丁兆君 董 榮

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230026)

早在1950年代，在中蘇關(guān)系破裂之前，中國就曾寄望于通過中蘇交流，學(xué)習(xí)蘇聯(lián)以達(dá)到發(fā)展本土空間科學(xué)與技術(shù)的目的。但蘇聯(lián)視人造衛(wèi)星的研制為國家機(jī)密，中國借鑒到的經(jīng)驗非常少[1]。

改革開放以來，由中國空間物理學(xué)家劉振興倡議發(fā)起的“地球空間雙星探測計劃”是中國首次自主提出的中歐合作科學(xué)探測衛(wèi)星項目，也是中國航天史上第一次真正意義上的空間科學(xué)探測計劃。對于此次合作的緣起與過程、合作方式與交流程度，學(xué)術(shù)界尚未有系統(tǒng)、深入的研究。本文在查閱相關(guān)檔案資料的基礎(chǔ)上，試圖梳理這段歷史，并淺析中歐“雙星計劃”合作在中國空間科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的重要意義。

1 關(guān)鍵人物——劉振興的學(xué)術(shù)之路

劉振興(1929—2016)，山東昌樂人，1955年畢業(yè)于南京大學(xué)氣象系，保送赴蘇留學(xué)未果，到中國科學(xué)院地球物理研究所工作。就在蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的1957年，劉振興考取副博士研究生，師從地球物理所所長趙九章，從事近地層大氣湍流結(jié)構(gòu)特性方面的研究。次年3月，趙九章將劉振興調(diào)入以研制人造地球衛(wèi)星為中心任務(wù)的“581”組，承擔(dān)火箭探測數(shù)據(jù)的處理工作。此后劉振興的論文研究方向改為高空大氣物理。

1959年，為開展空間物理研究，趙九章在地球物理研究所成立磁暴研究組。劉振興于研究生畢業(yè)后轉(zhuǎn)入磁暴研究組，從事磁暴期間的地球輻射帶變化研究。

1967年，劉振興參加了中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”的空間粒子環(huán)境模擬試驗。由他參與研究制定的空間粒子環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對人造衛(wèi)星的研制、發(fā)射和運(yùn)行安全發(fā)揮了一定的作用。在此基礎(chǔ)上，劉振興撰寫了《人造地球衛(wèi)星環(huán)境手冊》一書中的粒子輻射部分[2]。

1975年以后，劉振興通過對太陽風(fēng)的研究，發(fā)現(xiàn)其中存在湍流現(xiàn)象，并得出湍譜的普遍表達(dá)式，進(jìn)而提出太陽風(fēng)-磁層-電離層-高層大氣耦合的概念。

1980年5月至次年9月，劉振興赴美國馬里蘭大學(xué)訪學(xué)。通過對木星磁層理論模式的研究，他提出一個新的木星磁層磁盤模型。其主要結(jié)果被國際同行稱為“劉氏模型”。

1987年，劉振興再度赴美半年，先后在阿拉斯加大學(xué)、丹福大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校進(jìn)行訪問、講學(xué)與合作研究。期間他與阿拉斯加大學(xué)李羅權(quán)等合作，提出了磁層亞暴的等效電路模型。

1986—1988年間，劉振興在對磁層頂邊界動力學(xué)方面作了系統(tǒng)的研究后，沖破多年來的磁場重聯(lián)傳統(tǒng)觀念，針對磁層頂邊層的大小尺度結(jié)構(gòu)提出流體渦旋誘發(fā)磁場重聯(lián)新機(jī)制，建立了渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論。在1994年舉行的國際磁層頂物理學(xué)術(shù)討論會上，渦旋誘發(fā)重聯(lián)與多X重聯(lián)模型、單X重聯(lián)模型共同被公認(rèn)為通量傳輸事件的三個基本模型。

2 合作序幕——中歐在星簇科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的合作

改革開放后，中歐在多個科技領(lǐng)域開展了合作。在空間科學(xué)領(lǐng)域，中國與歐盟委員會、歐空局(1)European Space Agency(ESA)，簡稱歐空局，作為歐洲國家政府間組織和協(xié)調(diào)空間科學(xué)技術(shù)活動的空間探測和開發(fā)組織，于1975年5月30日由原歐洲空間研究組織(ESRO)和歐洲運(yùn)載火箭研制組織(ELDO)合并而成。、歐盟各成員國及歐洲其他國家都開展了廣泛的合作，而其中最主要的就是與歐空局的合作[3]。

