本文刊載于《中國科學(xué)院院刊》2024年第10期“科學(xué)訪談”

《中國科學(xué)院院刊》編輯部

中國科學(xué)院

編者按

探索太空一直是全人類浪漫而永恒的夢想。新中國自成立以來，對空間領(lǐng)域的探索從未停步，這期間，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心作為我國空間科學(xué)領(lǐng)域的研究中心和創(chuàng)新高地，取得了哪些矚目成就？在國際合作中有哪些積極探索？未來，中國的空間科學(xué)如何躋身國際前列？對此，《中國科學(xué)院院刊》專訪了中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任王赤。

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一個多甲子的不平凡歷程

《中國科學(xué)院院刊》：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心作為國家戰(zhàn)略科技力量的組成部分，在履行建設(shè)科技強國的使命責(zé)任中承擔(dān)著怎樣的重要角色？

王赤：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心（以下簡稱“空間中心”）此前曾是我國人造衛(wèi)星的搖籃。1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星。1958年，空間中心的創(chuàng)始人趙九章先生和錢學(xué)森先生一起，向中央提出要發(fā)展我國人造衛(wèi)星的建議，得到了中央的批準(zhǔn)。1958年，中國科學(xué)院為發(fā)展我國人造衛(wèi)星事業(yè)，成立了“581”組，“58”表示1958年，“1”表示中國科學(xué)院在1958年的一號任務(wù)，也就是最重要的任務(wù)。空間中心的前身就是“581”組。所以應(yīng)該說，空間中心是我國人造衛(wèi)星的搖籃。

現(xiàn)在的空間中心是我國空間科學(xué)的開拓者和主力軍。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，空間中心經(jīng)歷了中國航天活動的三大里程碑階段，包括人造衛(wèi)星、載人航天、月球和深空探測。最值得驕傲的是在21世紀(jì)初發(fā)射了“地球空間雙星探測計劃”（以下簡稱“雙星計劃”），開創(chuàng)了我國空間科學(xué)衛(wèi)星的先河。2011年，空間中心又牽頭提出了空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（以下簡稱“空間科學(xué)先導(dǎo)專項”），其中發(fā)射了大家熟知的“悟空號”“墨子號”“慧眼”、實踐十號，太極一號、懷柔一號、夸父一號等，以及2024年發(fā)射的“愛因斯坦探針”（科學(xué)衛(wèi)星），這開創(chuàng)了我國科學(xué)衛(wèi)星系列的先河。

2024年，空間中心編制了國家空間科學(xué)中長期發(fā)展規(guī)劃，謀劃了現(xiàn)在到21世紀(jì)中葉所要開展的空間科學(xué)的探索。從這種意義上來講，空間中心責(zé)任更大，將會取得更多的科學(xué)成果，突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)，為人類的知識體系作出中國貢獻。未來，空間中心必將成為空間科學(xué)的研究中心和創(chuàng)新高地，成為世界空間科學(xué)領(lǐng)域的主力軍之一。在過去整個國家空間科學(xué)發(fā)展歷程，以及未來的發(fā)展中，空間中心都起到不可或缺的作用。

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“雙星”計劃實現(xiàn)“從0到1”突破

《中國科學(xué)院院刊》：在空間中心的發(fā)展成就中，“雙星計劃”備受大家關(guān)注。您能否為我們介紹一下，“雙星計劃”在我國空間科學(xué)的發(fā)展中有怎樣的重要意義？

王赤：回顧60多年的發(fā)展歷程，中國空間科學(xué)從無到有，從“點”的突破到“面”的發(fā)展，經(jīng)歷了很長一段時間。剛才提到“雙星計劃”的研制，是取得的一個“從0到1”的重大突破。

我國以前的衛(wèi)星更多的是強調(diào)空間技術(shù)的發(fā)展、空間應(yīng)用，但是真正以科學(xué)發(fā)現(xiàn)為目標(biāo)的衛(wèi)星，在21世紀(jì)之前還是沒有的。在2003年、2004年，有了一個很好的機遇，這個機遇就來自國際合作。當(dāng)時歐洲空間局有4顆衛(wèi)星，也稱為“星簇計劃”（Cluster計劃），更多的是小尺度的衛(wèi)星，探測磁層空間的小尺度結(jié)構(gòu)，但是大尺度相互作用相對缺乏，所以當(dāng)時就特別希望有一個國際伙伴能夠來補上大尺度的缺口。

