中科院空間科學中心仿真室：讓科學設想立體化

　　對人們來說，“空間科學”似乎是一個“熟悉”又“神秘”的字眼。

　　說它“熟悉”，是因為隨著我國航天技術水平的提高，越來越多的空間系列任務——通信衛星、氣象衛星、對地觀測衛星、載人航天、空間站……正以更短周期出現在公眾視界中；說它“神秘”，是因為它就像一個新娘，只有在面對科學家的時候才現出自己的本來面貌，而對大多數公眾，它總是面紗輕掩。

　　懷著對這份“神秘”的渴知，記者走進了中國科學院國家空間科學中心空間技術部空間信息仿真技術研究室（下稱仿真室）。

　　走進空間科學任務論證中心，首先躍入眼簾的是墻上七八米長、一米多高的大屏幕。屏幕上一組不斷變化的三維空間圖像一下吸引了記者的目光。

　　“這是在我們初級系統上論證過的MIT計劃（磁層、熱層、電離層耦合探測衛星星座）、FIX計劃（編隊飛行成像X射線望遠鏡）以及SPORT計劃（太陽極軌射電望遠鏡）等空間科學預研項目，還有它們在三維空間的飛行軌道、空間環境和衛星模型的三維可視化表達。”仿真室副主任鄭建華研究員介紹說。

　　除大屏幕以外，論證中心的重要設備就屬論證崗位上的十幾臺電腦了。每當有論證任務，科學家和專業論證崗位人員就會通過電腦上的專業軟件開展協同設計與論證工作。

　　論證中心研究人員鄧麗介紹：“空間科學任務論證是仿真室的主要任務之一。我們根據科學家提出的設想，設計出衛星飛行軌道，并對衛星構形、空間環境、姿態控制需求、衛星在軌科學探測事件以及上下行數據進行分析。”

　　“科學家在預研項目中提出的多是概念性任務，離工程還很遠。利用論證支持系統不僅可以把他們的科學設想仿真出來，呈現在眼前，還可以幫助他們拿出初步技術方案。”

　　空間技術部主任孟新研究員告訴記者：“以前，科學家論證一個項目可能需要一兩年，論證結果與工程可行性之間往往還存在較大差距。現在一般為三個月，甚至在更短的時間內就可以對一個項目作出深度論證。”

　　除為科學設想提供論證支持以外，論證技術還可以服務于工程任務。

　　嫦娥二號完成繞月飛行使命后，仍可利用剩余燃料進一步開展深空新技術實驗和驗證。仿真室利用近幾年來的技術積累，采用“星際超級公路（IPS）”深空節能軌道設計方法，率先設計出“嫦娥二號”拓展試驗日地L2點的Lissajous軌道，并被工程采納。

　　“我們部共有5個研究室，仿真室是‘二哥’。它的成績一點也不含糊，軌道論證與仿真可視化技術從基礎理論研究到實際工程應用，在國內首屈一指。”孟新親切地說。

　　之所以稱為“二哥”，是因為仿真室在隊伍規模和承擔工程任務量上僅次于“大哥”空間綜合電子研究室。

　　“十二五”期間，中科院空間科學先導專項部署了硬X射線調制望遠鏡、實踐十號、量子科學試驗衛星、暗物質粒子探測衛星、夸父計劃、空間科學背景型號項目、空間科學預先研究項目等七項科學任務。仿真室負責為這些項目提供論證支撐。

　　“這對我們的論證能力提出更高要求。未來五年，我們將在空間科學預先研究項目的支持下，立足原來的初級系統基礎，大幅提升論證支持系統的軟硬件支持能力，開展關鍵技術攻關，提高論證崗位人員的技術支撐能力。”鄭建華說。

　　空間科學任務協同設計與仿真技術在我國空間科學探測任務中發揮著不可替代的作用。在空間中心正在籌備的空間科學探測天地支持技術重點實驗室項目中，它位列五大重要研究方向之一。

　　然而，回憶起仿真室成立之初的時光，鄭建華心中“百味雜陳”。2004年初，科學院進行機構調整，載人航天應用系統總體部被從空間中心劃出。空間中心以部分留下來的研究人員為主成立仿真室，將空間科學任務論證仿真、空間科學地面支持技術作為主要研究方向。

　　恰逢其時，軌道動力學與控制專家鄭建華剛從英國謝菲爾德大學訪問回國，開始著手籌備成立研究室。她回憶，仿真室成立之初，只有7名在職職工和2位已退休的研究員。經過幾年發展，仿真室的研究隊伍現已擴展到四十余名職工、三十余名學生的規模，當初布局的幾個學科方向現在都取得了很大發展。