1980年代初期，為開展日地空間整體過程的探測和研究，國際空間物理界相繼提出了幾個空間合作計劃，以推動對日地系統(tǒng)(2)由太陽大氣、行星際空間、地球磁層、電離層以及熱、中層和低層大氣組成的龐大空間。各層次間的能量、動量和質(zhì)量傳輸起重要作用的耦合機(jī)制的了解，從而提高太陽可變能量和擾動對于地球環(huán)境、空間與地面技術(shù)系統(tǒng)以及對生物圈所產(chǎn)生影響的預(yù)報。其中規(guī)模最大、持續(xù)時間相對較長的是由國際空間局協(xié)調(diào)組(3)簡稱IACG，1981年由美國、歐洲、日本和俄羅斯的空間局組成。發(fā)起的“國際日地物理(ISTP)計劃”。該計劃首次將日地空間這個復(fù)雜體系作為一個整體系統(tǒng)進(jìn)行研究，擬在日地空間的各個層次發(fā)射多顆衛(wèi)星，對日地系統(tǒng)中連鎖變化的物理過程進(jìn)行協(xié)調(diào)探測與研究[4]。

作為國際日地物理計劃的一個重要組成部分，1985年由歐空局空間科學(xué)項目部主任羅格·博奈(Roger Bonnet)教授提出、由歐空局主導(dǎo)和實施的“星簇(Cluster)計劃”設(shè)置四顆衛(wèi)星，同時發(fā)射，在空間形成一個四面體，且衛(wèi)星之間的距離可隨科學(xué)目標(biāo)的要求進(jìn)行調(diào)控(范圍在100千米至3RE(4)地球半徑的平均值，約為6371千米，在天文學(xué)和地質(zhì)學(xué)中用作距離單位。之間)。通過探測之前難以實現(xiàn)的地球空間等離子體與電磁場的三維小尺度結(jié)構(gòu)，分辨空間和時間變化，“星簇計劃”試圖解決太陽風(fēng)(5)從恒星上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。和地球磁層交界的區(qū)域內(nèi)一些細(xì)節(jié)問題[5]。該計劃被認(rèn)為是國際地球空間探測的一個里程碑。

為了及時、有效地利用星簇衛(wèi)星的科學(xué)數(shù)據(jù)，在1988年舉行的星簇科學(xué)工作隊會議上，歐空局組織成立了星簇科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(CSDS)(6)Cluster Science Data System，簡稱CSDS.。這是一個綜合的科學(xué)機(jī)構(gòu)體系，包括歐空局科學(xué)信息系統(tǒng)、衛(wèi)星運(yùn)行控制中心、聯(lián)合科學(xué)操作中心、地面觀測系統(tǒng)以及歐空局成員國和參與國的星簇數(shù)據(jù)中心[6]。1990年上半年，歐空局發(fā)布通告，希望有意與歐空局“星簇計劃”進(jìn)行合作的各個國家、地區(qū)的科研單位積極參與星簇科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立與應(yīng)用，共同開展星簇科學(xué)目標(biāo)合作研究[7]。

到1990年代初，無論在空間物理的實驗觀測方面，還是在理論研究方面，中國都取得了長足的進(jìn)展。但由于研究經(jīng)費與探測儀器水平的限制，對于中國來說，自主發(fā)射水平先進(jìn)的科學(xué)探測衛(wèi)星還有困難[8]。

劉振興的渦旋誘發(fā)磁場重聯(lián)理論發(fā)表后，在國內(nèi)外受到了良好的反響和評價，也引起歐空局“星簇計劃”衛(wèi)星主要研究者們的重視。渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論被認(rèn)為與“星簇計劃”的科學(xué)目標(biāo)有密切關(guān)系[9]。

