夸父計劃是中國的一個太陽監(jiān)測衛(wèi)星計劃，計劃共發(fā)射三顆探測器，幫助科學(xué)家深入研究日地環(huán)境，為災(zāi)害性空間環(huán)境預(yù)報提供觀測數(shù)據(jù)。同時，它將揭示日地空間風(fēng)暴機理，監(jiān)測行星際擾動傳播。如果按期實施，該計劃將是世界上唯一一個系統(tǒng)的日地空間探測計劃，并將推動中國航天深空探測技術(shù)的發(fā)展，使中國在深空探測方面跨入國際領(lǐng)先行列。

夸父計劃 - 概述

夸父計劃是中國的一個太陽監(jiān)測衛(wèi)星計劃，又稱為“空間風(fēng)暴、極光和空間天氣”探測計劃。

最早在2003年1月24日在國家自然科學(xué)基金委地學(xué)部“關(guān)于推動空間天氣研究座談會”上，由北京大學(xué)涂傳詒院士同肖佐、張永維總師和中國科學(xué)院魏奉思教授討論的基礎(chǔ)上提出的。2004年“夸父計劃”預(yù)研成為由北京大學(xué)牽頭、國家自然科學(xué)基金委支持的重點項目，并有國內(nèi)外有關(guān)科技專家大力支持和參與。

2005年8月，國防科工委組織了相關(guān)評審。根據(jù)國防科工委建議，以“夸父計劃”為基礎(chǔ)，與中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心劉振興院士建議的“風(fēng)暴計劃”進行了整合，叫做“夸父-太陽風(fēng)暴、極光和空間天氣計劃”。

如果按期實施，該計劃將是世界上唯一一個系統(tǒng)的日地空間探測計劃。

夸父計劃 - 名稱由來

中國神話中有“夸父追日”的傳說，該計劃名稱即取自神話中的主人公夸父的名字。

夸父計劃 - 計劃任務(wù)

衛(wèi)星

由于2012年將是一個太陽活動高峰年，2012年至2014年太陽活動將會很強烈，因此建議在這個時間內(nèi)發(fā)射，初期飛行時間將為2至3年，計劃共發(fā)射三顆探測器(A、B1、B2)。

任務(wù)

其中，A探測器“夸父A”將固定在離地球150萬公里的拉格朗日點(也稱L1點，即地球與太陽之間的引力平衡點)，用以全天候監(jiān)測太陽活動的發(fā)生及其伴生現(xiàn)象。“夸父B1”和“夸父B2”探測器將組成綜合觀測系統(tǒng)，在地球極軌大橢圓軌道上飛行，將用于連續(xù)監(jiān)測太陽劇烈活動及其導(dǎo)致的日地空間環(huán)境連鎖變化的全過程[1]，以及地球極光分布等。

夸父衛(wèi)星的對地距離比嫦娥一號衛(wèi)星遠4倍，但嫦娥一號在測控方面所使用的50米大天線，該計劃也會充分利用。

夸父計劃 - 技術(shù)難點

如何到達L1點

夸父A衛(wèi)星選擇哪種運載工具、轉(zhuǎn)移軌道才能到達距地球約150萬公里的L1點;選擇何種方式保持衛(wèi)星軌道在L1點上。截至2011年，只有美國航空航天局和歐洲航天局為數(shù)不多的航天器，如SOHO、ACE、ISEE等飛行器到達過L1點。

通信問題

夸父A衛(wèi)星如何實施遠距離測控和通信;L1點通信距離上屬于深空范疇，如何在深空條件下實施對衛(wèi)星的測控和數(shù)據(jù)傳輸通信，這些都是夸父A衛(wèi)星實現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是夸父A工程要解決的首要問題。

夸父B發(fā)射方式

夸父B衛(wèi)星飛行任務(wù)目標(biāo)是實現(xiàn)一天24小時、一周7天連續(xù)觀測北極光的分布，為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，夸父B有兩顆同樣的衛(wèi)星組成：夸父B1和夸父B2。這兩顆衛(wèi)星的軌道要位于同一極軌上，呈共軛飛行狀態(tài)，遠地點高度6個地球半徑，近地點0.8個地球半徑。選擇什么運載工具和發(fā)射方式是夸父B衛(wèi)星工程要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

