中國計劃2016年發射太陽觀測衛星
核心提示：日地系統是一個多尺度、大交叉的非線性系統，單個理論和局域觀測無法解決其中的問題。迄今為止，國際上對日地系統全局性、全面性的觀測尚屬空白。
日地系統是一個多尺度、大交叉的非線性系統，單個理論和局域觀測無法解決其中的問題。迄今為止，國際上對日地系統全局性、全面性的觀測尚屬空白。我國科學家提出的“夸父”計劃，是彌補這一空白的宏大而巧妙的設想。
日地系統需全局觀測
日地空間的等離子體系統是人類可以就近觀測的大型復雜系統，中間蘊涵著極其豐富的物理過程。在過去的半個世紀里，人們對這些過程進行了多方面的觀測，對兩個甚至更多過程的相互耦合也有了相當的認識。
然而，日地空間總的物理行為是幾十個重要過程耦合的結果。對這樣一個多尺度、大交叉的非線性系統，單個理論和局域觀測無法解決其中的問題，須對日地系統進行全局觀測方可初窺端倪。
由于衛星公轉和軌道進動等原因，有效觀測周期只有30%。比如科學家們就從未實現過對極光的長期連續觀測，因此也無法深入了解這一系統。
“夸父B星處于穩定的莫里亞軌道，不存在進動問題。再加上是兩顆衛星輪流觀測，可以對極光達到100%的覆蓋。另外還能對太陽表面物質拋射和L1點太陽風進行連續性觀測。”夸父計劃首席科學家劉維寧通過電子郵件告訴記者。
2003年1月24日，在國家自然科學基金委員會地學部“關于推動空間天氣研究座談會”上，中國科學院院士、北京大學教授涂傳詒等人提出“夸父計劃”的科學思想和基本概念。
夸父計劃由3顆衛星組成，夸父Ａ星設置在距地球150萬公里的日地連線L1點上，它能每天24小時面對太陽，觀測太陽擾動過程。在地球軌道上，放置夸父B1和夸父B2兩顆衛星，對北極進行24小時連續的成像觀測，對極光現象與太陽粒子噴發進行研究。
夸父計劃的3顆衛星緊密配合，將對空間天氣系統進行全局性的、全面的、連續綜合觀測，因此也被稱作人類注視太空的“神目”。
基于夸父計劃在空間天氣研究、航空航天和軍事方面的重要意義。該構想一提出就得到了很多單位和專家的支持。隨后，在國家自然科學基金委員會和國防科工委研究項目的支持下，我國科學家對夸父計劃的科學背景、科學目標以及為實現科學目標要求而配置的有效載荷等方面展開了全面的預先研究。
作為夸父計劃的參與者之一，山東大學威海分校空間科學與物理應用系教授夏利東說：“在空間天氣預防方面，我們大部分還是用國外資料。夸父計劃的實施，將從根本上改變我國空間天氣業務依賴國外數據的現狀，使我國成為國際上最重要的空間天氣數據源之一。”
從空間天氣的角度看，對太陽系風暴的源和匯的綜合及觀測，是了解能質傳播特征的必需條件，也是提高預報水平的重要手段。國際上在這方面的觀測尚屬空白。夸父計劃是彌補這一空白點的既宏大又巧妙的設想，它代表了國際空間系統科學的前沿和最高水平，是我國對空間物理領域下一階段創新發現的一大貢獻。
2016開啟“逐日”之旅
“目前歐洲空間局正在考慮加入夸父B計劃中來，提供其中的一顆衛星。加拿大航天局在考慮另外一顆。”劉維寧說，“我們希望能在2016年發射。”
2009年，中國科學院將夸父計劃列入空間科學衛星先導專項。2010年3月，國務院批準了中國科學院的專項申請。2011年，財政部撥發啟動經費3000萬元，支持夸父平臺、發射和有效載荷方面的技術攻關。中科院國家空間科學中心也成立夸父專項辦公室，專職協調管理夸父工程。
2010年6月，中科院和歐空局舉行會談，經過多次討論磋商，歐方確認了可以向夸父A提供的兩臺儀器。2010年11月，夸父團隊的中、歐、加科學家舉行了第三次工作會議。經過初步論證，夸父計劃將從歐洲獲取第三臺儀器，萊曼-?琢和白光內日冕儀。今年3月，中國科學院和歐空局再次舉行會談，雙方的合作從意大利提供整臺儀器，中意雙方共同研發，調整為中國在意大利專家的指導下獨力開發。
今年3月，加拿大航天局代表團在和中科院領導會談期間，提出為夸父B專門制作兩個衛星的可能。這相對于利用加拿大PCW應用衛星搭載實現夸父B科學目標的原始方案，無疑是很大的改進。中加雙方正在就此進行密切協商。今年4月，夸父A星的儀器調整方案也初步擬定。
“加拿大在極光成像研究方面處于國際領先地位，遍布加拿大的大規模地面觀測網絡可以提供有價值的補充觀測。”劉維寧說，“歐洲參與夸父A，源于歐空局領導的SOHO衛星計劃非常成功，及對其2017年發射太陽軌道器的支持作用。歐空局考慮加入夸父B，則是出于歐洲另外一項成功的衛星項目Cluster。中國的雙星計劃和Cluster有很好的配合，雙方科學家和管理層因此建立了良好的關系。”
目前夸父計劃進展良好，但仍然存在大量問題需要解決，其中重要一點是對夸父A有效載荷研發的支持。如何確保該科學計劃能獲取最大的產出，是我國空間科學家們關心的問題。夸父計劃的成功實施，將在復雜系統科學和空間天氣預報這兩大焦點領域，產生前所未有的領先成果。