對于中國在高科技領(lǐng)域參與國際合作而言，“星簇計劃”的實施是一個良好的契機(jī)。當(dāng)時中國所面臨的國際合作環(huán)境遠(yuǎn)不夠理想，尤其在空間科學(xué)等尖端科學(xué)領(lǐng)域受美國等發(fā)達(dá)國家的諸多制約。在這種形勢下，博奈教授堅持“科學(xué)無國界”，接收包括中國在內(nèi)的各國參加國際空間探測，同時也接收包括中國科學(xué)家在內(nèi)的各國科學(xué)家成為國際空間科學(xué)衛(wèi)星探測計劃的合作研究者[10]。

接到歐空局的通告后，作為中國科學(xué)院空間中心的代表，劉振興于1990年11月撰寫了與“星簇計劃”合作的建議書，寄送歐空局。1991年2月，歐空局對各國遞交的申請文件進(jìn)行評審，劉振興所撰方案順利通過。歐空局科學(xué)評審委員會建議確立中歐“星簇計劃”合作關(guān)系，并建立雙向計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。隨后，劉振興等應(yīng)邀代表中國參加了當(dāng)年7月在荷蘭歐空局航天研究和技術(shù)中心(ESTEC)召開的第六次“星簇”科學(xué)工作會議。在此次會議上，中方提出的合作建議的可行性得到了“星簇計劃”主要研究者們的一致認(rèn)同[11]。

作為中國國際空間年(7)1989年12月8日第44屆聯(lián)合國大會通過“和平利用外層空間的國際合作”決議，并一致贊同將1992年定為國際空間年，英文縮寫為“ISY”。活動的內(nèi)容之一，1992年5月，“星簇計劃”工作會議在北京召開。以索思伍德(D.J.Southwood)(8)英國空間科學(xué)家，英國帝國理工學(xué)院教授，時任歐洲空間局空間科學(xué)顧問委員會主席。為首的歐空局代表團(tuán)與以劉振興為首的中國科學(xué)工作隊共34人參加了會議。索思伍德代表歐方對中國同行的科研工作作出了書面評價。他認(rèn)為中國的地面觀測臺和南極觀測站(9)包括1985年建立的南極長城站、1989年建立的南極中山站。將在“星簇”衛(wèi)星地面觀測中做出貢獻(xiàn)；在理論研究方面，中國科學(xué)家關(guān)于磁層頂和太陽風(fēng)與磁層相互作用的相關(guān)研究工作是獨一無二的，這些研究工作有利于“星簇”項目科學(xué)基礎(chǔ)的拓寬乃至空間科學(xué)的發(fā)展。劉振興則代表中國科學(xué)家作了關(guān)于合作建議的報告。隨后雙方正式簽署了會議紀(jì)要和活動推薦書，作為今后開展合作的依據(jù)[12]。同年12月，中歐雙方在北京召開了補(bǔ)充協(xié)議協(xié)商會議，核準(zhǔn)“星簇計劃”合作具體內(nèi)容，并討論了雙方的貢獻(xiàn)與任務(wù)、管理結(jié)構(gòu)與責(zé)任、數(shù)據(jù)權(quán)利與數(shù)據(jù)進(jìn)入方法及相關(guān)法規(guī)方面的問題[13]。

1993年5月，中歐雙方在巴黎歐空局本部召開合作協(xié)議第二輪協(xié)商，達(dá)成了合作協(xié)商草案，并簽署了協(xié)商會議紀(jì)要。協(xié)商草案內(nèi)容包括合作目標(biāo)、對合作的描述、CSDS的服務(wù)功能、中國“星簇”數(shù)據(jù)和研究中心的功能與中國“星簇”工作隊的任務(wù)、相互間的協(xié)調(diào)和管理、權(quán)利和科學(xué)數(shù)據(jù)的分發(fā)、經(jīng)費安排、有關(guān)儀器和設(shè)備的入關(guān)免稅問題等八條內(nèi)容。同年11月，中國科學(xué)院與歐空局在北京正式簽署歐空局“星簇”科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)與中國“星簇”數(shù)據(jù)和研究中心的合作協(xié)議。協(xié)議明確了以下幾點：第一，成立中國“星簇”數(shù)據(jù)和研究中心；第二，成立中國“星簇”科學(xué)工作隊。劉振興被推薦為中國“星簇”數(shù)據(jù)和研究中心主任及中國“星簇”科學(xué)工作隊首席科學(xué)家。按協(xié)議規(guī)定，中方從理論、模型、數(shù)據(jù)模擬、數(shù)據(jù)分析等幾個角度，參與和支持如下科學(xué)項目：磁場等理論研究，電場和波、數(shù)字化波處理器、“星簇”粒子譜儀、等離子體電子和電流、高能粒子探測以及飛行器電位主動等試驗，建立中科院空間中心與歐空局CSDS間的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)機(jī)制，參與并支持“星簇”地面觀測系統(tǒng)，向歐空局提供沿東經(jīng)120O左右從海南至北京的地磁和地磁脈動觀測數(shù)據(jù)，派遣中國高級和年輕科學(xué)家到歐洲與“星簇”主要研究者們在理論、模型、數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)分析及發(fā)展軟件等方面進(jìn)行合作，組織中國科學(xué)家在國內(nèi)開展與“星簇”科學(xué)目標(biāo)有關(guān)的科學(xué)合作[14]。

