它曾是追逐太陽的神,如今它和一幫科學家一起了解太陽
千百年來,人類一直渴望解開宇宙的奧秘。
探索天體運動、演化規律、把獲得的真知應用於人類的生存的各個方面。
探索太空,征服太空也成了許多好萊塢大片的主題。
2015年11月國內上映的《火星救援》就是這樣一部電影。
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《火星救援》劇請片段
其中有一幕是中國航天局慷慨將「太陽神計劃」的助推器給了美國小夥伴,從而使第二艘補給船能夠及時發射。
但因此帶來的代價是,太陽神計劃被擱置了。
事實上,現實生活中,我國真的就有一個「太陽神計劃」一再被擱置。
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它是面向太陽的天眼,意圖24小時監控太陽動向。
太陽雖然給了我們光和熱,但太陽並不是對我們沒有危害。
太陽會發生如太陽磁暴等太陽爆發事件,這些空間災難,會通過影響「空間天氣」給我們帶來莫大的傷害。
太陽磁暴是太陽活動中最猛烈的爆發,每次爆發時,會從太陽大氣噴發出10億噸的帶電粒子,這些粒子會以每小時數百萬千米的速度席捲太空。當太陽磁暴發生時,會嚴重干擾電力系統、衛星和無線電通信系統在內的諸多設施,甚至破壞臭氧層。
同時,太陽平均每11年就會有一次「太陽活動峰年」,巨大的活動波動會影響到氣候的變化。
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太陽活動
因而了解太陽活動可以讓我們更清楚太陽的特性,更大可能的防範「空間天氣」的威脅。
在1992年的時候,中科院院士艾國祥就提出了「空間太陽觀測計劃」。
計劃一提出就產生轟動,引起國際太陽物理學界的關注。
隨後在1995年的時候歐洲航天局和NASA合作的SOHO衛星就成功升空,抵達了太陽和地球的拉格朗日點L1。
日地拉格朗日點是指衛星受太陽、地球兩大天體引力作用,能保持相對靜止的點,由法國數學家拉格朗日1772年推導證明出,共有5個。
圖示L1位置即使拉格朗日點之一
這顆只有幾年壽命的衛星作用實在太大了,研究太陽活動和製作空間天氣預報都已經離不開它。
如NASA的ACE、STEREO,俄羅斯的科羅納斯都是具備監測太陽活動功能的衛星。
而我國在推動「空間天氣」觀測上也有著自己的計劃,便是「太陽神計劃」的真身——夸父計劃。
2003年1月,國家自然科學基金委員會地學部舉行了一場「關於推動空間天氣研究座談會」。
北京大學院士塗傳詒、北京大學地球與空間科學學院教授肖佐、張永維總師和中國科學院魏奉思教授在討論空間天氣的時候,想到了一個極具有實踐價值的衛星計劃:
通過發射A衛星(夸父A)到拉格朗日點L1,發射B1、B2(夸父B雙星)到地球極軌大橢圓軌道上,使三顆衛星相互協作,24小時監控太陽活動。
這個計劃便是最早的夸父計劃。
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秒懂百科上介紹的夸父計劃
隨後,塗傳詒院士再次和肖佐等專家一起向國家自然科學基金委員會提交了一份「L1+極軌」空間天氣檢測計劃的書面建議。
但夸父計劃面臨著許多技術問題,如我國從未發射衛星到距離地球150萬公里那麼遠的L1點上、衛星如何在深空中傳輸信號、衛星上所需儀器的現有水平都不足以支撐現在的計劃。
夸父計劃是直到2004年才被提上了日程。
國家自然科學基金委員會決定以重點項目形式支持夸父計劃的預研。
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這也就代表著夸父計劃有了啟動的希望,塗傳詒一行人立刻開始了預研和宣傳工作。
同時夸父計劃在技術攻關上存在的問題巨大,項目便積極向國際尋求合作。
當時國際上衛星分布的邏輯多為抵達L1點,L2點為主。
作為全球首個以「L1+極軌」進行空間天氣檢測的項目,夸父計劃對於航天領域的科學家們有著致命的吸引力。
夸父計劃受到各國關注後,吸引了德國、法國、比利時、奧地利、愛爾蘭、加拿大等國家十多位著名科學家參與進來,同時還被納入了NASA的「與星同在(ILWS)」計劃框架之中。
在當時全球一眾航天計劃之中也是風頭無二。
與星同在(International Living with a Star)計劃網站
夸父計劃在國內也同樣受到關注,甚至合并了另一個叫「風暴計劃」的日地探測項目,被提議成為「十一五」期間唯一一個日地物理探測計劃。
在2005年7月28日,航天科技集團和中國氣象局、北京大學在北京簽下「夸父空間天氣探測計劃」合作協議,開始了合作。
同年的9月16日,「十一五」的日地空間探測規划上,與會同行一致支持了夸父計劃,還建議將它作為學界唯一的日地空間計劃在國防科工委預研立項。
這一切都在助推夸父計劃進入正軌。
第二年,「十一五」期間,嫦娥計劃和夸父計劃同期運轉。
嫦娥計劃
此時,塗傳詒等人帶領的科研團隊已經著手計劃相關的有效載荷(即探測設備)。
同時也對外宣稱夸父計劃的衛星發射將定在2012年。
這是因為2012年將會是下一個太陽活動峰年,這一年將是檢測太陽活動最好的時機。