成像技術(shù)

除此之外，整個夸父計劃都采用成像技術(shù)，它所使用的一些特殊成像儀器都要作技術(shù)攻關(guān)，如中性原子成像儀、太陽白光日冕儀。由于地球的外層空間有一些中性的氧原子，需要用現(xiàn)在的成像技術(shù)把其速度分布形成為圖形，以確定在太陽有擾動時，外層空間到底是如何響應(yīng)的，但是由于中性原子本身通過交換原子以后可以成像，所以這里涉及一些新的成像技術(shù)方面的難點。

夸父計劃 - 科學(xué)價值

夸父計劃將幫助科學(xué)家深入研究日地環(huán)境，將在很高的精度上追蹤太陽爆發(fā)和地磁暴活動，為災(zāi)害性空間環(huán)境預(yù)報提供觀測數(shù)據(jù)。同時，它將揭示日地空間風(fēng)暴機理，監(jiān)測行星際擾動傳播?？涓赣媱潓脮r將有許多項首創(chuàng)技術(shù)，空間天氣的預(yù)警預(yù)報水平將大幅提高，并將推動中國航天深空探測技術(shù)的發(fā)展，使中國在深空探測方面跨入國際領(lǐng)先行列。[2]

夸父計劃 - 合作支持

德國、法國、比利時、奧地利、加拿大等國10多位著名空間科學(xué)家也將參與這項由中國主導(dǎo)的太陽探索計劃。

2009年，中國科學(xué)院將夸父計劃列入空間科學(xué)衛(wèi)星先導(dǎo)專項。

2010年3月，中國國務(wù)院批準(zhǔn)了中國科學(xué)院的專項申請。

2010年6月，中國科學(xué)院和歐空局舉行會談，經(jīng)過多次討論磋商，歐方確認(rèn)了可以向夸父A提供的兩臺儀器。

2010年11月，夸父團隊的中、歐、加科學(xué)家舉行了第三次工作會議。經(jīng)過初步論證，夸父計劃將從歐洲獲取第三臺儀器。

2011年，中國財政部撥發(fā)啟動經(jīng)費3000萬元，支持夸父平臺、發(fā)射和有效載荷方面的技術(shù)攻關(guān)。中科院國家空間科學(xué)中心也成立夸父專項辦公室，專職協(xié)調(diào)管理夸父工程。

2011年3月，中國科學(xué)院和歐空局再次舉行會談，雙方的合作從意大利提供整臺儀器，中意雙方共同研發(fā)，調(diào)整為中國在意大利專家的指導(dǎo)下獨力開發(fā)。

2011年3月，加拿大航天局代表團在和中科院會談期間，提出為夸父B專門制作兩個衛(wèi)星的可能。中加雙方正在就此進行密切協(xié)商。4月，夸父A星的儀器調(diào)整方案初步擬定。

夸父計劃 - 國際評價

2006年8月4日，美國《科學(xué)》雜志的《新聞焦點》欄目報道了中國“夸父計劃”的相關(guān)情況，文中指出，夸父衛(wèi)星將在很高的精度上追蹤太陽爆發(fā)和地磁暴活動;如果“夸父計劃”順利實施，它將有許多項首創(chuàng)技術(shù)，并將使中國在深空探測方面跨入國際領(lǐng)先行列。

日本名古屋大學(xué)的太陽物理學(xué)家KazuoShiokawa認(rèn)為，中國的“夸父計劃”與美國軍方計劃于2008年發(fā)射C/NOFS(通訊/導(dǎo)航中斷預(yù)報系統(tǒng)Communication/NavigationOutageForecasting System))衛(wèi)星計劃一樣，對于空間天氣預(yù)報都非常重要。

“夸父計劃”合作者Schwenn說：“憑借"夸父計劃"，中國將躋身國際空間科學(xué)界前沿。”