探測一號衛星

2003年12月30日凌晨3時許，“長征”二號丙/SM型運載火箭從西昌衛星發射中心升空，成功地將中國與歐洲空間局的合作項目“地球空間雙星探測計畫”中的第一顆衛星“探測一號”送上了太空。

這是中國第一次發射高軌道衛星。這次發射成功標誌著中國高水平的空間物理與環境探測進入實質性發展階段。

基本介紹

• 中文名：探測一號衛星
• 發射時間：2003年12月30日
• 意義：中國第一次發射高軌道衛星
• 研製機構：中國空間技術研究院

簡介

“探測一號”衛星由中國航天科技集團公司所屬的中國空間技術研究院負責平台研製及衛星總成，星上有效載荷數據的採集、管理與傳輸以及部分探測儀器由中國科學院空間科學與套用研究中心研製，其他的探測儀器由歐空局協調8家歐洲科研機構負責研製。衛星重約350公斤，設計壽命18個月。

探測一號”衛星已準確進入近地點高度為555公里、遠地點高度為78051公里、傾角為28.5度的預定衛星工作軌道，發射獲得圓滿成功。這是中國第一次發射高軌道衛星，也是世界上少有的高軌道衛星，遠地點高度比地球同步軌道高了一倍多。西昌衛星發射中心採用了新的發射流程，縮短了衛星測試周期，提升了綜合發射能力。

“地球空間雙星探測計畫”是中國科學家於1997年提出的。它由兩顆以大橢圓軌道繞地球運行的小衛星組成，其中“探測一號”是赤道星，將於2004年發射的“探測二號”是極軌星。這兩顆小衛星分別運行於國際上地球空間探測衛星尚未覆蓋的重要活動區，主要用於研究太陽活動、行星際擾動觸發磁層空間暴和災害性地球空間天氣的物理過程。

中國的“雙星探測計畫”引起了國際空間物理界的關注，被列入國際日地物理計畫和歐空局“星簇計畫2”的重要合作夥伴。中國和歐洲將利用中國的“雙星”與歐空局“星簇計畫2”的4顆衛星聯合探測，在從太陽到地球的空間中，形成人類歷史上第一次對地球空間的六點立體探測體系。探測的科學成果將由中國與歐洲共同享有。

由中國航天科技集團公司所屬的中國運載火箭技術研究院研製的“長征”二號丙/SM型運載火箭，是“長征”二號丙運載火箭的改進型。

這次發射是“長征”系列運載火箭的第75次飛行，也是自1996年10月以來中國“長征”系列運載火箭發射連續第33次獲得成功。

這是中國第一次以自己的先進空間探測項目同已開發國家從技術到套用的高層次、實質性的對等合作。

“探測一號”是中國雙星計畫兩顆衛星中的赤道星，它的軌道遠地點達到78051公里，是中國迄今為止發射的距地球最遠的一顆衛星。重約350公斤的“探測一號”由中國空間技術研究院、中國科學院空間科學與套用研究中心以及歐洲空間局聯合的8家歐洲科研機構共同研製，星上除了中國的設備外，歐洲空間局還提供了5項14台件有效載荷。在環繞近赤道軌道在軌運行的一年半的時間裡，“探測一號”將對赤道區的空間環境進行探測。為了將衛星準確送入預定軌道，中國運載火箭技術研究院對“長征二號丙”火箭進行了一系列的改進，突破了多項關鍵技術。其中在原有的火箭一級二級的基礎上，又增加了帶獨立控制系統的第三級—--上面級，確保衛星準確調姿入軌。

我國地球空間雙星探測進入實質性發展階段

參數

衛星進入近地點五百五十一公里、遠地點七萬四千零一十七公里、傾角為二十八點二度的近地大橢圓軌道。

“探測一號”衛星由中國空間技術研究院、中國科學院與歐洲空間局聯合的八家歐洲科研機構共同研製，衛星重約三百五十公斤，設計壽命十八個月。該星共搭載八個項目十七台套有效載荷，其中，歐洲空間局提供了五個項目十四台套。

用途

探測一號衛星主要探測近地磁尾區的磁層空間暴過程及向陽面磁層頂區太陽風能量向磁層中的傳輸過程。“雙星計畫”另一顆近地極區衛星的軌道高度為700—35000公里，主要探測太陽風能量和近地磁尾區能量向極區電離層和高層大氣的傳輸以及電離層粒子向磁層中的傳輸過程。兩星相互配合，構成具有明顯創新特色的星座式獨立探測體系，可以對地球空間暴發生機制和發展規律進行立體探測。

“雙星計畫”的赤道區衛星和極區衛星將分別搭載8台有效載荷探測器，其中8台有效載荷探測器由歐空局資助歐洲國家有關單位研製，另外8台探測器由中國科學院空間中心設計、研製。這16台探測儀器將進行三維磁場探測、粒子探測、低頻電磁波探測和衛星表面電位主動控制。雙星探測數據的接收將由中科院空間科學與套用研究中心密雲科學衛星數據地面接收站、上海天文台佘山觀測站以及歐洲空間局西班牙衛星數據接收站共同完成。