中國“星簇”數(shù)據(jù)和研究中心是除美國之外、不在歐洲本土的第二個“星簇計劃”的科學(xué)數(shù)據(jù)和研究中心。歐空局對這項合作十分重視和積極，多次在“星簇”工作會議上以此合作為議題進(jìn)行討論。同時，中國國家科委、中科院和國家自然科學(xué)基金委對該合作亦十分重視和支持。此項合作被列為中科院“八五”重點項目和國家自然科學(xué)基金委的國際合作基金項目，成為1980年中歐雙方簽署的“中國國家科學(xué)技術(shù)委員會和歐空局科學(xué)技術(shù)協(xié)議”的總協(xié)議框架下的具體項目[15]。

中歐“星簇”科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)合作項目是中國第一次和歐空局開展的重要國際合作，中國用少量經(jīng)費取得了重大科學(xué)效益。合作打開了中歐開展空間科學(xué)合作的大門，對中國下一步空間科學(xué)研究的發(fā)展發(fā)揮了非常重要的作用。

3 優(yōu)勢互補(bǔ)——“雙星計劃”的立項

“星簇”衛(wèi)星于1996年6月4日由“阿麗亞娜5型”運(yùn)載火箭搭載升空，但因技術(shù)和設(shè)計錯誤，發(fā)射失敗，但這并沒有阻止歐空局專家們對深空探測的熱情。1997年4月，歐空局通過了新的“星簇Ⅱ計劃”。新計劃仍包括四顆衛(wèi)星，每顆星上有11項探測儀器，近地點為4RE，遠(yuǎn)地點為19.6RE，傾角90°[16]?！靶谴丌颉钡闹饕茖W(xué)目標(biāo)之一是探測磁層頂邊界的中小尺度的三維結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程。因不能覆蓋近地磁層的重要活動區(qū)，“星簇Ⅱ計劃”在空間布局上尚存一定的缺陷和局限性。

1997年1月，根據(jù)國內(nèi)的現(xiàn)有基礎(chǔ)和條件以及國際上地球空間探測的現(xiàn)狀與存在的問題，發(fā)展小衛(wèi)星星座探測技術(shù)與輕小型、高精度的場和粒子空間探測的趨勢，劉振興聯(lián)合北京大學(xué)濮祖蔭[17]適時提出了“地球空間雙星探測計劃”(簡稱“雙星計劃”)?！半p星計劃”包括兩顆小衛(wèi)星，一顆近地赤道衛(wèi)星，一顆近地極區(qū)衛(wèi)星。兩顆星相互配合，可提供揭示地球空間環(huán)境整體變化過程和因果關(guān)系的科學(xué)數(shù)據(jù)，從而推動中國日地空間物理研究和空間環(huán)境預(yù)報的發(fā)展。同年4月，劉振興在香山科學(xué)會議上首次作了關(guān)于“雙星計劃”的報告，得到了國內(nèi)空間物理界的一致肯定和高度重視[18]。

