气预警、预报变得越来越重要。2002年，涂传诒开始思索监测太阳活
动情况及其连锁效应的问题，并进行了相关的理论预研。2003年底，涂传诒递交了
基金申请，很快便得到国家自然科学基金重点项目的支持。2004年，国家基金委对
此立项，项目总额为120万元，由北京大学、航天东方红卫星公司等单位共同承担
。2005年，基金委“夸父计划”项目正式开始实施，项目执行到2010年。 

    涂传诒把“夸父”卫星的轨道设计成“L1+极轨”，这是一种全新的轨道设计
理念。“夸父”三颗卫星将第一次监测从太阳风到磁层的整个能量传输过程。它将
可能解决地球空间对太阳风暴响应的过程中的一个重大问题：大尺度的能量和质量
是如何从太阳通过日地空间传输到磁层的。 

    此后经过几次国内、国际会议研讨，“夸父计划”取得了国内外学术界和航天
界广泛的认同和支持。2005年7月，中国气象局首先与北京大学、中国航天科技集
团公司签署了《夸父空间天气探测计划》合作协议。2003年，为满足国家对空间环
境预警服务的需求，中国气象局空间天气预警中心正式成立，作为国家级业务中心
进行空间天气的监测、预报、预警工作，许多工作刚刚起步，需要多方开展合作。
而“夸父计划”为未来业务工作提供了重要的监测手段和平台。中国气象局在卫星
地面应用系统建设、接收和处理卫星资料方面积累了许多经验，可以凭借中国气象
局的业务平台，将“夸父计划”实现的空间监测成果形成业务服务。这一合作显得
十分必然。 
     
    我国国家航天局也对“夸父计划”给予了高度关注，并也积极加入到该计划中
。据肖佐介绍，国家航天局正组织力量对“夸父计划”进行综合论证，并将在
2008年对此进行全面评审，在2009年最终完成立项。预计“夸父计划”的三颗卫星
在2012年发射。 

    中国将在“夸父计划”中起主导作用 

    事实上，美国军方也正计划于2008年发射C/NOFS（通讯/导航中断预报系统）
卫星，监测高层大气中对卫星通讯和全球定位系统导航有影响的扰动。但该计划并
不能做到像“夸父计划”一样全面系统的观测。 

    另据了解，由于L1距离地球有150万公里，一般的飞行器根本无法到达该点，
因此目前在L1点上运行的卫星，只有美国和欧空局共同发射的SOHO卫星以及NASA（
美国航空航天局）发射的ACE卫星。但是，这两颗卫星已经超期服役多年，“夸父
计划”的实施，显得尤为必需。 

    正是这个原因，许多国家对“夸父计划”表现出了热切的关注。据悉，目前德
国、法国、比利时、奥地利、加拿大等国10多位著名空间科学家也将参与这项太阳
探索计划。加拿大将参与设计两颗围绕地球飞行的卫星，并在卫星上搭载科学仪器
。 

    不过肖佐告诉记者，中国将在“夸父计划”中起主导作用。“‘夸父计划’是
中国人原创的思想，而且国家给予了大力的资助，如果这个计划所用的设备全部来
自国外，那显然是说不过去的。” 

    据东方红卫星公司公布的消息，“夸父A”卫星上的主要有效载荷包括：
EUV/FUV成像仪(EDI)、日冕动力学成像仪(CDI)、射电爆发监测仪(RBI)、太阳风仪
器包(SWIP)、太阳高能粒子探测器(SEPS)等，有效载荷总质量约93公斤、总功率约
83瓦。“夸父B”卫星有效载荷包括：UV极光监测照相机(UVAMC)、极紫外光谱成像
仪(FUVSI)、宽视角极紫外线成像仪(WFAI)、中性原子成像仪(NAIK)、磁通门磁强
计(FGM)、高能带电粒子探测仪器(HECPE)、三频相干信标(RSE)等。据了解，加拿
大和欧洲的一些相关机构将为“夸父计划”制定某些相关探测仪器。 

    “中国将坚持在研制仪器方面扮演重要角色。”肖佐说，“从目前情况看，中
国的仪器和国外的仪器各占一半，但计划中必须有关键仪器，如中性原子成像仪等
，是中国自制的。” 

    肖佐还透露说，本着平等互利、和平利用的原则，“夸父计划”所采集的科学
数据将实现共享，以为全人类谋福利。 

    “夸父计划”任重道远 

    目前，“夸父计划”前期项目进展顺利，科学家们已经着手研究“夸父计划”
相关的有效载荷、航天器平台初始设计以及发射、跟踪、控制和资料传输等方面的
问题。但是肖佐也坦言，要实施“夸父计划”，中国仍面临许多技术上的挑战。 


    技术难点之一，是“夸父A”卫星位于距离地球150万公里的L1点上，到目前为
止，只有美国航空航天局和欧洲空间局有为数不多的航天器到达过L1点，而中国从
未把卫星发射到那么远的位置。即使是“夸父B”两颗卫星，其近地点高度也有5万
公里。中国发射“夸父”卫星，选择哪种运载工具、何种发射方式，都还处于研究
论证中。 

    另外，地面人员还要对卫星进行姿态调整，接收遥远的微弱信号，即对“夸父
A”卫星实施远距离测控和通信。L1点通信距离上属于深空范畴，如何在深空条件
下实施对卫星的有效测控和数据传输通信，是“夸父A”卫星实现的又一关键环节
。 

    毫无疑问，“夸父计划”是一项大胆、原创的空间计划。对于航天部门来讲，
要研发新的有效载荷和创造150多万公里高度的火箭运载能力，也面临着新的课题
和挑战，从预研到立项有很长的路要走。 

    不过肖佐透露，目前除了北京大学、东方红卫星公司等单位外，国防科工委、
中国科学院、中国气象局等单位都对“夸父计划”给予了积极的响应与支持。相信
随着不断的钻研，“夸父计划”面临的技术难题都会迎刃而解。 

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