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科学卫星引领原创突破

时间:2016年06月17日 信息来源:光明网-《光明日报》 点击: 【字体:

习近平总书记在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话中指出:空间技术深刻改变了人类对宇宙的认知,为人类社会进步提供了重要动力,同时浩瀚的空天还有许多未知的奥秘有待探索,必须推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展。一直以来,空间科学一直是中国航天事业的短板,专家学者们不断呼吁要改变中国“既是航天大国、又是空间科学小国”的现状。本期,我们邀请空间科学卫星工程常务副总指挥、中国科学院国家空间科学中心主任吴季,总结中国空间科学卫星的经验,谈谈未来发展蓝图。

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全球水循环观测卫星模拟图


我国正补上航天事业发展的科学短板


“十二五”部署首批四颗科学卫星,“十三五”完成背景型号遴选,并面向更长远的未来进行科学规划


我国应用卫星、载人航天和探月工程取得了巨大成就,在加强国防、普及应用和激励民众方面发挥了重要作用。但我国在发现空间科学新知识、引发前沿技术变革,并以此带动相关产业发展等空间科学的主要产出和作用方面,与航天强国还有较大差距,空间科学还未能在国家创新驱动发展战略中扮演重要角色。这不仅削弱了我国在基础前沿科学领域里的创新能力,也成为我国航天事业发展的短板。


为了尽快缩小我国在空间科学领域与航天强国的差距,通过建设空间科学的平台在基础前沿领域实现突破,“十二五”期间,中国科学院在国务院批准的战略性先导科技专项中,将空间科学卫星计划作为最大项目予以支持,为我国迎来空间科学的发展高潮做出了有益探索。


“十二五”期间,专项部署的首批四颗科学卫星分别是:暗物质粒子探测卫星、实践十号返回式科学实验卫星、量子科学实验卫星和硬X射线调制望远镜卫星。其中,暗物质卫星于2016年3月17日成功在轨交付、正式开启发现暗物质的科学之旅,4月18日我国首颗微重力科学实验卫星实践十号返回舱在内蒙古四子王旗成功回收,量子卫星将于今年7月择机发射。应该说,空间科学卫星系列作为“十二五”我国空间科学领域最重要的系统性进展,与载人航天、月球与深空探测共同形成了互不替代且互相补充的我国空间科学发展布局。


根据“十二五”攻关进度,我们已推荐了最有希望的中欧联合太阳风-磁层相互作用全景成像卫星、先进天基太阳天文台卫星、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、爱因斯坦探针卫星等,“十三五”期间尽快开展工程研制。面向更长远的未来,我们发布了《2016-2030空间科学规划研究报告》,计划至2030年发射总计20颗左右的科学卫星。


空间科技重大原始创新的源头活水


空间科学卫星是实现我国空间科技创新能力从“跟踪”为主,向“并行”和“领跑”转变的强大引擎


不同于应用卫星强调的“长期、连续、稳定的业务服务能力”,空间科学实验与探索“只有第一、没有第二”的内禀属性,决定了每项空间科学计划都是非重复性的、非生产性的,包含了大量新需求、新思路、新设计、新材料和新工艺等,能使我们冲破“总用别人的昨天来装扮自己的明天,永远跟在别人的后面亦步亦趋”的思维桎梏,成为空间科技重大原始创新的源头活水。


中欧联合太阳风-磁层相互作用全景成像卫星模拟图


具体而言,首先,空间科学覆盖宏观和微观两大前沿,科学卫星是人类认知自然取得重大突破最直接的手段之一,必将引发暗物质暗能量、量子力学和引力波等基础前沿科学的突破。


其次,国际主要航天国家都把科学卫星系列作为重要战略领域予以支持,以科学驱动的卫星技术要求高、不重复,对空间技术有明显的带动作用,并能借此实现“寓军于民、军民融合”目的。


第三,空间科学计划在探测技术和任务实施中的创新性,可以极大提升国家形象。比如2005年美国深度撞击探测器在距地球1.5亿公里处成功击中了坦普尔彗星,其控制精度堪比从130公里外准确命中一只苍蝇的眼睛,为美国空间安全带来不可估量的战略威慑力。


此外,由空间科学牵引的前沿技术变革,已不断转化成新兴产业,创造了显著经济社会效益。美国航空航天局每年转化1600项新技术,每项成果转化平均每年能带来100万美元的经济效益。


我国航天发展抓创新首先要抓科技创新,补短板首先要补科技创新的短板。将空间科学卫星系列纳入《国家创新驱动发展战略纲要》“十三五”新部署,成为体现国家战略意图的重大科技项目,是实现我国空间科技创新能力从“跟踪”为主,向“并行”和“领跑”转变的强大引擎。


创新科学卫星体制机制


建立行之有效的体制机制,保障研发和工程的顺利实施


中科院是我国系列科学卫星的主要研发单位和用户单位,经过几年来的实践,探索出一条科学卫星体制机制创新之路,实行的科学卫星工程管理体制行之有效,得到了科学界、航天工程界和国际同行的高度认可,极大提升了我国空间科学的国际影响力。


总结成功经验,一是建立了覆盖空间科学全生命周期的创新链,从发展战略、预先研究、背景型号、工程研制、科学运行到产出评估,有效加强了各创新环节的组织整合,消除了科研创新中的“孤岛”。


二是确立了以科学目标重大性和带动性为核心的卫星计划遴选标准,实践了自下而上的项目征集和同行专家评审的遴选机制,从源头上解决了科学卫星的“水之源、木之本”。


三是创建了确保重大科学产出的科学卫星工程管理体制,建立了首席科学家具有最终否决权的“首席科学家+工程两总”管理制度,首席科学家在立项论证阶段牵头组织设立科学目标和有效载荷配置,在运行和应用阶段牵头组织科学数据分析和应用,确保重大科学产出;工程两总在工程研制阶段负责卫星的设计、研制和发射,确保科学目标的工程实现。在卫星工程中设置了支撑所有科学卫星计划的地面支撑系统和针对每个科学卫星任务的科学应用系统。


四是建成了科学卫星工程总体机构中科院国家空间科学中心,卫星平台、运载火箭最大限度采用市场机制采购,充分依靠航天工业部门参与,服务重大科学产出的目标。


当前,中国航天进入了由大到强的重要窗口期,必须充分发挥科学卫星系列在航天发展中的强大引擎效能,必须“不忘初心”始终坚守科学目标重大性和带动性,通过其长期可持续发展,为实现“两个一百年”奋斗目标,为人类更加美好的未来作出里程碑式的科技贡献。


 


(作者:吴季 系空间科学卫星工程常务副总指挥、中科院国家空间科学中心主任)
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