【閎議】王赤:中國要成為空間科學強國
《閎議》訪談節(jié)目由《中國科學院院刊》與中國互聯(lián)網(wǎng)新聞中心聯(lián)合出品,通過采訪兩院院士及專家學者,深度探討邁入“十四五”的中國社會在各領域的發(fā)展前路。以客觀、精準的解讀,科學、前瞻的思考,為站在“兩個一百年”歷史交匯點上的中國發(fā)展破題解惑,為邁向第二個百年目標貢獻智慧力量。
中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 探索太空一直是全人類浪漫而永恒的夢想。新中國自成立以來,對空間領域的探索從未停步,這期間,中國科學院國家空間科學中心(簡稱“空間中心”)作為我國空間科學領域的研究中心和創(chuàng)新高地,取得了哪些矚目成就?在國際合作中有哪些積極探索?未來,中國的空間科學如何躋身國際前列?對此,《閎議》節(jié)目組專訪了中國科學院院士、第十四屆全國人大代表、中國科學院國家空間科學中心主任王赤。
一個多甲子的不平凡歷程
中國網(wǎng):中國科學院國家空間科學中心作為國家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分,在履行建設科技強國的使命責任中承擔著怎樣的重要角色?
王赤:空間中心在過去是我們國家(第一顆)人造衛(wèi)星的搖籃。1957年蘇聯(lián)發(fā)射了人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星。1958年我們中心的創(chuàng)始人趙九章先生和錢學森先生,給中央提出要發(fā)展我們國家人造衛(wèi)星的建議,得到了中央的批準。所以在1958年,中國科學院為了發(fā)展我們國家的人造衛(wèi)星事業(yè),成立了581組,“58”是1958年,“1”是中國科學院在1958年的一號任務,也是最重要的一個任務??臻g中心的前身就是581組,所以應該講,空間中心是我們國家人造衛(wèi)星的搖籃。
現(xiàn)在空間中心是我們國家空間科學的開拓者和主力軍??臻g中心經(jīng)過幾十年的發(fā)展,經(jīng)歷了我們國家航天活動的三大里程碑,包括人造衛(wèi)星、載人航天、月球和深空探測。最值得我們驕傲的是在本世紀初發(fā)射了“地球空間雙星探測計劃”,開創(chuàng)了我們國家空間科學衛(wèi)星的先河。2011年我們又提出了空間科學先導專項,所以大家所熟知的“悟空號”“墨子號”,以及我們今年剛剛發(fā)射的“愛因斯坦探針”(科學衛(wèi)星),這也是開創(chuàng)了我們國家科學衛(wèi)星系列的先河。
我們今年剛剛編制了國家空間科學中長期發(fā)展規(guī)劃,也謀劃了現(xiàn)在到本世紀中葉所要開展的空間科學的探索。從這種意義上來講,我們責任更大,我們將會取得更多科學成果,突破一批關鍵核心技術,為人類的知識體系作出中國貢獻。未來,空間中心必將成為空間科學的研究中心和創(chuàng)新高地,成為世界上空間科學主力軍之一。在整個的國家空間科學發(fā)展歷程,還有未來的發(fā)展當中,空間中心都起到不可或缺的作用。
群星閃耀時“雙星”突破
中國網(wǎng):在空間中心的發(fā)展成就中,“雙星計劃”備受大家關注。您能否為我們介紹一下,“雙星計劃”在我國空間科學的發(fā)展中有怎樣的重要意義?
