中國科大成功研制北斗三號(hào)衛(wèi)星低能離子能譜儀載荷

 由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院副教授單旭為主任設(shè)計(jì)師，地球和空間科學(xué)學(xué)院、物理學(xué)院組成的空間等離子體科學(xué)探測(cè)載荷研制團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合航天科技集團(tuán)五院513所等單位，近期成功研制北斗三號(hào)衛(wèi)星低能離子探測(cè)載荷。載荷研制成果論文被《開放天文學(xué)》期刊接受發(fā)表，首次在軌觀測(cè)結(jié)果在線發(fā)表于《中國科學(xué)-技術(shù)科學(xué)》期刊。

　　空間低能離子是空間等離子體探測(cè)的基本要素，衛(wèi)星載荷的原位探測(cè)數(shù)據(jù)不僅可以用來研究太陽活動(dòng)及其太陽風(fēng)對(duì)行星際空間和行星磁場(chǎng)的作用、磁層結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)、磁場(chǎng)重聯(lián)和環(huán)電流現(xiàn)象等空間物理，而且還能對(duì)空間天氣極端事件予以預(yù)警，為衛(wèi)星或飛船的安全運(yùn)行提供保障。因此，絕大部分的探測(cè)衛(wèi)星都會(huì)攜帶空間等離子體探測(cè)載荷。與國際先進(jìn)的低能粒子載荷相比，我國的同類載荷相對(duì)落后，獲得第一手的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)較少，相關(guān)科學(xué)和應(yīng)用研究受限。在中國科學(xué)院院士王水、竇賢康等人的倡議下，2012年中國科大地球和空間科學(xué)學(xué)院汪毓明團(tuán)隊(duì)，物理學(xué)院陳向軍團(tuán)隊(duì)和安琪、劉樹彬團(tuán)隊(duì)聯(lián)合組建了中國科大空間低能粒子有效載荷研制團(tuán)隊(duì)，由單旭副教授任載荷主任設(shè)計(jì)師，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

　　2014年團(tuán)隊(duì)完成了空間低能離子譜儀原理樣機(jī)和性能定標(biāo)，2015年2月順利通過專家組評(píng)審。2016年3月團(tuán)隊(duì)承擔(dān)實(shí)踐十八號(hào)衛(wèi)星載荷研制任務(wù)，得益于前期的技術(shù)攻關(guān)，在一年時(shí)間內(nèi)完成了原理樣機(jī)、鑒定件和飛行件航天產(chǎn)品研制，并于2017年2月交付裝星，7月衛(wèi)星發(fā)射。載荷研制成果論文于2019年發(fā)表在《中國科學(xué)-技術(shù)科學(xué)》期刊。審稿專家表示：“看到中國大學(xué)研制出緊湊、功能強(qiáng)大的空間離子譜儀，非常令人鼓舞。與同類儀器參數(shù)相比，該譜儀比其他離子譜儀具有更高的性能”。

　　2018年團(tuán)隊(duì)承擔(dān)北斗三號(hào)衛(wèi)星等離子體探測(cè)包的低能離子載荷研制任務(wù)，在上款載荷的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展了離子能量探測(cè)范圍，提高了能量和角度分辨率，減小了載荷功耗、尺寸和重量。載荷飛行件產(chǎn)品于2019年11月交付，2020年6月衛(wèi)星發(fā)射成功。2020年8月27日首次開機(jī)測(cè)試正常，2021年9月23日正式開始科學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量。其中，首次在軌測(cè)量得出的離子微分通量定量數(shù)據(jù)，與美國國家航空航天局的Van Allan探測(cè)結(jié)果一致，數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平。相關(guān)研究結(jié)果近期在線發(fā)表在《中國科學(xué)-技術(shù)科學(xué)》期刊上，審稿專家認(rèn)為：“結(jié)果非常具有吸引力，獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)研究磁層離子動(dòng)力學(xué)和監(jiān)測(cè)空間環(huán)境很重要”。

　　此次北斗三號(hào)衛(wèi)星低能離子載荷的成功研制，標(biāo)志著中國科大空間低能粒子載荷研制團(tuán)隊(duì)和平臺(tái)建設(shè)日趨成熟，已經(jīng)具備承擔(dān)相關(guān)國家空間探測(cè)計(jì)劃任務(wù)的能力。（ 常河  王敏）