發射過程

成功發射

台北時間2003年12月30日凌晨3時6分18秒，中國在西昌衛星發射中心用“長征二號丙”/SM型運載火箭成功地將“探測一號”衛星送上太空，標誌著中國高水平的空間物理與環境探測進入實質性發展階段。

進入軌道

火箭飛行12分鐘後，西安衛星測控中心傳來的數據表明，衛星準確進入遠地點高度78051公里，近地點高度555公里、傾角為28.5度的近地大橢圓軌道，發射圓滿成功。

數據分析

中國與歐洲空間局合作的“探測一號”衛星向地面傳回數據。科學家對這些數據進行分析後發現，“探測一號”首次探測到了一種陌生的空間現象。

裝載在“探測一號”上的高能電子探測器探測到了其軌道運行空間內高能電子分布的一個規律，而這是在以往的空間探測中從未發現過的。探測數據顯示，在距

離地球比較遠的時候，高能電子探測器探測到的電子分布狀況比較均勻，而當衛星飛到離地球比較近的時候，高能電子的分布有方向性的變化，有些方向比較強，有些方向比較弱。

雙星計畫套用系統總設計師吳季表示，很明顯，高能電子的分布受到地球磁場的影響，離地球越近，地球磁場越強，它的分布就越明顯，這個現象以前沒有看到過。通過分析這些現象背後的一些理論原因，分析到底為什麼會發生這些現象；反過來，研究的理論成果可以推動我們對空間環境進行預報，進行套用。

科學家說，在地球外層空間存在著大量的質子、電子等粒子，它們的存在就好比大海中的暗礁。當太空飛行器、套用衛星等在這一地區活動時，很有可能觸到這些暗礁，造成損壞。雙星計畫就是要探測出一定空間內的各種粒子和磁場的時空分布規律，從而指揮太空飛行器、套用衛星等避開危險。

發射意義

地球空間雙星探測計畫是中國國家航天局和歐洲空間局合作的重大科學項目。它包括兩顆小衛星，今天發射的探測一號是赤道星，探測二號是近地極區衛星，將在近地點高度700公里，遠地點高度約40000公里的軌道環繞南北極方向運行。兩顆星將分別對近赤道區和極區兩個地球空間環境變化最為重要的區域進行寬能譜粒子、高精度磁場及其波動的探測，主要研究太陽活動、星際擾動觸發磁層空間暴和災害性地球空間天氣的物理過程，進而建立磁層空間暴的物理模型、地球空間環境動態模型和預報方法。該計畫由中國首次提出以後，引起了國際空間物理界的關注，被列入國際日地物理計畫，並成為歐洲空間局“星簇計畫2”的重要合作夥伴。

中國地球空間雙星計畫首席科學家劉振興：中國的雙星將和歐(洲)空(間)局cluaster(星蔟計畫)的4顆衛星密切地配合，將形成人類歷史上第一次對地球空間進行6點探測。

雙星計畫是中國第一次以自己的先進空間探測項目同已開發國家從技術到套用的高層次、實質性的對等合作，提高了中國在國際空間科學與技術界的地位。

該星總指揮兼總設計師張永維稱，“探測一號”衛星自立項開始，即完全按照衛星具體科學目標進行設計、研製，可以說是中國首顆真正嚴格意義上的科學實驗衛星。

張永維說，在此之前，中國研製的科學實驗衛星大多是根據巨觀需求研製，在太空運行試驗過程中開展科學實驗工作。而“探測一號”衛星則是以“雙星計畫”具體科學目標為基礎，並以適應與滿足其目標為前提進行衛星的設計和研製，“這在中國科學實驗衛星研製領域還是第一次”。

歷史歷程

一九九七年一月，由中國科學院院士劉振興牽頭，中國相關科學家多次討論，提出地球空間雙星探測計畫，即“雙星計畫”。

一九九七年四月，劉振興院士在北京香山科學會議上正式提出中國“雙星計畫”。

一九九七年十一月，歐洲空間局科學項目部與中科院空間中心簽署“雙星計畫”與CLUSTERⅡ合作議定書。歐空局表示在衛星軌道計算、有效載荷研製、衛星技術和衛星數據站方面給予積極支持。

一九九九年九，歐空局代表團訪華時正式向中科院和中國國家航天局提出與“雙星計畫”合作的請求。

一九九九年十月，中科院正式啟動“雙星計畫”可行性論證。

二000年三月，中國“雙星計畫”代表團應邀赴巴黎歐空局本部參加計畫A階段方案論證會，中歐雙方在會上籤訂了進一步合作的協定。

二00一年七月，中國國家航天局與歐洲空間局正式簽署“雙星計畫”合作協定。

二00一年十月，經過總體方案和分系統方案設計評審，“雙星計畫”衛星及其運載火箭進入研製階段。

二00二年九月至十月，“雙星計畫”首顆衛星“探測一號”有效載荷系統在倫敦帝國理工大學進行預集成測試。

二00三年十二月三十日，“探測一號”衛星成功發射升空。