王赤:整個60多年的發(fā)展歷程,我們空間科學從無到有、從“點”的突破到“面”的發(fā)展,其實經(jīng)歷了很長的一段時間。在我的記憶當中,剛才我提到的“雙星計劃”的研制,是我們?nèi)〉玫囊粋€從0到1的重大突破。
我們以前的衛(wèi)星更多的是強調(diào)空間技術的發(fā)展、空間應用,但是我們真正以科學發(fā)現(xiàn)為目標的衛(wèi)星,在本世紀之前應該來講還是沒有的。
所以在2003年、2004年,我們有了一個很好的機遇,這個機遇就來自于國際合作。
當時歐空局有4顆衛(wèi)星,也稱為“星簇計劃”(Cluster計劃),更多的是小尺度的衛(wèi)星,探測磁層空間的小尺度,但是大尺度缺乏,所以當時就特別希望有一個國際伙伴能夠來補上大尺度的缺口。
我們中心的劉振興院士就提出了“雙星計劃”。為什么叫“雙星”?一個是在赤道面的衛(wèi)星,一個是在極軌的衛(wèi)星,這就形成了我們稱之為“地球空間雙星探測計劃”。極軌、赤道跟歐空局的4顆Cluster衛(wèi)星,就組成了一個對地球空間的6點觀測,在人類歷史上這也是第一次。
“雙星”跟Cluster衛(wèi)星配合,取得了一系列科學發(fā)現(xiàn)。比如說地球空間的上游在太陽風當中,我們就發(fā)現(xiàn)了一個等離子體的洞,這只有在大尺度的情況下才能看見。另外我們又發(fā)現(xiàn)這些變化跟磁層頂?shù)拇艌鲋芈?lián)有什么樣的關系。我們也發(fā)現(xiàn)了大尺度的磁尾,它有一些的拍動的現(xiàn)象,這都是觀測到的一些新的現(xiàn)象。更重要的是通過“雙星計劃”,劉振興院士提出了亞暴觸發(fā)過程的“鋒面觸發(fā)”理論,這也是中國科學家真正提出(科學問題,形成)了我們中國的一個學派。
“雙星計劃”跟Cluster衛(wèi)星密切配合,當時也獲得了IAA(國際宇航科學院)“2010年杰出團隊成就獎”。我想這也是第一次讓世界知道了我們中國的科學家在做空間科學,中國的科學成果也為世界所知。
所以我覺得“雙星計劃”的突破,一方面是我們國家空間科學衛(wèi)星的突破,另外能夠讓中國人走向世界空間科學舞臺,我覺得這是一個巨大的成就。
多點發(fā)力 搶占科技制高點
中國網(wǎng):在空間科學研究領域,空間中心還取得了哪些有價值的成果?
王赤:我們還有很多空間科學研究的領域,包括空間天文,包括對太陽系,我們叫日球?qū)拥奈锢硌芯浚▽τ谠虑蚺c行星的探測,也包括對地球觀測??臻g科學的研究領域非常廣泛,我們迫切需要有中國空間科學的系列衛(wèi)星,所以在2011年在中國科學院“率先行動”計劃當中提出了一批先導專項,空間科學是中國科學院立項、由國務院批準的科學衛(wèi)星的系列。我覺得我們已經(jīng)呈現(xiàn)出了一個多點突破的態(tài)勢。
“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星,在國際上是(觀測)能段最寬、探測精度最高的衛(wèi)星,所以我們探測到了高能電子的一個異常拐折,這也是我們國家第一個暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星。
“墨子號”是量子科學實驗衛(wèi)星,我們第一次把在地面上的量子科學的實驗搬到了天上,從大尺度來開展量子科學實驗的衛(wèi)星。我們首次建立了千公里量級的基于糾纏的量子密鑰分發(fā)。在國際上,量子科學實驗我們是處于一個引領者的地位。
“慧眼號”是硬X射線調(diào)制望遠鏡,我們觀測到了很多宇宙當中神秘的現(xiàn)象,包括發(fā)現(xiàn)宇宙當中最強的磁場。
回到我們的太陽系,太陽有很多的爆發(fā)活動,所以先導專項二期的時候,我們就發(fā)射了“夸父一號”,目標就是“一磁兩暴”,觀測太陽的磁場和太陽上兩類的爆發(fā)活動,一個是耀斑,一個是日冕物質(zhì)拋射事件。我們所取得的對太陽磁場的縱向場的觀測,已經(jīng)達到了國際先進水平。
我們今年發(fā)射的“愛因斯坦探針”(科學衛(wèi)星),第一次瞄準動態(tài)天文學,包括一些超新星的爆發(fā),也是第一次用軟X射線的波段,是(實現(xiàn))世界上最大最靈敏的大區(qū)域天區(qū)的監(jiān)測,發(fā)射之后監(jiān)測到一系列的已知的爆發(fā)活動,觀測到一些新的幾百顆恒星的耀發(fā)活動,都將促進我們對于時域天文學的研究。
所以從這種意義上來講,我們空間科學的系列衛(wèi)星已經(jīng)是讓中國的空間科學成果呈現(xiàn)出多點突破的趨勢,也慢慢地讓我們走近了世界空間科學的中間。
面向未來,我們搶占科技制高點,又部署了太空探源系列衛(wèi)星。如果說空間科學先導專項一期的衛(wèi)星,我們解決了空間科學系列衛(wèi)星從無到有的問題,空間科學先導專項二期,我覺得是一個持續(xù)發(fā)展的階段。現(xiàn)在我們進入到太空探源系列,我們希望通過太空探源的空間科學衛(wèi)星的實施,真正能取得世界級的標志性的科學成果,也能夠成為我們2035年建成科技強國的標志性成果之一。
向未來 “三步走”戰(zhàn)略
中國網(wǎng):跟國際上的先進國家相比,中國現(xiàn)在的空間科學研究處于什么樣的狀態(tài)?未來如果要實現(xiàn)引領空間科學研究的目標,還要做哪些布局和努力?
