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“夸父计划”进展简报(总第 3 期)
2008-01-19 16:14

2007 年第 1 期(总第 3 期)

北京大学“夸父计划”办公室, 2007 年 01 月 30 日

信 息 摘 要

一、“夸父”计划科学委员会(筹)第4 次会议在京召开
     1.建议候选关键攻关仪器
     2.决定成立夸父中国仪器协调组
二、“夸父”计划科学委员会(筹)第5 次会议在京召开
     1.明确“夸父计划”的形成过程
     2.明确“夸父计划”科学意义的表述
     3.明确以“夸父”命名空间探测计划的意义
三、第二届夸父计划国际研讨会在三亚胜利召开
     同期还进行了第五次夸父预研工作队会议和第一次夸父国际协调和计划会议。
     1.进一步明确夸父科学目标,“夸父计划”将与其他计划一道引领以探测日地空间整体行为为标志的空间探测新纪元。
     2.确定夸父科学观测项目,预计以中国为主研制的科学仪器占61%。
     3.中外科研组建立合作研究关系 15 个,将共享科研成果,提升我国科学研究水平。
     4.中国航天局代表与欧空局、加空局以及英国PPARC 代表首次就夸父计划会谈,表示合作意向,决定成立常设国际协调组。


北京大学“夸父计划”办公室
先进技术研究院(代章)

一、“夸父”计划科学委员会(筹)第四次会议在京召开

为保证中国在夸父上的关键仪器的研制,科学产出,了解有关的问题和要求,协调有关部门共同解决和推进,夸父科学委员会(筹)于12 月19 日邀请夸父中国仪器建议负责人召开会议,听取建议的“夸父”中国仪器的负责人关于仪器预研情况的汇报,研究如何从管理层面保证有关仪器的研制。夸父推进委员会领导杨军、郝晋新等也应邀参加了讨论会。会议主要决议如下:

1. 建议候选关键攻关仪器。会议初步确定白光日冕仪、中性原子成像仪和等离子体紫外成像仪作为由国内主导研制的三个关键性的攻关仪器。最后是否申报该三项仪器为“夸父”技术攻关项目,需视仪器研制情况和可行性来确定。

2.决定成立夸父中国仪器协调组。会议决定组成“夸父”中国仪器协调组,由夏利东(组长)、曹晋滨和张效信组成,负责自主向各有关途径申请“夸父”中国仪器预研经费,负责自行组织“夸父”中国仪器负责人研讨仪器预研情况。2006 年7 月16 日至23 日在北京召开的COSPAR 大会上,围绕“夸父计划”开展了两天专题讨论,国内外知名空间科学家就这一主题宣读论文19 篇。随后在25-28 日的WPGM 大会上,国内外十余名学者又围绕“夸父计划”做了报告。

二、“夸父”计划科学委员会(筹)第五次会议在京召开

2006 年12 月25 日14:00-17:30,“夸父”科学委员会在北京大学英杰交流中心第四会议室召开第五次会议。“夸父”科学委员会中方成员(汪景琇和夏利东请假)和来自“夸父”推进委员会、国防科工委及北京大学“夸父”计划办公室的部分人员出席了本次会议。会议讨论了如下议题:

1.明确“夸父计划”的形成过程
     “夸父”计划指导思想是对“从太阳色球到地球磁层和电离层的日地空间环境整个链条上独立事件的整体行为的定量研究”(见2004 年3 月5 日提交的基金申请书)。“夸父”计划的原创性科学思想和基本概念是北京大学涂传诒院士和张永维总师,在同肖佐教授和魏奉思教授讨论的基础上,于2003 年1 月24 日,在科学院空间中心,在基金委地学部“关于推动空间天气研究座谈会”上以文本形式提出的,于晟主任参加该次会议。于2004 年9 月夸父预研成为由北京大学牵头的基金委重点项目。随后夸父计划得到国内多部委科技专家大力支持和积极参与,并成为以中国为主由加拿大以及欧洲7 个国家科学家参加的国际合作预研项目。此后,国防科工委2005 年8 月组织于了相关评审。根据科工委建议,以“夸父”为基础,与中国科学院空间科学与应用研究中心刘振兴院士建议的“风暴”计划进行了整合,叫做“夸父计划-空间风暴、极光和空间天气探测计划”。2005年9 月16 日在北大召开的“十一五”日地空间探测规划上,国内空间物理科学界与会同行一致支持“夸父”计划,并建议将夸父作为学界唯一日地空间计划在国防科工委预研立项。
2. 明确夸父科学目标和科学意义的表述
科学目标: “观测空间天气事件的从太阳到地球的整体连续变化现象,揭示控制日地空间系统的基本物理过程,提高空间天气灾害预报的准确度,服务航天通讯等高科技活动”。
科学意义:
“夸父计划”将首次实现对空间天气系统的两端--太阳大气和地球空间---进行时空连续(24/7)多层成像观测的计划,并将与其他空间计划一道引领以探测日地空间整体行为为标志的空间探测新纪元。