空間中心的劉振興院士就提出了“雙星計劃”。為什么叫“雙星計劃”？因為一個是在赤道面的衛(wèi)星，一個是在極軌的衛(wèi)星，這就形成了“地球空間雙星探測計劃”，也叫“雙星計劃”。“雙星計劃”的兩顆星與歐洲空間局的4顆Cluster衛(wèi)星，就組成了一個對地球空間的6點觀測，在人類歷史上這也是第一次。

“雙星計劃”跟Cluster衛(wèi)星配合，取得了一系列科學(xué)發(fā)現(xiàn)。例如，地球空間上游太陽風(fēng)中，就發(fā)現(xiàn)了一個等離子體的洞，這只有在大尺度的情況下才能看見；另外，又發(fā)現(xiàn)這些變化跟磁層頂磁場重聯(lián)的關(guān)系；也發(fā)現(xiàn)了大尺度的磁尾有一些拍動的現(xiàn)象，這都是觀測到的一些新現(xiàn)象。更重要的是通過“雙星計劃”，劉振興院士提出了亞暴觸發(fā)過程的“鋒面觸發(fā)”理論，由中國科學(xué)家真正提出科學(xué)問題，形成了我們中國的一個學(xué)派。

“雙星計劃”跟Cluster衛(wèi)星密切配合，獲得了國際宇航科學(xué)院（IAA）的“2010年杰出團隊成就獎”。我想這也是第一次讓世界知道了中國科學(xué)家在開展空間科學(xué)研究，中國的科學(xué)成果也為世界所知。“雙星計劃”的突破，一方面是我國空間科學(xué)衛(wèi)星的突破，另一方面讓中國科學(xué)家走向世界舞臺，這是一個巨大的成就。

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多點發(fā)力搶占空間科技制高點

《中國科學(xué)院院刊》：在空間科學(xué)研究領(lǐng)域，空間中心還取得了哪些有價值的成果？

王赤：空間中心還有很多空間科學(xué)研究的領(lǐng)域，例如空間天文、日球?qū)拥奈锢硌芯俊υ虑蛐行堑奶綔y、對地觀測等。空間科學(xué)的領(lǐng)域非常廣泛，迫切需要有中國空間科學(xué)的系列衛(wèi)星。2011年在中國科學(xué)院“率先行動”計劃中空間科學(xué)先導(dǎo)專項位列其中，成為由中國科學(xué)院立項、由國務(wù)院批準(zhǔn)的科學(xué)衛(wèi)星的系列，空間科學(xué)研究已經(jīng)呈現(xiàn)出多點突破的態(tài)勢。

“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星，在國際上是觀測能段最寬、探測精度最高的衛(wèi)星。它探測到了高能電子的一個異常拐折，是中國第一個暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星所獲得的成果。

“墨子號”是量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，第一次把在地面上的量子科學(xué)實驗搬到了天上，從大尺度來開展量子科學(xué)實驗；首次建立了千公里量級的基于糾纏的量子密鑰分發(fā)，使得中國在國際上處于量子科學(xué)實驗引領(lǐng)者的地位。

“慧眼號”是硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡，已觀測到了很多宇宙中的神秘現(xiàn)象，包括發(fā)現(xiàn)宇宙中最強的磁場。

回到太陽系，太陽有很多爆發(fā)活動，為此空間科學(xué)先導(dǎo)專項二期發(fā)射了“夸父一號”先進天基太陽天文臺，目標(biāo)是“一磁兩暴”，觀測太陽的磁場和太陽上兩類爆發(fā)活動——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，所取得的對太陽磁場縱向場的觀測已經(jīng)達到了國際先進水平。

2024年發(fā)射的“愛因斯坦探針”（科學(xué)衛(wèi)星），第一次瞄準(zhǔn)時域天文學(xué)，包括一些超新星的爆發(fā)，也是第一次在軟X射線波段實現(xiàn)了世界上最大最靈敏的大區(qū)域天區(qū)監(jiān)測，發(fā)射之后監(jiān)測到一系列已知的爆發(fā)活動，觀測到一些新的幾百顆恒星的耀發(fā)活動，都將促進時域天文學(xué)的研究。

從這種意義上來講，空間科學(xué)的系列衛(wèi)星已經(jīng)讓中國的空間科學(xué)成果呈現(xiàn)出多點突破的趨勢，也慢慢讓我國走近了世界空間科學(xué)研究的中心。

面向未來，我們圍繞搶占空間科技制高點，又部署了太空探源系列科學(xué)衛(wèi)星計劃。如果說空間科學(xué)先導(dǎo)專項一期的衛(wèi)星解決了我國空間科學(xué)系列衛(wèi)星從無到有的問題，那么空間科學(xué)先導(dǎo)專項二期則是一個持續(xù)發(fā)展的階段。現(xiàn)在我國進入到太空探源系列，希望通過太空探源系列科學(xué)衛(wèi)星計劃的實施，真正取得世界級的標(biāo)志性科學(xué)成果，也能夠成為2035年建成科技強國的標(biāo)志性成果之一。