歐空局對“雙星計劃”也非常重視，隨即派出以博奈教授為首的6人代表團(tuán)于1997年11月訪問中科院空間中心。劉振興向博奈等歐空局專家報告了“雙星計劃”的方案設(shè)想。博奈認(rèn)為，“雙星計劃”與“星簇Ⅱ計劃”在科學(xué)上有很大的互補(bǔ)性，如能相互合作，將有望探測磁層的整體行為，對國際日地關(guān)系計劃的發(fā)展也會做出重要貢獻(xiàn)[19]。訪問期間，博奈經(jīng)與其他歐空局專家商討后宣布，歐空局希望與中國的“雙星計劃”開展合作。經(jīng)過認(rèn)真討論，中方同意歐方的合作提議，以擴(kuò)展1993年簽署的“星簇”項目協(xié)議[20]。當(dāng)月，歐空局舉行第29次“星簇”科學(xué)工作隊會議，會上專門討論了“雙星計劃”。與會歐空局專家積極支持“星簇Ⅱ計劃”與“雙星計劃”的合作，并通過了“雙星計劃”推薦書。與此同時，國際空間局協(xié)調(diào)組也一致同意將中國的“雙星計劃”納入國際探測任務(wù)[21]。1998年1月，在莫斯科舉行的國際空間局協(xié)調(diào)組會議專門討論了“雙星計劃”。在太陽峰年期間，“雙星計劃”對赤道區(qū)探測的研究意義重大，因此大會建議將該計劃納入探測任務(wù)中，實現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享[22]。1998年6月，劉振興應(yīng)邀出席在荷蘭舉行的第30次“星簇”科學(xué)工作隊會議，并被安排第一個作報告。他概要介紹了“雙星計劃”的科學(xué)目標(biāo)、有效載荷、衛(wèi)星軌道、兩顆小衛(wèi)星的總體設(shè)計參數(shù)、發(fā)射方案及“雙星計劃”的國際合作等，引起了與會代表的強(qiáng)烈興趣。“星簇”磁強(qiáng)計項目首席科學(xué)家、英國帝國學(xué)院的Balogh教授當(dāng)即表示愿與奧地利科學(xué)院空間研究所的Riedler教授合作，研制“雙星計劃”兩顆衛(wèi)星上的磁強(qiáng)計。“星簇”離子譜儀的首席科學(xué)家、法國的Re’me教授則積極表示愿與“雙星計劃”合作，并為之研制小型離子譜儀[23]。歐空局對“雙星計劃”與“星簇計劃”合作的大力支持，在中國空間界引起了積極的反響。

香山會議后，劉振興積極致信相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)，表達(dá)將“雙星計劃”立項的迫切愿望。國家科委基礎(chǔ)和高技術(shù)司副司長邵立勤對“雙星計劃”十分重視，并在香山會議的總結(jié)報告中建議將該項目列入可支持的計劃中。之后邵立勤又多次表示希望中科院向國家科委提出“雙星計劃”的立項申請。1997年11月4日，在宴請歐空局代表團(tuán)時，邵立勤又向代表團(tuán)明確表達(dá)了“雙星計劃”的重大意義和支持該計劃的意向。1998年5月8日，中科院基礎(chǔ)局局長金鐸從空間中心了解到“雙星計劃”的相關(guān)情況，也認(rèn)為項目很有意義，次日便與邵立勤討論此事。邵立勤再次表示，中科院可向國家科技部(10)1998年3月，國家科學(xué)技術(shù)委員會更名為科學(xué)技術(shù)部。提出此項申請。當(dāng)月中旬，空間中心正式向中科院基礎(chǔ)局提出“雙星計劃”立項申請報告，并希望中科院盡快向科技部提出申請報告。1998年6月14日，劉振興致信中國科學(xué)院副院長陳宜瑜，介紹了“雙星計劃”立項相關(guān)情況，希望得到其支持[24]。在參加完歐空局“星簇”工作會議，從荷蘭回國后，7月6日，劉振興又寫信向中科院秘書長竺玄介紹“雙星計劃”相關(guān)情況，希望他能支持和推動該計劃的立項[25]。

1998年，在國內(nèi)的一次空間物理學(xué)術(shù)會議上，眾多學(xué)者呼吁：中國雖有一流的科學(xué)家，卻沒有一流的數(shù)據(jù)，應(yīng)把空間科學(xué)作為中國民用航天的一個重要領(lǐng)域來發(fā)展。當(dāng)年12月，中科院院長工作會議討論了“雙星計劃”，此后正式向國家上報。這都為“雙星計劃”的順利立項奠定了基礎(chǔ)。在國內(nèi)、國際兩方面的共同促進(jìn)下，“雙星計劃”最終得以立項[26]。