3.明确“夸父”命名意义
     “夸父逐日”是中国古代的神话,表明自强不息、顽强拼搏的民族精神,刚健有为的进取精神和为后代造福的精神。“夸父”精神对后世影响很大。人们常以“夸父逐日”或“夸父追日”“逐日”比喻人有宏大的志向或巨大的力量和气魄。陶潜诗有“夸父诞宏志”、柳宗元诗“君不见夸父逐日窥虞渊,跳踉北海超昆仑”。李白诗句中有“若我驭烈风以追日,请八万里长空举云写我绝尘足步”。北京天文台老台长王绶琯院士文化大革命期间在牛棚里曾作诗“漫从楚泽吟芳草,欲上邓林望日车”,借“夸父逐日”的神话抒发他广阔的胸怀。
用“夸父”命名中国空间探测计划的用意是发扬夸父的进取精神和顽强拼搏的精神。在夸父精神鼓舞下,推进中国空间探测事业。同时也向世界宣扬中国的文化。夸父-A 星在L1 永远面对太阳,可想象为实现了夸父的愿望。

三、第二届夸父计划国际研讨会于2007年1月14-20日在海南三亚召开

该会议由中国气象局国家空间天气监测预警中心主办,北京大学、中国航天技术总公司东方红卫星公司、中国科学院协办,中国航天局和中国国家自然科学基金会资助。此次会议汇集了中国、德国、英国、法国、瑞士、比利时、挪威、爱尔兰、意大利、加拿大、美国和日本等12 个国家、30 个国外科研单位和17个国内科研单位的的近百名空间科学界的著名科学家、研究机构负责人,以及中国国家航天局、欧洲空间局、加拿大空间局以及相关欧洲国家航天机构的官员或代表共105 人参加了本次会议。发表了50 余个大会报告和30 余篇张贴报告。同期还进行了第五次夸父预研工作队会议和第一次夸父国际协调和计划会议。

中国参加会议人员有中国气象局副局长张文建、中国航天局一司副司长王克然等夸父推进委员会中科院、北京大学、中国气象局、中国航天技术总公司等中高层行政管理人员。与会的中国空间物理学家共38 名,其中有3 位中国科学院院士(刘振兴,涂传诒,吕达人),2 位长江学者,6 位国家杰出青年基金获得者,1 位中科院“引进国外杰出人才”和3 位中科院“百人计划”入选者。

来自国外的空间科学家共有42 人,包括美国Berkeley(伯克利)大学教授,美国科学院院士,空间科学试验室主任RHESSI 空间探测项目的主持人(PI)R.P.Lin,法国巴黎大学教授,巴黎天文台空间仪器和天体物理实验室(CNRS)主任Jean-Louis Bougeret,德国马普太阳系研究所教授,欧空局Solar Orbitor 飞行计划科学负责人E.Marsch,英国大学学院教授,Mullavd 空间科学试验室主任Louise Harra,意大利都灵大学教授,INAF 都灵天文台Ester Antonucci,加拿大Alberta 大学教授,加拿大物理协会等离子体物理部主席Robert Rankin,日本航
天局空间和天体研究所空间等离子体物理部教授Masaki Fujimoto,瑞士天文台(PMOD/WRC)台长Werner Schmutz,教授。参加会议的有关航天部门的官员有:欧空局太阳系空间探测部主任Hermann J. Opgenoorth 教授,加空局资深科学家William Liu 博士,英国PPARC 科学管理官员(Science Administrator) R.
Eligabeth Young。