夸父計劃被予以厚望,許多空間科技界的人認為夸父衛星成功發射,可以取代已經服役多年的SOHO、ACE等衛星,繼續或更高效的服務人類。
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2007年這一年對於我國航天事業是又一個里程碑,嫦娥計劃的嫦娥一號於2007年10月24日18時05分發射成功。
而理念和技術要求過度超前的夸父計劃卻遲遲未脫離預研狀態。
讓人放心的是,夸父項目組依然聲稱夸父計劃進展順利,甚至表示有望在明年3月正式立項。
大家都覺得,2012年升空的承諾依然可能實現。
嫦娥一號衛星最終進入"使命軌道"
苦心研究技術和最優方案,憑藉從各方爭取來的資金,夸父計劃終於在2009年時被中科院列入空間科學衛星先導專項。
很快,國務院在2010年3月時也批准了中科院的專項申請。
整整7年的努力頓時有了成果,即使只是一小步,也是邁向成功的一大步。
很快夸父計劃便收到了加拿大和歐洲航天局的主動合作意願,歐洲航天局加入夸父B衛星的計劃中來,提供其中的一顆衛星,加拿大負責另外一顆。
和加拿大、歐洲航天局的合作使整個計劃的執行獲得更多便利:
財務部撥款3000萬元用於技術攻關,還成立了專項辦公室用於專門協調管理夸父工程。
而原本加拿大的「加拿大國家航天局」華人科學家劉維寧在收到國家請求,毅然回到國內接手「夸父項目」。
人力物力齊備,此時形勢一片大好,偏偏事情出了個大問題。
當年報道劉維寧回國的報紙
由於2009年歐洲爆發的債務危機影響甚廣,加拿大在2011年做出了收緊財政的政策安排。
加拿大因為沒有獲得研製費用宣告合作流產。
2012年時,身處債務危機風暴中心的歐洲也因為無法申請到7000萬歐元的經費也只得無奈宣布退出合作。
無論是技術上、還是資金上,項目一旦脫離了國際合作,將隨時面臨中斷的風險。
2013年,夸父計劃本可以成為中俄合作中的一項。卻因為在火星合作方面的談判並不圓滿,導致夸父計劃沒有列到合作大綱。
在國際合作出現「變故」的情況下,他想到了改變科學目標——取消夸父B雙星,將夸父A星從原先的L1點轉向L5點(第5拉格朗日點)。
然而,讓劉維寧遺憾的是,該想法儘管得到國際同行認可,但因為到達L5點所需要的技術難度更高並沒能通過。
相比夸父計劃依然在生死線上徘徊,當初同樣受到關注的嫦娥計劃的嫦娥2號早在2010年發射成功。
當時業界紛紛覺得嫦娥2號在環繞L2點成功飛行,正說明了夸父計劃的可行。哪知道天不遂人願,計劃一再擱置。
即使是2013年時同期的戰略性先導科技專項中,暗物質探測衛星也在2015年12月17日成功送入宇宙。
無奈於項目無法開展,夸父計劃在2014年5月被暫緩執行。
在航天局如果考慮取消一個項目,通常不說把這個項目取消,而是說暫緩執行。
塗傳詒、肖佐等人依然希望項目可以開展,劉維寧也希望這項開展10年的航天計劃能從「十二五」延期到「十三五」期間完成。
夸父衛星至今未能到太空去中去,這前前後後已經十數年過去了。
但為了能追趕太陽,前赴後繼的人又何止夸父一人矣。
這張被稱為有史以來最有影響的環境攝影作品--「地出」,拍攝於1968年12月24日,出自阿波羅8號宇航員威廉·安德斯。
對浩瀚宇宙的探索,彷彿是人類來自本性的渴望。
太空探索不僅僅給人類提供一面審視自己的鏡子,還讓我們對未來有了更多的憧憬和幻想。
正如Albert Schweitzer所說:我憂心忡忡地看待未來,但仍滿懷美好的希望。
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※從「最年輕院士」到首個被撤銷稱號的院士,他成了現實版反腐劇中的反派
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※小小的細菌席捲世界,用數億人的生命將歐洲重新洗牌,直至今天仍是死亡的代名詞
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※這是我們的家園但不是太陽系。如果它毀了,那麼太陽系也就在劫難
※太陽系的太陽,是否是宇宙中獨一無二的?
※是不是每一隻貓都會追逐太陽?難道它們是夸父的後代
※三兄弟在他們院子里創造的作品,這一刻我希望太陽不要升起來
※太陽系的金星,原來是這樣子的太可怕了!
※假如地球被太陽「潮汐鎖定」,那麼就會變得和它一樣
※太陽並沒有你想像中那麼熱!科學家證實太陽並非是大火球
※來人間一趟,和你一起看看太陽
※你的伴侶不會累,他是太陽帶給你陽光!
※曾以為你是我的太陽 卻是我握不住的流光
※最幸福的時光就是趴在你的背上,一起曬太陽!
※科學家發現了一個新的太陽,懊惱的是,我們快看不見它了!
※我還是很喜歡你像太陽升了落去無論朝夕
※美文:陽光不曾怠慢誰,只要一心向光,總能找到屬於自己的太陽
※通過這些太陽風暴,科學家都看到了這些關於太陽的信息
※陽氣像太陽一樣,如果你的陽氣不好,就短命了
※夜空是黑的可不是因為沒有太陽,科學家告訴你真相!
※你只知道太陽的後裔,宋仲基還有這樣的一面
※哈爾濱的太陽島,它如同太陽一般溫暖著我們的心