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作者：记者 陆琦 来源： 发布时间：2018-11-13 15:29:15
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月亮遮挡太阳形成的日全食不仅景象壮观，同时也是科学家观测日冕的绝佳机会，但这样的机会少之又少。日前，我国科学家提出了一种新的观测模式，即到太空中利用地球的遮挡形成另类“日食”，实现对日冕的高精度、长时间观测。
提出这个奇思妙想的年轻科学家，就是万博体育官网-中国足彩网￥app平台空间环境态势感知技术重点实验室研究员罗冰显。
“他研究生就在这儿读，现在已经成长为后辈中的领军人物了。”万博体育官网-中国足彩网￥app平台国家空间科学中心空间环境研究预报室主任刘四清介绍说，“在引进的同时，我们非常重视本土人才的培养和能力提升。”
记者在采访中发现，该实验室充满活力，同时又具有良好的研究基础和保障条件，能够为我国航天事业和国防建设提供一流的服务。
保障航天与国防安全
国防领域有一个重要方向叫空间态势感知，主要包括对空间目标的探测、跟踪、识别以及对空间事件的评估、核实与环境监测预报，是应对空间威胁、确保空间安全的重要基石。
唯有具备较强的空间态势感知能力，才能确保后续空间攻防行动有效展开。因此，以美国为首的军事大国正积极开展空间态势感知能力建设，以此为基础引发的空间安全博弈势必成为未来军事对抗的前沿。
“空间环境态势感知是国家的重要需求。”刘四清表示，作为战略高技术领域重点实验室，空间环境态势感知技术重点实验室有明确的国防需求。
她进一步解释说，感知涉及探测、认知和应用，而这正是空间中心空间环境部的三个重要方向。空间环境部下设空间环境探测研究室、空间环境研究预报室、临近空间环境研究室。
空间环境探测研究室是我国天基空间环境探测领域的开创者和引领者，致力于发展国际一流或领先的天基载荷技术及其数据分析处理方法，为空间环境或空间天气、气象和海洋环境的监测、研究和预报提供一手数据，支撑空间物理研究、航天保障、气象和海洋环境监测预报。
空间环境研究预报室，主要面向国家航天活动对空间环境安全保障的需求，开展空间环境及其预报技术研究，提供空间环境预报服务。
临近空间环境研究室则瞄准国家临近空间开发利用的重大战略需求，致力开展20～200公里临近空间探测技术、应用和应用基础研究，特别关注临近空间飞行器面临的环境问题，以提升我国临近空间资源的利用水平。
在刘四清看来，信息的认知必须完整才能应用，而要有认知、预报，就一定要有前期的探测作为基础；反过来，探测的目的也是为了“知”和“用”。这是一条有机的链条，环环相扣。
“我们在这几个方向都有自己深入的研究和发展，但是在技术能力等方面还是有欠缺的，很多还要继续去做。”她说，“新的需求很迫切，希望我们联合在一起，提升能力，形成合力，为国家的需求，主要是航天和国防安全做好保障。”
空间环境研究先行者
这里距离北京100公里、廊坊20公里，即使离最近的镇子——韩村镇也有6公里。
就在这“前不着村后不着店”的荒郊野外，坐落着我国第一个针对临近空间环境研究建设的观测站，这也是国际上首个可重部署临近空间大气综合探测站。
2010年3月，空间中心瞄准国家临近空间开发利用的重大战略需求，成立了临近空间环境研究室，专门开展临近空间环境探测技术、应用和应用基础研究，特别关注临近空间飞行器面临的环境问题。
“我们终于可以打破以前只能借用国外的探测数据进行研究的局面。”临近空间环境研究室主任胡雄说，“我们开展的是一个新的学科方向，整个研究室和观测站都是新建立起来的，很多人都为此付出了许多。”
作为临近空间环境研究的先行者，他们建立了国际首台车载钠层测风测温激光雷达、车载3070激光雷达、可重部署中频雷达、可重部署流星雷达、国内首台大气重力波成像仪等先进探测设备，建立了国际上首个可重部署临近空间大气综合探测站，建立了车载信息服务平台、数据同化预报系统、掩星科学反演系统，研发了我国首个探空火箭GNSS降落伞探空仪、主动膨胀落球，实现了临近空间环境参数的综合探测、信息处理和信息服务能力。
