夸父計(jì)劃是中國(guó)的一個(gè)太陽(yáng)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星計(jì)劃，計(jì)劃共發(fā)射三顆探測(cè)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(bào)提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，它將揭示日地空間風(fēng)暴機(jī)理，監(jiān)測(cè)行星際擾動(dòng)傳播。如果按期實(shí)施，該計(jì)劃將是世界上唯一一個(gè)系統(tǒng)的日地空間探測(cè)計(jì)劃，并將推動(dòng)中國(guó)航天深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使中國(guó)在深空探測(cè)方面跨入國(guó)際領(lǐng)先行列。

夸父計(jì)劃 - 概述

夸父計(jì)劃是中國(guó)的一個(gè)太陽(yáng)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星計(jì)劃，又稱(chēng)為“空間風(fēng)暴、極光和空間天氣”探測(cè)計(jì)劃。

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

2005年8月，國(guó)防科工委組織了相關(guān)評(píng)審。根據(jù)國(guó)防科工委建議，以“夸父計(jì)劃”為基礎(chǔ)，與中國(guó)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(jì)劃”進(jìn)行了整合，叫做“夸父-太陽(yáng)風(fēng)暴、極光和空間天氣計(jì)劃”。

如果按期實(shí)施，該計(jì)劃將是世界上唯一一個(gè)系統(tǒng)的日地空間探測(cè)計(jì)劃。

夸父計(jì)劃 - 名稱(chēng)由來(lái)

中國(guó)神話中有“夸父追日”的傳說(shuō)，該計(jì)劃名稱(chēng)即取自神話中的主人公夸父的名字。

夸父計(jì)劃 - 計(jì)劃任務(wù)

衛(wèi)星

由于2012年將是一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)高峰年，2012年至2014年太陽(yáng)活動(dòng)將會(huì)很強(qiáng)烈，因此建議在這個(gè)時(shí)間內(nèi)發(fā)射，初期飛行時(shí)間將為2至3年，計(jì)劃共發(fā)射三顆探測(cè)器(A、B1、B2)。

任務(wù)

其中，A探測(cè)器“夸父A”將固定在離地球150萬(wàn)公里的拉格朗日點(diǎn)(也稱(chēng)L1點(diǎn)，即地球與太陽(yáng)之間的引力平衡點(diǎn))，用以全天候監(jiān)測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)的發(fā)生及其伴生現(xiàn)象。“夸父B1”和“夸父B2”探測(cè)器將組成綜合觀測(cè)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(cè)太陽(yáng)劇烈活動(dòng)及其導(dǎo)致的日地空間環(huán)境連鎖變化的全過(guò)程[1]，以及地球極光分布等。

夸父衛(wèi)星的對(duì)地距離比嫦娥一號(hào)衛(wèi)星遠(yuǎn)4倍，但嫦娥一號(hào)在測(cè)控方面所使用的50米大天線，該計(jì)劃也會(huì)充分利用。

夸父計(jì)劃 - 技術(shù)難點(diǎn)

如何到達(dá)L1點(diǎn)

夸父A衛(wèi)星選擇哪種運(yùn)載工具、轉(zhuǎn)移軌道才能到達(dá)距地球約150萬(wàn)公里的L1點(diǎn);選擇何種方式保持衛(wèi)星軌道在L1點(diǎn)上。截至2011年，只有美國(guó)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(dá)過(guò)L1點(diǎn)。

通信問(wèn)題

夸父A衛(wèi)星如何實(shí)施遠(yuǎn)距離測(cè)控和通信;L1點(diǎn)通信距離上屬于深空范疇，如何在深空條件下實(shí)施對(duì)衛(wèi)星的測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸通信，這些都是夸父A衛(wèi)星實(shí)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(wèn)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(shí)現(xiàn)一天24小時(shí)、一周7天連續(xù)觀測(cè)北極光的分布，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)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(yuǎn)地點(diǎn)高度6個(gè)地球半徑，近地點(diǎn)0.8個(gè)地球半徑。選擇什么運(yùn)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(gè)夸父計(jì)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(yáng)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(yáng)有擾動(dòng)時(shí)，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(guò)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(diǎn)。