王赤:雖然我們空間科學得到了長足的發(fā)展,但是實事求是來講,跟國際上的一些空間科學的強國相比,我們總體的空間科學衛(wèi)星數(shù)量偏少,標志性成果也偏少。我們自己也做了一個判斷,我們現(xiàn)在空間科學的發(fā)展,雖然是駛?cè)肓艘粋€快車道,但總體的水平還處在一個起步的階段。
所以我們在中長期發(fā)展規(guī)劃中,也制定了我們未來空間科學發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略目標:到2027年,我們希望能夠進入到空間科學先進國家行列;到2035年,我們希望能夠進入到國際前列,我們的綜合水平能夠跟現(xiàn)在的歐空局(ESA)相當,我們在部分重點領域能夠在國際上有重要的影響力;到本世紀中葉的時候,也就到2050年,我們的目標就是要成為空間科學強國,要跟美國比肩,在主要的領域要在國際上有重要的地位。
中國網(wǎng):目前戰(zhàn)略目標、時間表、路線圖都有了,在實現(xiàn)目標的過程中,應該進行怎樣政策安排?
王赤:在我們國家的航天發(fā)展歷史上,發(fā)展是不均衡的,空間技術和空間應用應該是強于空間科學,這也跟我們國家發(fā)展的基礎是相關的,但是我們現(xiàn)在已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體了,也應該為世界知識體系文明進步作出我們重要的貢獻。
所以我們特別希望能夠在國家層面,有一個統(tǒng)籌的謀劃,制定一個長遠的發(fā)展規(guī)劃。這次經(jīng)過大家共同的努力,今年我們終于迎來了我們國家第一個空間科學中長期發(fā)展規(guī)劃。想要規(guī)劃得到有效的實施,我覺得有幾個方面的措施得跟上:
第一個方面,我們要全國一盤棋,要有統(tǒng)一的實施方案,調(diào)動各方面的積極性,共同來謀劃、來推動、來實施這一個中長期發(fā)展規(guī)劃;
第二個方面,作為研究人員,要強化我們學科導向,要培養(yǎng)一大批我們空間科學研究人才,我們不能老跟著歐美的一些觀點、理論框架去發(fā)展,我們要提出自己原創(chuàng)性的思想,要創(chuàng)立中國的學派,要有創(chuàng)新的理念;
第三個方面,空間科學發(fā)展離不開技術進步,特別要得到原創(chuàng)性的科學成果,現(xiàn)在這個階段很大程度是比拼高精尖的技術,我們要關注技術的發(fā)展,要攻克一批高精尖的核心關鍵技術,這才能使得我們落實空間科學的探測計劃,能夠不斷拓展我們?nèi)祟愓J知的邊界;
第四個方面,因為空間科學成果、空間科學衛(wèi)星發(fā)射都會激發(fā)很多年輕人的好奇心,他們的興趣也會激發(fā)廣大公眾參與度,所以我覺得,做好科學傳播、得到最廣泛的公眾支持,也是非常重要的一個方面。
攜手國際 “微笑計劃”探索太空
中國網(wǎng):您認為在當下以及未來,中國空間科學的國際合作應該如何推進?
