中國地球空間雙星探測計劃成果綜述

　　“盡管雙星計劃數據采集早就結束了，但這些數據今天依然進行在空間科學研究，以及與其他探測數據配合研究方面發揮著重要作用。”中國科學院國家空間科學中心研究員史建魁對《科學時報》記者說。

　　為發展我國空間探測，1997年初，中科院院士、空間物理學家劉振興提出地球空間雙星探測計劃（簡稱雙星計劃）。這是我國第一個由科學目標牽引的空間科學衛星計劃。其主要科學目標是研究當前地球空間最具挑戰性的科學問題——磁層空間暴驅動和觸發機制的全球多時空尺度物理過程。

　　該計劃提出后，立即引起了國際空間界的關注和響應，歐空局主動提出與中國雙星計劃進行合作。1997年11月，中國科學院空間科學與應用研究中心（現為中國科學院國家空間科學中心）與歐州航天局簽署了雙星計劃合作協議。經過多方努力，2000年12月，國務院正式批準雙星探測計劃。2001年7月9日,中歐簽署合作協議劉振興任雙星計劃首席科學家。

　　15年后，劉振興回憶起當初萌生雙星計劃的初衷時已語氣平淡。

　　“主要是當時有科學需求。”劉振興對《科學時報》記者說，“當時我國和歐洲科學家都有在這一領域進行探測的科研需求，所以我提出這樣一個想法后，歐洲空間局非常贊同。”

　　“針對當時國際上空間探測的薄弱區域，劉院士有針對性地提出了雙星計劃兩顆衛星的運行軌道。”史建魁補充說，“雙星計劃由兩顆衛星組成，分別運行于赤道面和極軌面上，呈大橢圓軌道。大橢圓軌道衛星在遠地點飛行速度慢、停留時間長，高效率覆蓋了赤道區和極區這兩個最重要空間區域。”

　　同時，中國雙星計劃與歐空局星簇衛星（包括四顆衛星）相配合，在人類歷史上第一次形成地球空間的六點協調探測，成為國際上非常引人注目的空間探測計劃。

　　2003年12月30日，雙星計劃的赤道衛星（TC1）首先成功發射。次年7月，極區衛星（TC2）相繼也發射成功。雙星計劃的實施，對提高我國空間物理研究和空間天氣預報的創新能力，提高我國在國際空間界的地位起到了重要的作用，已經成為21世紀初國際上重要的空間探測計劃。

　　赤道星原計劃運行1年零6個月，結果連續運行了3年零10個月；極軌星原計劃運行1年，結果運行了4年零3個月。雙星計劃的兩顆衛星上共有16臺科學探測儀器，中方8臺，歐方7臺，雙方合作研制1臺，共獲取了500GB以上的科學探測數據。

　　“因為衛星的運行軌道經過輻射帶，衛星元件很容易被空間高能粒子損壞，所以開始設計的雙星計劃的兩顆衛星運行壽命分別為1年半和1年。因為防護和補救措施得當，它們的服役時間都大大延長。”史建魁說。

　　“雙星計劃停止運行后，主要工作是利用雙星的數據繼續開展研究。”史建魁說，“雙星采集到的數據經過處理，生成科學數據產品，共享給科學用戶，其中有專門利用這些數據進行的研究，也有利用這些數據和其他衛星以及地面觀測數據配合進行的研究，揭示或驗證某些科學問題，包括和其他衛星探測結果的對比分析。”

　　到目前為止，科學用戶向中國數據中心訪問總數達300多萬次，平均每天訪問1700多次。雙星計劃取得了多項重大的科學和技術成果。

　　研究人員以雙星計劃和Cluster大量科學探測數據分析為基礎，首次提出各種重要的新概念、新理論、新規律和新的空間天氣現象達十多項，并用實測數據驗證了諸多相關理論。

　　據不完全統計，至2011年5月底，使用雙星或雙星-Cluster聯合觀測數據已發表的研究論文超過150篇，其中SCI論文140多篇。發表的論文被引用500多次。

　　同時，該計劃實現了我國空間探測有效載荷技術的突破，對地球空間開展了磁場、電磁波和寬能譜粒子以及中性原子成像的全面系統探測；實現了我國科學衛星應用系統技術的突破，建立了高效的、服務于跨國科學團隊的科學運行和科學數據中心；建立了高效的跨國多站的數據接收、數據處理和快速分發的科學數據系統。通過雙星計劃的國際合作，也促進了我國衛星平臺技術的跨越發展。

　　在雙星計劃研制過程中，獲授權的發明ZL7項、實用新型ZL7項；雙星有效載荷和應用系統的計算機軟件著作權登記證書共40項。雙星計劃衛星平臺和有效載荷在研制過程中所取得的一些技術成果，已經被推廣應用到嫦娥探月工程、熒火等計劃之中。

　　2008年4月，歐空局科學項目部主任D. Southwood 教授說：“雙星計劃是一個非常成功的空間計劃。”在雙星和Cluster多點探測的帶動下，美國、歐洲和日本都提出了新的多點探測計劃，中國也提出了具有重要國際影響的夸父計劃。

　　2010年，雙星-Cluster團隊共同獲得了國際宇航科學院集體成就獎，雙星計劃還獲得了2010年中國國家科學技術進步獎一等獎。