1999年9月，歐空局代表團(tuán)由該局局長帶隊再次訪華，并正式向中國科學(xué)院和國家航天局提出與“雙星計劃”合作的請求[27]。2000年3月，中國“雙星計劃”代表團(tuán)赴法國巴黎歐空局本部出席“雙星計劃”A階段方案論證會，并詳細(xì)介紹了設(shè)計方案報告。歐空局代表認(rèn)為，中國的“雙星計劃”階段設(shè)計方案在科學(xué)目標(biāo)與技術(shù)可行性方面都有很大的進(jìn)展，一致表示滿意。同時，歐空局表示將積極支持中國的“雙星計劃”及其與“星簇Ⅱ計劃”的合作[28]。

2000年5月，中科院和航天科技集團(tuán)在北京組織召開“雙星計劃”總體方案可行性論證評審會。會議由孫家棟院士(11)中科院院士，是中國人造衛(wèi)星技術(shù)和深空探測技術(shù)的開創(chuàng)者之一，中國探月工程總設(shè)計師。主持。評審專家委員會認(rèn)為：“雙星計劃”在空間科學(xué)發(fā)展、應(yīng)用衛(wèi)星和衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)發(fā)展、國家現(xiàn)代化發(fā)展和相應(yīng)地提高中國國際地位以及開拓對歐洲高技術(shù)合作等方面具有戰(zhàn)略性意義，從而一致通過方案的可行性評審。同年7—8月，“星簇Ⅱ計劃”的四顆衛(wèi)星分兩次相繼發(fā)射成功[29]。歐空局對于利用“雙星計劃”與“星簇Ⅱ計劃”進(jìn)行聯(lián)合觀測的需求因而更為迫切。12月，中國國務(wù)院決定將“雙星計劃”正式列入“十五”民用航天科研專項先期啟動，項目實施因此有了經(jīng)費保障[30]。

2001年9月，在巴黎歐空局本部，中歐正式簽署“雙星計劃”合作協(xié)議(圖1、圖2，由劉振興夫人吳鳳云提供)。雙方的合作主要包括四個方面：合作研制星載科學(xué)探測儀器；合作建立“雙星”科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并提出科學(xué)運(yùn)行計劃，建立軟、硬件系統(tǒng)；合作進(jìn)行“雙星”和“星簇Ⅱ”的科學(xué)數(shù)據(jù)分析，揭示新的空間現(xiàn)象，為理論研究提供科學(xué)依據(jù)；合作開展“雙星”和“星簇Ⅱ”關(guān)鍵科學(xué)問題研究。中國國家航天局局長欒恩杰和歐空局局長羅達(dá)塔(A.Rodata)代表中歐雙方簽署了協(xié)議[19]。2002年4月，“雙星計劃”正式通過國家立項，全面啟動[31]。10月，國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會也正式批準(zhǔn)“雙星計劃”。兩顆星分別被命名為“探測一號”衛(wèi)星(代號為“TC—1”)和“探測二號”衛(wèi)星(代號為“TC—2”)。劉振興被任命為“雙星計劃”首席科學(xué)家，而王希季(12)中科院院士，中國早期從事火箭技術(shù)研究的組織者之一，中國空間事業(yè)開創(chuàng)人之一，衛(wèi)星總設(shè)計師、空間返回技術(shù)學(xué)科的帶頭人。則被任命為項目工程總師。