“任何应用都离不开环境。”胡雄表示，从科学研究到工程应用，对环境的探测、预测、预报、变化规律研究的需求越来越大、越来越现实。
上世纪90年代初，我国决定开展载人航天活动。为确保载人航天活动的空间环境安全，空间中心依托于空间环境研究预报室，成立了我国首个业务化运行的空间环境预报中心，开创了我国空间环境预报的历史。
“我们研究室的成长伴随着载人航天的发展历程。”刘四清告诉记者，他们的业务从无到有，先后研制了数十种空间环境预报模式和空间环境效应分析模型，逐步发展形成了集数据收集处理、模式运行、预报分析和产品发布为一体的空间环境预报技术系统，形成了覆盖太阳、行星际、磁层、电离层、热层等区域关键空间环境要素的事件、指数和参数模式预报能力。
其中，他们提出的三维动态非对称全球磁层顶模式被国际同行评价为至少过去十年里该领域最重要的进步，并被国际上著名的应用最为广泛的Tsyganenko系列地磁场模式最新版本所采用。
空间环境探测研究室则发端于我国第一个在轨空间环境探测项目——“实践一号”，半个世纪以来，它承担了载人航天、探月工程、北斗工程、气象卫星、自主火星、“双星计划”、SMILE计划等国家重大工程或重点项目的110多颗卫星400多台载荷的研制，国内同类载荷占比超过95%。
为国家战略需求时刻准备
应载人而生，为载人贡献。多年来，让刘四清和她的团队一直引以为自豪的是：“在载人航天工程中，我们虽非主力但却不可或缺。”
作为载人航天工程空间环境保障分系统，在载人航天三步走的发展战略规划部署下，依托空间环境研究预报室先进的空间环境预报模式研究成果，实验室制定了空间环境预报和评估标准，设计预报保障产品，完成了载人航天第一步和第二步的空间环境保障服务。
神舟一号发射前，实验室团队预测1999年11月18日是狮子座流星暴最强的时候，而这一天正是原定的发射日期。最终，指挥部采纳了实验室的建议，将发射日期推迟了两天，这是我国航天史上首次因空间环境原因改变发射计划。
从神舟一号至神舟十一号和货运飞船，从天宫一号到天宫二号，历次发射任务都避开了太阳质子事件。伴随小卫星试验在他们提供的地磁平静期顺利完成，交会对接试验和天宫一号再入预报的空间环境参数预报准确有效，航天员出舱时段的空间辐射环境安全……近20年来，实验室成功地为国家重大航天工程和军事活动提供了空间环境保障服务。
“以载人航天保障服务经验为基础，我们还开展了探月工程和空间科学先导专项的预报保障任务，使得空间环境预报保障进一步向深空探测和空间科学探测领域拓展。”刘四清补充说。
未来，他们还将为空间站建设、运营和科学试验以及重大航天操作顺利实施提供全生命周期的空间环境预报保障。
相比之下，距地面20~ 200公里、介于航空范围与航天范围之间的临近空间较少被关注，曾一度被称为“忽略层”。可实际上，临近空间的研究为有关航天与临近空间飞行器的环境安全提供了理论基础和有力保障，具有重要的应用价值。
“我们的车辆开出去，到指定的地方进行探测，有了数据后就可以进行预报，以支撑临近空间飞行器的研制和验证实验。”胡雄自豪地说，“有了我们的数据保障，他们的飞行实验才有意义。”
令胡雄欣慰的是，目前，集探测技术、数据分析、理论研究和应用于一体的临近空间环境研究体系已经形成，为我国临近空间环境研究、临近空间飞行器的安全运行提供有力的理论和技术支撑。
空间环境探测、空间环境预报、临近空间环境，都是国家新的需求萌生的新领域，空间环境态势感知技术重点实验室把这些相关力量集中起来，解决国家需求。“或许我们的工作不会迎来鲜花和掌声，但我们会为未来的国家战略需求默默准备着。”胡雄说。■
《科学新闻》 (科学新闻2018年9月刊 匠心)
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