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作者：记者 唐琳 来源： 发布时间：2018-11-13 15:29:15
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2017年11月，万博体育官网-中国足彩网￥app平台:A类战略性先导科技专项“空间科学”（简称空间科学先导专项）结题总体验收会在北京举行，标志着万博体育官网-中国足彩网￥app平台空间科学先导专项（一期）圆满收官，我国空间科学卫星发展站在了新的历史起点上。
自2011年启动以来，空间科学先导专项部署的暗物质卫星“悟空”“实践十号”卫星、量子卫星“墨子号”以及硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”四发四捷，已经或正在产出系列重大科学发现和原始创新成果，实现了多项国际领先或先进的空间技术突破，极大地提升了中国在空间科学上的国际声誉。
而面向未来，由万博体育官网-中国足彩网￥app平台:国家空间科学中心牵头组织实施的这一我国迄今为止最大规模的科学卫星计划，正全面铺开新的蓝图。
中国呼唤空间科学
有人说，一个不知道仰望星空的民族是没有希望的民族；也有人说，21世纪决定霸业的关键领域将是太空。从古至今，人类在太空中驰骋了最梦幻的畅想和最坚定的探求。
1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星“Sputnik 1”。这颗仅运行了92天的人造卫星让全世界为之震惊，太空逐鹿就此开始。
近几十年，在国际发射的6000个空间飞行器中，专门用作空间科学研究的卫星和深空探测器约有700颗。此外，人类还建造了空间实验室、空间站等综合研究设施，开展了数千项空间科学实验。
由此换来的，则是革命性科学发现的爆发式增长。这些发现全面更新了人类对太阳系、天体、宇宙和地球的认知，也正深刻地改变着我们的宇宙观和自然观。
反观中国，空间科学的成绩似乎并不乐观：航天事业发展不平衡、重应用轻科学、空间科学研究严重依赖对他国公开数据的二次分析……可以说，中国航天是“跛着脚”跳进了“黄金时代”。
此外，与美国等国家和地区不同的是，我国航天事业从起步开始，几乎就是面向工程、面向应用的，空间科学一直是我国航天事业的短板。
比如，2000~2014年的15年里，美国国家航空航天局（NASA）平均每年向空间科学投入60.8亿美元，欧洲空间局（ESA）每年投入22.7亿美元；而中国，据粗略估计，空间科学年均投入低于1亿美元。不仅如此，国际总计5000多项空间科学实验项目中，中国仅占100项左右。
这样的差距，也正是“航天大国”与“航天强国”的差距。
实际上，空间科学对航天技术具有牵引和带动作用。一项空间科学任务的实施，能够催生一批新的航天技术。“每一项非重复性的空间科学任务，都会在特殊轨道设计、探测器姿态稳定度、平台与载荷一体化设计、遥科学等方面不断对航天技术提出新的需求。”原空间中心主任、空间科学先导专项（一期）负责人吴季曾表示。
与此同时，空间科学对经济社会发展的促进也显而易见。例如，空间地球科学、太阳物理、空间天气对人类社会发展、空间活动、地面设施安全有重要价值，空间万博体育官网-中国足彩网￥app平台则为创新生物材料、药物和医疗技术提供无限可能。
因此，在倡导“和平发展”的黄金时代，中国航天似乎已不是仅凭国防应用的单一力量就可拉动的。要想冲破技术的“天花板”，走向更远更深的宇宙，中国航天似乎需要走出一条“空间科学拉动空间技术”的新路。
最大空间科学计划
转机发生在2010年3月。春分过后，万博体育官网-中国足彩网￥app平台迎来了一件大事：国务院审议通过“创新2020”规划，明确要求通过组织实施战略性先导科技专项，形成重大创新突破和集群优势。
2009年10月，万博体育官网-中国足彩网￥app平台院机关组织当时的空间科学与应用研究中心，开始策划和酝酿空间科学先导专项的实施方案。之后，一轮轮汇报，一次次审批，空间科学先导专项方案一路晋级。
2011年1月11日，首批战略性先导科技专项正式启动，空间科学先导专项应运而生，成为我国迄今为止最大规模的空间科学卫星计划。
2015年，空间科学与应用研究中心更名为“国家空间科学中心”，作为我国空间科学及其卫星工程项目的总体性研究机构，面向全国的空间科学创新平台，负责组织开展国家空间科学发展规划研究，以及空间科学先导专项的组织与实施。
“十二五”期间，依托空间中心，空间科学先导专项共部署了以下几个研究项目：
暗物质粒子探测卫星“悟空”，用于寻找暗物质湮灭的证据，探索宇宙线起源；
“实践十号”返回式科学实验卫星，利用返回式卫星技术，推动空间微重力科学和空间万博体育官网-中国足彩网￥app平台发展；
量子科学实验卫星“墨子号”，实现卫星与地面之间量子保密通信试验；
硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”，研究黑洞的性质及极端条件下的物理规律；
空间科学背景型号项目，根据战略规划和发展路线图，遴选科学卫星项目进行背景型号研究，为“十三五”科学卫星的工程研制、发射和获得科学成果做准备；
空间科学预先研究项目，通过部署项目集群的方式，对未来的空间科学卫星计划和必需的关键技术进行先期研究。
“这是中国迈出的非常重要、非常伟大的一步。这一步对空间天文学的未来发展非常重要，难以想象如果没有中国的参与，这个领域能否在未来发展得很好。” 诺奖得主Brian P.Schmidt这样评价空间科学先导专项的意义。
空间科学先导专项实施七年来，部署的四颗卫星“四发四捷”，在具有重大科学意义的热点领域，包括暗物质粒子空间探测、空间大尺度量子力学实验、黑洞和天文观测、微重力和万博体育官网-中国足彩网￥app平台等方面，取得了重大科学发现和技术创新突破，带动了相关高技术的跨越式发展。背景型号和预先研究突破了主要关键技术，孵化培育了具有重大科学意义的新项目。