夸父計(jì)劃 - 科學(xué)價(jià)值

夸父計(jì)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(yáng)爆發(fā)和地磁暴活動(dòng)，為災(zāi)害性空間環(huán)境預(yù)報(bào)提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，它將揭示日地空間風(fēng)暴機(jī)理，監(jiān)測(cè)行星際擾動(dòng)傳播?？涓赣?jì)劃屆時(shí)將有許多項(xiàng)首創(chuàng)技術(shù)，空間天氣的預(yù)警預(yù)報(bào)水平將大幅提高，并將推動(dòng)中國(guó)航天深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使中國(guó)在深空探測(cè)方面跨入國(guó)際領(lǐng)先行列。[2]

夸父計(jì)劃 - 合作支持

德國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、奧地利、加拿大等國(guó)10多位著名空間科學(xué)家也將參與這項(xiàng)由中國(guó)主導(dǎo)的太陽(yáng)探索計(jì)劃。

2009年，中國(guó)科學(xué)院將夸父計(jì)劃列入空間科學(xué)衛(wèi)星先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)。

2010年3月，中國(guó)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了中國(guó)科學(xué)院的專(zhuān)項(xiàng)申請(qǐng)。

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

2010年11月，夸父團(tuán)隊(duì)的中、歐、加科學(xué)家舉行了第三次工作會(huì)議。經(jīng)過(guò)初步論證，夸父計(jì)劃將從歐洲獲取第三臺(tái)儀器。

2011年，中國(guó)財(cái)政部撥發(fā)啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)3000萬(wàn)元，支持夸父平臺(tái)、發(fā)射和有效載荷方面的技術(shù)攻關(guān)。中科院國(guó)家空間科學(xué)中心也成立夸父專(zhuān)項(xiàng)辦公室，專(zhuān)職協(xié)調(diào)管理夸父工程。

2011年3月，中國(guó)科學(xué)院和歐空局再次舉行會(huì)談，雙方的合作從意大利提供整臺(tái)儀器，中意雙方共同研發(fā)，調(diào)整為中國(guó)在意大利專(zhuān)家的指導(dǎo)下獨(dú)力開(kāi)發(fā)。

2011年3月，加拿大航天局代表團(tuán)在和中科院會(huì)談期間，提出為夸父B專(zhuān)門(mén)制作兩個(gè)衛(wèi)星的可能。中加雙方正在就此進(jìn)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(jì)劃 - 國(guó)際評(píng)價(jià)

2006年8月4日，美國(guó)《科學(xué)》雜志的《新聞焦點(diǎn)》欄目報(bào)道了中國(guó)“夸父計(jì)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(yáng)爆發(fā)和地磁暴活動(dòng);如果“夸父計(jì)劃”順利實(shí)施，它將有許多項(xiàng)首創(chuàng)技術(shù)，并將使中國(guó)在深空探測(cè)方面跨入國(guó)際領(lǐng)先行列。

日本名古屋大學(xué)的太陽(yáng)物理學(xué)家KazuoShiokawa認(rèn)為，中國(guó)的“夸父計(jì)劃”與美國(guó)軍方計(jì)劃于2008年發(fā)射C/NOFS(通訊/導(dǎo)航中斷預(yù)報(bào)系統(tǒng)Communication/NavigationOutageForecasting System))衛(wèi)星計(jì)劃一樣，對(duì)于空間天氣預(yù)報(bào)都非常重要。

“夸父計(jì)劃”合作者Schwenn說(shuō)：“憑借"夸父計(jì)劃"，中國(guó)將躋身國(guó)際空間科學(xué)界前沿。”