中国将于8月发射世界首颗量子科学实验卫星

2016年4月18日，我国首颗微重力 科学 实验卫星实践十号返回地球。图片来源：新华网

今年8月，我国将发射世界首颗量子科学实验卫星，并在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

这将是我国科学卫星系列发射的第三颗科学卫星。去年12月17日，暗物质粒子探测卫星“悟空”在酒泉卫星发射中心成功发射，目前已获取大量科学数据。紧接着，我国首颗微重力返回式科学实验卫星“实践十号”，也于今年4月6日成功发射，并按计划圆满完成了空间科学实验任务。

科学卫星能发挥什么作用？我国科学卫星发展现状如何？未来还有哪些计划？带着这些问题，记者采访了中国科学院国家空间科学中心主任吴季。

科学卫星改变了人类坐地观地和坐地观天的方式

从地球到广阔的 宇宙 空间，每时每刻都发生着各种各样的自然现象，这些现象既蕴含着宇宙和人类起源的秘密，也影响着地球上人类的活动。比如，太阳跟人类的活动最为密切，它给地球带来阳光和温暖的同时，也经常给地球带来干扰，太阳黑子的爆发会扰乱地球的磁场，破坏电离层，使地球上的无线电通信减弱甚至中断。因此，人类研究太阳的特性和它的活动情况十分重要。然而，地球被一层厚达700千米以上的大气包裹着，这层大气挡住了人类的视野，使我们不能很好地观察宇宙。

科学卫星的出现，改变了人类坐地观地和坐地观天的方式。它携带着各种科学研究和探测仪器，穿过大气层，自由自在、不受干扰地收集来自宇宙空间的各种信息。

吴季说：“科学卫星是人类认知自然最重要和最直接的手段之一，人类通过它获得了大量有关空间环境、各种天体和空间物质的宝贵资料，取得了丰硕的科学探索和科学研究成果，对于人类认识 太空 、进入太空、利用太空起到了重要作用。同时，通过对宇宙的探索和研究，也可以使人类在基础科学方面不断产出重大原创性成果。”

世界各国最初发射的卫星多是这类科学卫星或是技术试验卫星，据统计，截至目前，世界各国先后发射了500多颗科学卫星。如美国发射的第一颗卫星“探险者”号就是一颗科学探测卫星，之后“探险者”发展成了一个科学卫星系列。还有苏联的“电子号”科学卫星系列，以及日本的“新星”和英国的“羚羊”等。这些科学卫星已经取得了十分宝贵的科学资料和新的发现。例如，发现了距离地面600—40000公里处存在着两个辐射带；发现太阳不断喷出等离子体（也叫太阳风）；发现地面1000公里左右高度上有一个由氛、氦组成的地冕；还观测到除太阳以外的许多紫外线和X射线的辐射源……

两字科学试验卫星资料图。来源：新华网

“自1957年人类发射第一颗卫星以来，有25位诺贝尔奖获得者依靠科学卫星数据得奖，其中有17位来自美国。”吴季说。

未来5年我国将研制并发射5颗新的科学卫星

比起国外，中国科学卫星的研制起步较晚。

吴季说，中国自1970年4月发射第一颗人造卫星以来，累计发射卫星总数已经接近150颗。但直到去年才有了真正意义上的科学卫星系列，并于去年发射了首发星——暗物质粒子探测卫星。

“应用卫星、载人 航天 和月球探测工程等在加强国防、普及应用和激励民众方面发挥了重要作用。但这些应用卫星和航天工程偏重于工程实现，在发现空间科学新知识、引发前沿技术变革、带动战略性新兴产业发展等方面还未达到预期要求。”吴季说。

为了弥补中国航天事业在空间科学实验和探索领域的短板，“十二五”期间，中科院在国务院批准实施的战略性先导科技专项中，将科学卫星计划作为重点项目予以支持。“今年8月发射完量子科学实验卫星后，年底前还将发射一颗硬X射线调制望远镜卫星。此外，还计划在未来5年左右研制并发射5颗新的科学卫星，有望在空间科学、技术和应用方面取得一系列重大创新突破。”

吴季透露，目前中科院已遴选出的这5个科学卫星项目包括：中欧联合空间科学卫星任务太阳风—磁层相互作用全景成像卫星计划、磁层—电离层—热层耦合小卫星星座探测计划、全球水循环观测卫星、爱因斯坦探针和先进天基太阳 天文 台。

“空间科学实验与探索只有第一，没有第二，这个属性决定了每项科学卫星计划都是非重复性的，包含了大量新需求、新思路、新设计、新材料和新工艺等，成为中国空间科技重大原始创新驱动力的源头活水。”吴季说。

中国空间科学卫星项目仍需长远规划

在实行计划的过程中，吴季也有一些建议。

“在美国航空航天局每年190亿美元的预算中，50亿美元是用于研发科学卫星。欧洲空间局每年用于科学卫星的经费也有二三十亿欧元。相比之下，中国在科学卫星上的投入还是不够。中国是航天大国，每年发射20多颗卫星，直到去年年底才独立发射了专门用于科学研究的卫星。”吴季说。

吴季还指出，以5年为一个周期遴选实施科学卫星项目的方式可能不尽合理。“一项科学卫星计划从科学思想的确立，到最后发射，需要长达十年甚至数十年。例如欧洲的罗塞塔计划从提出到真正着陆彗星探测，经过了30多年。”

吴季说，尽管经过诸多努力，但作为具有巨大创新潜力的科学卫星系列却一直未被纳入国家重大科技专项。

“‘十二五’‘十三五’科学卫星计划都是由中科院从先导专项里面拿出一部分资金来进行支持，国家还没有给科学卫星系列专项资金支持。”

吴季说，空间科学探索不能急功近利，不能有一笔经费就做一批“短平快”项目，这样难以产生重大成果。必须进入国家常规预算，获得持续支持，才能做到提前长远布局，保证在前沿领域不断有所创新。

他建议，应将科学卫星系列纳入体现国家战略意图的重大科技项目中，通过长期可持续的发展，实现中国空间科技创新能力大幅度提升。