一项探索“第四领域”奥秘的“双星计划”，近来引起了国内外航天界的关注。

　　与人类息息相关的三个领域是陆地、海洋和大气层，此外还有一个人类至今尚知之不多的“第四领域”————地球空间。它是人造地球卫星、航天飞机和空间站的飞行区域。

　　地球空间并非静止的，经常发生高能粒子等爆发性的剧烈扰动。科学家将这些扰动统称为地球“空间风暴”，包括磁层空间暴、磁层粒子暴和热层暴。迄今发生的6000多起卫星故障中，约40%是由地球空间环境异常引起的。

　　地球空间环境异常直接威胁着载人航天安全、导致航天器故障、影响导航与定位设施的精度，于是人们希望像了解陆地、海洋、大气层一样，更多地认识地球空间的“天气变化”。

　　“第四领域”的探险

　　作为一个航天大国，我国对探测地球空间极为重视。我国科学家提出的“地球空间双星探测计划”，简称“双星计划”，与欧洲空间局的Cluster(星簇)Ⅱ探测计划不谋而合，立即引起欧空局浓厚的兴趣，并向我提出合作请求。

　　2001年7月，中国国家航天局与欧空局签署“双星计划”合作协议，由我国发射两颗小卫星：近地赤道卫星“探测一号”和近地极区卫星“探测二号”。

　　两颗卫星携带16台先进的空间探测仪器，将对地球空间进行三维磁场、粒子和低频电磁波探测，探测数据可用于研究太阳活动和行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的过程，建立其物理模型、动态模型和预报方法，进而把握地球空间的“脾气”，保证宇航器的安全。

　　2003年12月30日，我国研制的长二丙火箭从西昌卫星发射场将“探测一号”送入预定轨道。目前卫星上的8台仪器已全部启动，开始探索“空间风暴”之谜。

　　欧空局为何钟情于我国的“双星计划”？欧空局上世纪90年代就开始实施星簇Ⅱ计划，但正在运行的几颗卫星与该计划的4颗卫星在轨道设计方面存在一定局限性，不能覆盖近地赤道区和近地极区这两个重要的磁层活动区，于是瞄准了我国提出的“双星计划”。

　　1997年11月，欧空局与中国科学院空间科学与应用研究中心在京签署了这两个计划的合作协定书。这样，“双星计划”弥补了星簇Ⅱ计划多点探测的不足，星簇Ⅱ计划则使“双星计划”的两点探测增加到六点探测，大大提高了覆盖探测区域。这也是世界航天史上第一次形成六点对地球空间的探测。

　　“双星计划”的提出者和首席科学家、中科院院士刘振兴告诉记者，“双星计划”是第一次以我国提出的空间探测卫星计划参加国际合作的项目，显示了我国空间技术的实力和水平，提高了我国在国际地球空间科学界的地位和作用。

　　“双星”大显神通

　　刘振兴院士告诉我们，“双星计划”把当前地球空间物理中最前沿的课题作为探测目标，因此对卫星技术提出了更高的要求。为了保证空间磁场探测的精确度，这两颗卫星都采取了磁控技术，以减少卫星本身磁场对空间磁场的干扰。形象地说，就是使卫星在太空中是“不可见的”，即卫星的存在不至于“污染”太空中需要探测部分原来的自然环境，这样才能保证探测数据的真实性。为了同样的目的，探测磁场的两台仪器要放在尽量远离卫星的地方。这就需要卫星伸出可以作为磁场探测仪器工作平台的伸杆，即伸杆技术。

　　刘院士介绍说，我国自行研制和发射的“探测一号”卫星在预定轨道平稳地运行两个多月来情况良好。“双星”上的主要探测仪器，如电子和电流探测器、热离子分析器、中性原子成像仪和卫星电位主动控制仪等是目前国际上最先进的仪器，尤其是粒子探测器，能探测到极微小的各种宇宙粒子。

　　目前中科院空间中心的专家们正在对卫星仪器进行在轨测试，即对卫星上所有仪器的探测数据进行研究分析，一旦发现纰漏就立刻发射指令加以纠正。在轨测试完成后就可以将卫星所收集到的数据用于科学研究了。

　　这是我国首次对远地点轨道高度达到近8万公里的探测器成功地实施跟踪测控，是以往我国测控系统跟踪最远的地球同步卫星轨道高度3.6万公里的两倍多。

　　和“探测一号”卫星相比，将在今年7月发射的“探测二号”卫星目前还“默默无闻”，但它却携带着世界上最先进的探测仪器中性原子成像仪和我国最新研制的低能离子探测器和低频波探测器。目前，“探测二号”上的设备顺利通过了装星前的最后一次联合测试。其中5台由我国研制，两台由欧洲研制，一台由我国和欧洲共同研制。中科院空间科学与应用研究中心和欧空局的专家们先后对这些仪器进行了接口测试、功能测试和系统测试，还模拟星上环境，成功实现了指令执行、数据下行。

　　地球空间无国界

　　刘院士表示，地球空间没有国界，空间探测国际合作越来越重要。“双星计划”是我国与欧空局合作的第一个科学实验项目，通过这次合作，我国除获得双星的大量科学数据外，还可获得星簇Ⅱ的4颗卫星(44台仪器)的探测数据和与之相配合的30个地面台站的观测数据，以及国际其他卫星的探测数据。双方在“双星计划”中的成功合作，不仅为将来中欧空间探测的合作打下了良好的基础，而且为中国与其他空间机构的合作树立了良好的典范。“双星计划”之后，中欧伽利略卫星定位计划、中巴资源卫星等一系列重要的航天项目也将实施。

　　刘振兴院士透露，继“双星计划”之后，他还提出了“空间风暴探测计划”，并建议将这一计划参与国际空间局协调组最近发起的日地系统探测计划————“人类与日共存”计划。

　　“空间风暴探测计划”由3颗卫星组成：一号卫星将运行于距地球300至700公里之间的电离层和热层区域，探测电离层暴和热层暴对太阳活动和磁层扰动的响应过程；二号卫星将运行于700公里至4万公里之间的近地磁层活动区，探测和研究磁层空间暴(包括磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴)对太阳活动和行星际扰动的响应及其对电离层和热层活动的影响；三号卫星将运行于2万至18万公里之间的太阳风、舷激波和磁层、顶边界层外太阳风区域，探测研究近磁层太阳风变化对太阳活动的响应及其对地球空间暴的影响。这3颗卫星将形成紧密联系的太阳风—磁层—电离层和热层系统，可探测地球空间暴对太阳风扰动的响应过程。

　　刘院士表示，地球上有领土、领海、领空，但地球空间是没有国界的，我们愿意用高可靠性、低成本的“长征”系列运载火箭，为世界各国提供航天发射服务，与世界各国进行大范围、高层次、多领域、全方位的合作，和平开发、利用外层空间，造福全人类。

　　下图为科技人员调试发射“探测一号”卫星的长二丙火箭。(本报记者 王玲 实习生 徐卓君)