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面向未來，空間科學(xué)“三步走”

《中國科學(xué)院院刊》：跟國際上的先進國家相比，中國現(xiàn)在的空間科學(xué)研究處于什么狀態(tài)？未來如果要實現(xiàn)引領(lǐng)空間科學(xué)研究的目標(biāo)，還要做哪些布局和努力？

王赤：雖然我國空間科學(xué)得到了長足的發(fā)展，但跟國際上的一些空間科學(xué)強國相比，我國總體的空間科學(xué)衛(wèi)星數(shù)量偏少，標(biāo)志性成果也偏少。中國空間科學(xué)的發(fā)展，雖然駛?cè)肓丝燔嚨溃傮w水平還處在起步階段。

在我國空間科學(xué)中長期發(fā)展規(guī)劃（2024—2050年）中，制定了未來發(fā)展“三步走”的戰(zhàn)略目標(biāo)：到2027年，希望能夠進入到空間科學(xué)先進國家行列；到2035年，希望能夠進入到國際前列，綜合水平能夠跟現(xiàn)在的歐洲空間局相當(dāng)，在部分重點領(lǐng)域能夠在國際上有重要的影響力；到21世紀(jì)中葉，也就是到2050年，要成為空間科學(xué)強國，要跟美國比肩，在主要領(lǐng)域要在國際上有重要地位。

《中國科學(xué)院院刊》：空間科學(xué)中長期發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)、時間表、路線圖都有了，在實現(xiàn)目標(biāo)的過程中，應(yīng)該進行怎樣的政策安排？

王赤：現(xiàn)在中國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體，應(yīng)該為世界的知識體系和文明進步作出重要貢獻。特別希望能夠在國家層面，對空間科學(xué)進行統(tǒng)籌謀劃，制定長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃。

經(jīng)過相關(guān)單位共同努力，2024年終于迎來了我國第一個空間科學(xué)的中長期發(fā)展規(guī)劃正式發(fā)布。想要規(guī)劃得到有效實施，以下4個方面的措施要跟上：

1.全國“一盤棋”，要有統(tǒng)一的實施方案，調(diào)動各方面的積極性，共同謀劃、推動、實施這一中長期發(fā)展規(guī)劃。

2.作為研究人員，要強化學(xué)科導(dǎo)向，要培養(yǎng)一大批中國空間科學(xué)研究人才，不能一直跟著歐美的一些觀點、理論框架去發(fā)展，要提出自己原創(chuàng)性思想，要創(chuàng)立中國學(xué)派，要有創(chuàng)新的理念。

3.空間科學(xué)的發(fā)展離不開技術(shù)的進步，特別要得到原創(chuàng)性科學(xué)成果。現(xiàn)在這個階段很大程度是比拼高精尖技術(shù)，因此要關(guān)注技術(shù)的發(fā)展，要攻克一批高精尖的關(guān)鍵核心技術(shù)，這才能落實空間科學(xué)的探測計劃，能夠不斷拓展人類認(rèn)知的邊界。

4.空間科學(xué)的成果、空間科學(xué)衛(wèi)星的發(fā)射都會激發(fā)年輕人的好奇心，他們的興趣也會激發(fā)廣大公眾的參與，所以做好科學(xué)傳播、得到最廣泛的公眾支持也是非常重要的方面。

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中歐攜手，“微笑”看日地空間

《中國科學(xué)院院刊》：您認(rèn)為在當(dāng)下以及未來，中國空間科學(xué)的國際合作應(yīng)該如何推進？

王赤：科學(xué)是無國界的。因為更多的是知識的探索、理論的研究，所以在整個航天領(lǐng)域當(dāng)中，空間科學(xué)是最容易開展國際合作的。

中國與歐洲空間局合作比較密切，“雙星計劃”開啟了國際合作的先河。中國與歐洲空間局還有一個聯(lián)合的衛(wèi)星任務(wù)——太陽風(fēng)－磁層相互作用全景成像衛(wèi)星（SMILE，以下簡稱“微笑計劃”），這是比“雙星計劃”更加全面深入的合作計劃。

在“微笑計劃”中，首先是雙方?jīng)Q定要開展聯(lián)合衛(wèi)星項目，雙方共同發(fā)布指南，要求雙方科學(xué)家共同組織團隊來響應(yīng)指南，然后經(jīng)過中歐雙方的嚴(yán)格遴選。當(dāng)時有十幾個衛(wèi)星項目在申報，后來“微笑計劃”在競爭中脫穎而出。