王赤:科學是無國界的。因為更多的是知識的探索、理論的研究,所以在整個的航天領域當中,空間科學是最容易開展國際合作的。
我們現(xiàn)在跟歐空局合作是比較密切,“雙星計劃”開啟了我們國際合作的先河。我們跟歐空局還有一個聯(lián)合的衛(wèi)星任務,叫地球空間微笑衛(wèi)星計劃(SMILE衛(wèi)星計劃),這是比“雙星計劃”更加全方面的合作計劃。
在SMILE計劃當中,首先是雙方?jīng)Q定要開展聯(lián)合的衛(wèi)星項目,雙方共同發(fā)布一個指南,要求雙方科學家共同組織團隊來響應指南,然后經(jīng)過雙方的嚴格遴選。當時有十幾個衛(wèi)星項目在申報,后來微笑衛(wèi)星計劃在競爭當中脫穎而出。
雙方要共同實施。衛(wèi)星是由中國來研制,運載是由歐空局來提供。(衛(wèi)星)上面的載荷,軟x射線成像儀由英國來提供,極光紫外成像儀是中國牽頭、歐空局參與,另外兩個原位探測的載荷,一個探測粒子、一個探測磁場,由中國來提供。同時載荷專門有一個載荷艙,是由歐洲來提供。這樣雙方分工非常明確,但是要交互非常得深入。
最后的組裝是在歐空局的歐洲空間技術中心(ESTEC)來進行,最后的整裝發(fā)射是在法屬圭亞那庫魯航天中心發(fā)射。發(fā)射上天之后,運行測控由中國來主導,歐空局參與,雙方最后要共享研究的成果。
應該講SMILE計劃是中歐雙方的全方位深度合作,也開創(chuàng)了空間科學國際合作的一種范式。
所以如何來開展國際合作?我想第一方面,開展國際合作首先是要基于雙方的互信和互相尊重,這是合作的基礎和前提。
第二個方面,要開展多種形式的國際合作。有像SMILE任務這樣雙方共同全方位的合作,也可以開展任務級的合作,比如說Cluster跟雙星(計劃)其實就是一個任務級的合作。也可以開展載荷級的合作,我們研制的儀器可以搭載在對方的衛(wèi)星上,對方的載荷能夠搭載在我們的衛(wèi)星和平臺上,這就像嫦娥四號、嫦娥五號一樣。我們還有共同對數(shù)據(jù)的分析和研究,這也是軟方面的合作。
我覺得最重要的,國際合作要促進雙方的交流,有文化的互相理解,建立了很多科學家之間的友誼,更重要的也會促進國家的政治經(jīng)濟外交。所以空間科學應該是航天領域國際合作一個主渠道,也是我們走向世界走向國際的一個有效途徑。
胸懷夢想、敢于創(chuàng)新、腳踏實地
中國網(wǎng):作為研究空間的科學家,您當年是怎么走上這條路的?對于研究空間的科學家,應該具有怎么樣的視野和精神品格?
王赤:我走上這個路也是來自于小時候的一個夢想。從小我特別喜歡看星星,有時候看到一顆流星劃天而過,我就特別好奇,流星它從哪里來,它又落到哪里去了?
所以我想這是基于童年的一顆好奇心,我就走上了空間科學這條道路。然后非常幸運,我的博士論文就參與了我們這個世界上最偉大的航天器(之一)“旅行者號”的工作,我的博士生導師是“旅行者號”等離子體的首席科學家,這也使我快速地走向了國際最先進的前沿(水平)。
對于要從事空間科學的研究,我覺得首先是需要有好奇心,才會有夢想,有了夢想才會為了這個夢想去努力地奮斗。
要實現(xiàn)夢想,我覺得還是要基于創(chuàng)新,所有的創(chuàng)新是我們?nèi)〉贸晒Φ囊粋€根基。我們一方面是仰望星空,但更重要的還是要腳踏實地,要一步一個腳印。所以我希望我們的科研人員能夠胸懷夢想、敢于創(chuàng)新、腳踏實地,我覺得我們一定能夠?qū)崿F(xiàn)我們既定的目標。
中國網(wǎng):今年是新中國成立75周年,也是中國科學院建院75年,您對中國科學院有怎樣的祝福和希望?
王赤:中國的科技事業(yè)經(jīng)過75年的發(fā)展,中國科學院起到了一個不可替代的作用,在很多的歷史關頭都撐起了我們中國科技的脊梁。
我想在未來,我們國家在實現(xiàn)中國夢的征程當中,科技創(chuàng)新是最重要的一個因素。所以我想中國科學院一定會繼續(xù)發(fā)揮我們戰(zhàn)略科技力量主力軍的作用,不斷地搶占科技制高點,為建設科技強國,作出中國科學院不可磨滅的歷史性的貢獻。
(本期策劃:楊柳春、王振紅;編審:楊柳春、王振紅、王虔;編輯:王虔、文彥杰、武一男。出品:《中國科學院院刊》、中國互聯(lián)網(wǎng)新聞中心)