為了發展空間科學 中國都發射了哪些科學衛星

工欲善其事，必先利其器。自東方紅衛星發射以來，中國航天技術已經有了長足進步。但空間科學領域，由於缺乏自主的科學衛星，長期使用國外數據，科學家們的研究受到很大限制。空間科學戰略性先導專項正在打破這一僵局。

戰略性先導專項，顧名思義要優先發展，要傾斜資源，從而形成重大創新突破和集群優勢。那麼，為什麼要給空間科學設先導專項呢？

空間科學對國家發展具有重要戰略作用

空間科學有多重要？可以參考蘇聯解體前，美蘇進行的瘋狂太空競賽。

它是促進航天技術創新、拓展空間應用、服務國家經濟社會發展，實現和平利用空間、提升大國地位的不可或缺的重要戰略領域。

自我國發射第一顆人造衛星以來，我國的航天技術已有了很大的發展，加速發展空間科學的基本技術條件已經具備。

我國的空間科學家由於長期使用國外科學衛星探測數據，也已經建立了初步的研究隊伍和力量。但是由於缺少自主的科學衛星計劃和第一手的探測數據，科學家原創性的科學發現還比較少，原創性的科學思想也不能快速、直接得到驗證。空間科學衛星計劃對空間技術發展的獨特的牽動和引領作用也沒有充分發揮出來。

因此，通過實施空間科學戰略性先導科技專項，可以儘快彌補我國與國外的差距，特別是在前沿基礎科學發現和具有潛在應用意義的空間知識創新方面，同時也將為我國航天技術的發展注入新的活力。

在十二五期間，空間科學先導專項主要包括四顆科學衛星工程：暗物質粒子探測衛星、實踐十號返回式科學實驗衛星、量子科學實驗衛星、硬X射線調製望遠鏡（HXMT）衛星以及配套設施建設。

「悟空」號：暗物質粒子探測衛星

作為空間科學先導專項首發衛星，暗物質粒子探測衛星「悟空」（DAMPE）於2015年12月17日在酒泉發射，是我國第一顆空間高能粒子探測器，是目前世界上迄今為止觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子探測衛星。

它的科學目標主要有三個：一是暗物質間接探測；二是尋找宇宙射線的起源；三是伽馬射線天體物理。

這顆衛星主要的科學儀器無論在重量、功耗還是電子學線路的複雜度、工程實現難度方面都超出了以往。探測器最核心的組成部分——BGO量能器技術只有中國可以做到。

現在，「悟空」已經傳回了一批批科學數據，並交由科研團隊處理。

圖1：暗物質衛星運行示意圖

「實踐十號」：我國首顆微重力科學實驗衛星

實踐十號衛星是中科院空間科學先導系列中第二顆科學實驗衛星，2016年4月6日1時38分，我國首顆微重力科學實驗衛星實踐十號發射升空。

它充分利用了太空中長時間的微重力環境和複雜的輻射環境，開展微重力科學和空間生命科學領域的科學研究。

實踐十號共承載了19項科學任務，其中微重力科學實驗項目有10項，還有9項為空間生命科學實驗項目。全部科學項目為微重力科學和空間生命科學的前沿研究項目，全部實驗均在國際上首次開展。

作為我國首顆專門的返回式微重力科學實驗衛星，取得了一批重要成果和科學數據。其中「微重力條件下哺乳動物早期胚胎髮育研究」取得重要進展，小鼠早期胚胎在太空中順利完成從2細胞到囊胚的全程發育。這是世界上第一次實現哺乳動物胚胎在太空發育。

圖2：實踐十號衛星運行示意圖

「墨子號」：全球首顆量子科學實驗衛星

2016年8月16日，全球首顆量子通信衛星「墨子號」成功發射，是中國繼暗物質粒子探測衛星「悟空」、微重力返回式科學實驗衛星「實踐十號」之後的第三顆科學實驗衛星。

中國成為全球第一個實現衛星和地面之間量子通信的國家，我國實現了「天地一體化」量子通信網路的初步構建，這也成為量子通信領域的中國最強音。

隨著「墨子號」的順利升空，地面的「京滬幹線」與空間的量子衛星共同構成了覆蓋全球的廣域網路，充分利用衛星覆蓋的廣域性和光纖入戶的便利性，從而真正實現「天地一體化」的量子通信。

圖3：量子衛星運行示意圖

作為空間科學先導專項十二五期間的收官之作，硬X射線調製望遠鏡（Hard X-ray Modulation Telescope，簡稱HXMT）衛星是中國科學院高能物理研究所和航天科技集團五院等單位研製的中國第一顆空間X射線天文衛星，於2017年6月15日發射升空。

它主要由衛星平台和有效載荷構成，總重量約2500Kg，將在高度550公里、傾角43°的近地圓軌道上運行。搭載了三個空間望遠鏡，包括高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡。

圖4：硬X射線調製望遠鏡衛星運行示意圖

我國的空間科學近幾年飛速發展，成果豐碩。

未來，還有５顆空間科學衛星將陸續完成研製和發射，包括中歐聯合空間科學衛星任務太陽風－磁層相互作用全景成像衛星計劃(SMILE)、磁層－電離層－熱層耦合小衛星星座探測計劃(MIT)、全球水循環觀測衛星(WCOM)、愛因斯坦探針(EP)和先進天基太陽天文台(ASO－S)。

工欲善其事，必先利其器。通過實施空間科學戰略性先導科技專項，發射我們自己的科學衛星，將打破長期使用國外科研數據的僵局，有望在基礎科學領域產出原創性的科學成果，深化人類對宇宙和自然規律的認識，並為我國航天技術的發展注入新的活力，引領中國實現從航天大國到航天強國的跨越發展。

文章經授權轉載自中國科普博覽公眾號

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