上述会议有如下成果:

1.进一步明确夸父科学目标,“夸父计划”将与其他计划一道引领以探测日地空间整体行为为标志的空间探测新纪元

涂传诒院士在大会报告中指出,日地空间探测发展史可分为三个阶段。

  • 第一阶段是发现日地系统的组成,例如:太阳风、行星际激波、磁层顶、等离子体片等。多为单颗卫星观测,大部分已经完成。
  • 第二阶段是发现局部现象之间的相关变化,例如:CME 和耀斑,行星际磁场南向与亚暴,亚暴与磁暴等。多颗卫星局域测量为主,目前阶段。 第三阶段是探测日地耦合系统整体行为的发展。日地系统的能量输运过程是复杂系统整体行为,特点是不同尺度的现象同时相互作用。夸父计划的多层成像表明这一阶段的主要特点。

    夸父计划将观测空间天气事件整体连续变化现象,首次实现对空间天气系统的两端--太阳源和地球效应---进行连续不间断(24/7)多层成像观测,“夸父计划”将与其他计划一道引领以探测日地空间整体行为为标志的空间探测新纪元。

    加拿大空间局 William Liu 博士“国际与星同在”前主席在大会报告的题目是“夸父的国际背景”, 他指出:

  • “夸父”是日地系统和空间天气研究一项关键的探测计划。其重要性和独创性表现在,改进的 L1 科学、连续获取空间天气数据、24/7 端到端成像、设定地球空间探测计划小舰队的背景。夸父将更进一步地推动中国成为空间科学领域的重要国家。
  • 国际社会应该维持一个相当有效的空间天气探测的最小集合。夸父将很有可能为国际社会设定空间天气监测最小集的标准。 夸父A 和B 分别自然地综合了两个即将来临的重要探测计划群。夸父A将对SDO, Hinode, Solar Orbiter, Solar Sentinel, Picard, SMESE, Proba 2 提供至关重要的支持和补充。夸父B 将对THEMIS, RBSP, SWARM, ITSP,MMS 等提供至关重要的支持和补充。 因此,夸父无论从自身还是作为国际舰队的一部分都将被证明是正确的。夸父占据了下十年“国际与星同在”科学里一个独特和不可缺少的位置。 夸父计划的原始性创新表现在夸父发展了作为系统科学来研究空间天气的概念和试验性实践。在内在的科学方面,夸父计划将实现第一次空间天气系统的端到端的成相观测,并大量首次采用新观测技术。在外部的科学方面,通过与同时期的探测计划水平综合,夸父占据重要位置,作为桥梁来连接日地系统科学的两个分支。夸父计划在科学自身和研究科学的方法两方面都有重要原始性创新。

    北京大学濮祖荫教授、美国地球物理学术刊物(JGR)空间分集亚太地区主编在大会报告的题目是“夸父与地球科学”。他指出,夸父A 在其服役期间, 将是唯一的一颗监测太阳风的卫星, 通过对行星际磁场和太阳风参数的实时观测,将研究太阳风-磁层-电离层之间的相互作用. 夸父B 将在多种尺度上研究空间暴对太阳风扰动的响应, 尤其是太阳风能量的注入和高纬磁层-电离层系统以及内磁层顶的能量耗散.通过连续不断的极光监测, 环电流区域的成像, 以及实地测量, 夸父将极大地促进地球空间科学的发展. 夸父在与THEMIS, RBSP, DMSP,SWARM 等计划的联合观测中起到无可替代的作用.