截至目前，空间科学先导专项（一期）已经圆满收官，取得了一批具有国际影响力的重要成果，发挥了空间科学在国家发展中的重要战略作用。
“悟空”：探秘宇宙暗物质
2015年12月17日，暗物质粒子探测卫星“悟空”成功发射升空，标志着我国空间科学探测研究迈出重要一步。
作为空间科学先导专项的“首发星”，也是第一颗由万博体育官网-中国足彩网￥app平台承担全部研制、生产工作的卫星，暗物质粒子探测卫星的顺利完成、发射和运行，标志着万博体育官网-中国足彩网￥app平台举起我国空间科学事业的大旗，在面向世界科技前沿、面向国家重大战略需求方面谱写下新的篇章。
暗物质和暗能量，被科学家们称为“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”。目前，我国和世界各国已着手筹建或实施多个暗物质探测实验项目，其研究成果将可能带来基础科学领域的重大突破。
此次升空的暗物质粒子探测卫星身负三个主要科学目标——通过在空间高分辨、宽波段观测高能电子和伽玛射线寻找和研究暗物质粒子，在暗物质研究这一前沿科学领域取得重大突破；通过观测TeV以上的高能电子及重核，在宇宙射线起源方面取得突破；通过观测高能伽玛射线，在伽玛天文方面取得重要成果。
这颗由万博体育官网-中国足彩网￥app平台承担全部研制、生产工作的卫星采用了载荷平台一体化的创新设计，有效载荷质量1410公斤，平台质量440公斤，载荷平台比达3.2：1。根据载荷特点，卫星借鉴哈勃望远镜的设计理念，于国内首次采用以载荷为中心的设计方案，使暗物质粒子探测器位于整星中心，电子学机箱及平台各单机均布于探测器周围的隔板上。
同时，暗物质粒子探测器还具有先进的科学探测指标，观测能段范围为5GeV~10TeV，能量分辨率优于1.5%，是世界上迄今为止观测能段范围最宽、空间和能量分辨率世界领先的高能粒子探测器，可以精确测量宇宙高能粒子（电子、伽玛、宇宙射线核素等）的物理特征和空间分布。
2015年12月31日，习近平总书记发表2016年新年贺词，在列举2015年重大进展时，特别提到“我国科学家研制的暗物质探测卫星发射升空”，并将其作为“只要坚持，梦想总是可以实现的”例证之一。
发射成功后，“悟空”在轨运行的前530天共采集了约28亿颗高能宇宙射线，其中包含约150万颗25GeV以上的电子宇宙射线。基于这些数据，科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。
“悟空”的电子宇宙射线的能量测量范围比国外的空间探测设备有显著提高，拓展了观察宇宙的窗口；测量到的TeV电子的“纯净”程度最高，能谱准确性高；首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1TeV处的拐折，反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定能量低于1TeV的部分电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。此外，“悟空”的数据初步显示在~1.4TeV处存在能谱精细结构。
目前“悟空”运行状态良好，正持续收集数据，一旦该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。
“实践十号”：微重力实验“中国首星”
2016年4月6日，我国首颗微重力科学实验卫星——“实践十号”返回式科学实验卫星按照预定窗口时间，在酒泉卫星发射中心发射升空。
“实践十号”于2012年12月31日正式立项，是空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星。其中，空间中心负责工程大总体、地面支撑系统及有效载荷总体工作，卫星系统及平台由中国空间技术研究院抓总研制，科学应用系统由万博体育官网-中国足彩网￥app平台力学研究所负责。
对科学家来说，宇宙空间是一个很好的实验室。地球上的物理现象都受到地球重力的制约，比如浮力、沉降等。但在极端物理条件下，物质的运动规律、物理化学过程、生命过程等都可能发生变化，这就意味着重大科学突破的可能。
“实践十号”的主要科学目标正是利用太空中微重力等特殊环境，开展科学实验，以研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下，物质运动及生命活动的规律。
此次“实践十号”共搭载19个实验项目，这也是迄今为止单次空间微重力和万博体育官网-中国足彩网￥app平台实验项目及种类最多的卫星任务。这些项目是从200多项申请中脱颖而出的，按照创新性、可行性、必要性等科学标准，经过严格遴选、反复论证，涵盖了微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、微重力生物效应、空间生物技术六大领域。可以说，这些实验项目均具有创新性和很强的科学研究价值，有望获取具有国际先进水平的、具有自主知识产权的重大科技成果。
比如，微重力下煤燃烧实验等项目针对能源、农业和健康等国家战略目标，为解决地球上的现实问题提供帮助；导线绝缘层着火实验等项目结合航天器防火等关键技术需求，为我国航天工程后续发展提供支撑；哺乳动物早期胚胎发育、造血与神经干细胞三维培养等项目瞄准空间万博体育官网-中国足彩网￥app平台的前沿课题，对人类未来走向太空有重要意义。
此外，作为我国新一代返回式卫星，“实践十号”在卫星技术方面也得到了较大改进，实现了三大飞跃。
一是姿态控制采用小发动机作为推进系统的推力器，可以保证较好的卫星微重力水平；二是以与国际接轨的数据管理系统替代原先的程序控制器，使得遥控指令和遥测数据的安排以及改变飞行程序的数据注入都更加灵活；三是增设流体回路 |