“微笑計劃”雙方要共同實施。例如，衛(wèi)星是由中國來研制，運載是由歐洲空間局來提供；衛(wèi)星上的載荷軟X射線成像儀由英國來提供，紫外極光成像儀由中國牽頭、歐洲空間局參與；另外兩個原位探測的載荷，一個探測粒子、一個探測磁場，由中國來提供；同時載荷專門有一個載荷艙，由歐洲來提供。這樣雙方分工非常明確，交互也非常深入。最后的組裝是在歐洲空間局的歐洲空間技術(shù)中心（ESTEC）進行，整裝發(fā)射是在法屬圭亞那庫魯航天中心。發(fā)射上天之后，運行測控由中國主導(dǎo)、歐洲空間局參與，雙方最后共享研究成果。

“微笑計劃”是中歐雙方的全方位深度合作項目，開創(chuàng)了空間科學(xué)國際合作的一種新范式。具體經(jīng)驗有如下幾點：

1.開展國際合作首先是要基于雙方的互信和互相尊重，這是合作的基礎(chǔ)和前提。

2.要開展多種形式的國際合作。例如：既有“微笑計劃”這樣的雙方共同全方位合作，又有Cluster和“雙星計劃”這樣的任務(wù)級合作；也可以開展載荷級的合作，我國研制的儀器可以搭載在對方的衛(wèi)星上，對方的載荷能夠搭載在我國衛(wèi)星和平臺上；還可以共同開展數(shù)據(jù)分析和研究等軟方面的合作。

最重要的是，國際合作要促進雙方交流，包括文化上的互相理解、科學(xué)家之間建立友誼；更重要的是，國際合作也會促進國家政治、經(jīng)濟、外交。空間科學(xué)是航天領(lǐng)域國際合作的主渠道，也是我國走向世界的有效途徑之一。

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青年一代要胸懷夢想、敢于創(chuàng)新、腳踏實地

《中國科學(xué)院院刊》：作為研究空間的科學(xué)家，您當(dāng)年是怎么走上這條道路的？研究空間的科學(xué)家應(yīng)該具有怎樣的視野和精神品格？

王赤：走上這條道路，來自于小時候的一個夢想。我從小就特別喜歡看星星，有時候看到一顆流星劃天而過，就特別好奇流星從哪里來，又落到哪里去了？

基于童年的一顆好奇心，我就走上了空間科學(xué)的這條道路。然后非常幸運，我的博士論文就參與了世界上最偉大的航天器之一——“旅行者號”的工作，我的博士生導(dǎo)師是“旅行者號”的等離子體首席科學(xué)家，這也使我快速地走向了國際最先進的前沿。

從事空間科學(xué)的研究，首先需要有好奇心，才會有夢想，有了夢想才會去努力、去奮斗。要實現(xiàn)夢想，還是要基于創(chuàng)新，創(chuàng)新是取得所有成功的根基。我們一方面要仰望星空，但更重要的還是要腳踏實地，要一步一個腳印。我希望我們的科研人員能夠胸懷夢想、敢于創(chuàng)新、腳踏實地，只要篤定堅持，一定能夠?qū)崿F(xiàn)既定目標(biāo)。

《中國科學(xué)院院刊》：2024年是新中國成立75周年，也是中國科學(xué)院建院75年，您對中國科學(xué)院有怎樣的祝福和希望？

王赤：在新中國科技事業(yè)的75年發(fā)展過程中，中國科學(xué)院起到了不可替代的作用，在“兩彈一星”等歷史關(guān)頭都撐起了中國科技的脊梁。在未來，在實現(xiàn)中國夢的征程中，科技創(chuàng)新是最重要的一個因素。我想中國科學(xué)院一定會繼續(xù)發(fā)揮國家戰(zhàn)略科技力量主力軍的作用，不斷搶占科技制高點，為建設(shè)科技強國作出不可磨滅的歷史性貢獻。

王赤中國科學(xué)院院士。中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任、研究員。第十四屆全國人大代表，第十四屆全國人大環(huán)境與資源保護委員會委員。主要從事空間物理和空間天氣研究。

文章源自：

《中國科學(xué)院院刊》編輯部. 王赤：中國要成為空間科學(xué)強國. 中國科學(xué)院院刊, 2024, 39(10): 1808-1812.

DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.20241018002.

總監(jiān)制：楊柳春

責(zé)任編輯：武一男

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排版：零度

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