    科学院北京天文台汪璟琇研究员,973 空间天气项目首席科学家在大会报告“夸父计划与CME 触发的研究”中指出:需要夸父计划的观测来促进CME 触发的了解,需要1-3 个太阳半径的成像和光谱观测;CME 源区结构动态特征的光谱信息:利用MOSES 光谱成像观测;Ly-alpha 成像观测再加上光谱扫描观测;对每个独立发生的时序爆发现象进行精确的定时和定位:观测CME、ICME、磁云以及他们的地球空间效应。总之,夸父计划将极大促进太阳物理和空间科学的发展。

    美国空间天气综合模型研究中心首席科学家,波士顿大学W. Jeffrey Hughes教授的报告题是“了解日地系统:CISM 模型和夸父科学”。他指出CISM 是日地系统的端-端的数值模拟;把空间物理引入到日地系统的数值模型中;把物理的数值模型引入到空间天气预报服务中。日地系统是一个复杂的系统,它不能由一些可简单求解的控制方程组来描述;需要观测和物理模拟来加深物理认识;物理模拟由于引入很多重要的物理机制而变得更加复杂了。夸父的科学目标与日地系统模拟的目标是不谋而合的。夸父计划的目标是理解太阳爆发如何产生的,并且这些爆发是如何影响地球空间环境的;对夸父计划的观测的解释将进一步完善物理数值模拟。

    2 确定“夸父科学计划”科学探测项目

    共26 项,预计中国主导研制16 项, 占61%。夸父A 星、 B1 星和B2 星的质量分别为129 公斤,75 公斤 和 67 公斤。

    3 建立合作研究组 15 个,共享科研成果,提升我国科学地位。

    根据“夸父”科学委员会关于国内外科学团队科学合作的决议,“夸父”26个科学仪器建议组中,15 建立了中外PI 和CO-PI,或者领导CO-PI 的合作关系,相互邀请作访问教授,将共享数据,共同署名发表文章。其他组也都在酝酿建立这种合作关系。下面举两个例子说明这种合作关系:英国Mullard 空间试验室副主任Louise Harra 教授负责“夸—A”星紫外光谱成像仪的预研,它与中国国家天文台张钧教授,汪景秀教授建立了科学合作关系,共同作“夸父”预研。LouiiseHarra 教授是作为中国国家天文台的客座教授,每年在北京天文台工作两周,而汪景秀教授则受聘为UCL(伦敦大学学院)的荣誉教授,(Ornery Professor)每年到英国工作2—3 周。已经共同发表了两篇文章,送审合作文章4 篇。

    在本次会议中,极地研究中心表示愿意成为“夸父”极光的中方负责单位。杨惠根研究员通过与“夸父”极光项目的外方负责人加拿大CALGARY 大学ERICDONOVAN 博士协商,达成了初步的合作意向,双方同意:

    (1) 极地研究中心作为“夸父-B”极光项目的中方负责单位
    (2) ERIC DONOVAN 博士于2007 年3-4 月份访问极地研究中心,签署合作备忘录

    4 第一次夸父国际协调会召开

    参加人有中国航天局王克然司长,中国国家气象局气象卫星中心杨军主任,中国夸父推进组代表, 欧空局的代表Hermann Opgenoorth 教授和加空局代表William Liu 博士以及英国PPARC 代表和比利时、意大利、瑞士、德国、法国 代表共16 人。Opgenoorth 教授代表ESA 做了发言。ESA 能够而且愿意帮助夸父完成如下的事情,如协调欧洲有效载荷的提供、并且根据欧洲参与夸父的程度提供飞行操作和地面站的一些支持。Liu 博士报告了夸父在加拿大的最新进展。Ravens科学工作队目前已完成关于Ravens 计划的最后报告,接下来将并到夸父计划里。该报告送审国外专家。如果评审意见是正面积极的,则CSA 将会资助加拿大夸父仪器的研制并且与中国夸父的进度保持一致。有关国家与会代表都做了发言。Rochus 教授报告,比利时可以为夸父计划提供两台仪器,一台是夸父B 星上的质子极光成像仪(已经从IMAGE 的质子极光仪器研制中积累丰富的经验),另外一台是夸父A 星的EUV成像仪可以考虑配置一个太阳导向望远镜(如果需要指向稳定的话)。Antonucci 教授指出,ASI 已经给CNSA 寄过一封关于意大利参与夸父的意见信。意大利希望能够负责研制Lyman-alpha 日冕仪,并且参与研制其他如太阳风仪器包以及极光成像仪的研制。

    会议决定成立常设协调组,由CNSA(负责人)、ESA 和CSA 共同组成。会议纪要由中国航天局王克然副司长、欧空局的代表Hermann Opgenoorth 教授、和加空局代表William Liu 博士共同签署。


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