圖1 中國國家航天局局長與歐空局局長正式簽署雙星計劃合作協(xié)議

圖2 中歐簽署雙星計劃合作協(xié)議儀式上劉振興與欒恩杰、歐空局科學(xué)部主任、歐空局局長A.Rodata合影

4 相輔相成——中歐在“雙星計劃”實施過程中的合作

根據(jù)中歐雙方所簽署的合作協(xié)議與實際情況，“雙星”中的每顆衛(wèi)星各裝8臺探測器。歐方由歐空局組織和協(xié)調(diào)其下屬相關(guān)單位提供在“星簇II”項目中曾使用過的8臺探測儀器，包括2臺電子與電流儀、2臺磁通門磁強(qiáng)計、1臺熱離子分析儀、1臺磁場波段分析儀、1臺電位主動控制儀，還有1臺中歐合作研制的中性原子成像儀。中方由中科院空間中心負(fù)責(zé)研制其余8臺儀器，包括1臺低能離子探測器、2臺高能質(zhì)子探測器、2臺高能電子探測器、2臺重離子探測器和1臺低頻電磁波探測器。兩顆衛(wèi)星所配備的主要探測儀器的性能均達(dá)到當(dāng)時國際最高水平。其中的中性原子成像儀則是首次使用的先進(jìn)儀器。中歐雙方合作完成上述探測儀器的研制、安裝、調(diào)試與運(yùn)行，對“雙星”的各項指標(biāo)、地面數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)進(jìn)行交流、討論與合作[32]。

項目啟動之初，由中國科學(xué)院牽頭，成立“雙星計劃”科學(xué)指導(dǎo)委員會和科學(xué)工作隊，劉振興任首席科學(xué)家。成員包括中國科學(xué)院、北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、武漢大學(xué)、中國極地研究中心、大連理工大學(xué)，以及歐空局諸成員國家，美國、俄羅斯、加拿大等國的科學(xué)家?？茖W(xué)工作隊成員共同制定研究目標(biāo)，解決科學(xué)問題，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流?？茖W(xué)指導(dǎo)委員會與科學(xué)工作隊在工程立項和實施過程中，參與了有關(guān)科學(xué)目標(biāo)、衛(wèi)星軌道、有效載荷指標(biāo)及“雙星”研制總要求的論證。其中“雙星”有效載荷首席科學(xué)家成員，負(fù)責(zé)完成探測儀器的研制，且在衛(wèi)星運(yùn)行期間配合地面應(yīng)用系統(tǒng)完成其應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)，進(jìn)行“雙星”和“星簇”探測數(shù)據(jù)的分析和研究工作[33]。

中歐雙方在科研方面的合作主要通過中科院空間中心主任吳季和歐空局“星簇計劃”項目科學(xué)家埃斯庫貝(Philippe Escoubet)兩人進(jìn)行溝通與協(xié)調(diào)。雙方定期召開科學(xué)工作聯(lián)席會議。截至2006年，科學(xué)工作隊共召開14次會議(在中、歐各召開7次)；組織申請了3個科學(xué)研究項目，并召開了3次國際“雙星—星簇”科學(xué)研討會、5次國內(nèi)“雙星”科學(xué)研討會。會議主要討論軌道設(shè)計與演變、如何與“星簇計劃”進(jìn)行聯(lián)合測試，以及有效載荷的工作模式等。根據(jù)需要，雙方皆可推薦科研人員加入對方科研隊伍[34]?？茖W(xué)指導(dǎo)委員會與科學(xué)工作隊的成立及其開展的有效工作，從機(jī)制上保證了“雙星計劃”工程項目最大程度地滿足科學(xué)目標(biāo)要求，使衛(wèi)星發(fā)射入軌后“雙星”科學(xué)數(shù)據(jù)能得到及時處理、分析、研究和應(yīng)用，也使科學(xué)家能盡早得出原始性的創(chuàng)新成果。

2003年12月30日，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征”二號丙改進(jìn)型運(yùn)載火箭，成功將“探測一號”衛(wèi)星送上太空預(yù)定軌道。隨后“探測二號”衛(wèi)星于2004年7月25日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射上天。

“雙星”上天后，與“星簇”衛(wèi)星持續(xù)配合，對地球磁層空間的一些重要活動區(qū)進(jìn)行“六點聯(lián)合探測”，取得了許多空間層次、多時空尺度的高水平探測數(shù)據(jù)[35]。在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，空間科學(xué)家分析得出了一系列科學(xué)成果[36]。

為與“雙星”配合，2005年2月，歐空局決定將“星簇”衛(wèi)星的壽命延期至2009年12月。至2005年7月，“雙星”均圓滿完成各自的科學(xué)探測任務(wù)。根據(jù)實際需要，2006年2月，中方?jīng)Q定將“雙星”分別延長一個生命周期，“TC- 1”衛(wèi)星延壽至2006年12月底，“TC- 2”衛(wèi)星則延壽到2006年7月底(此后又延壽至2008年7月底)[37]。

截至2007年9月底，“TC- 1”衛(wèi)星取得原始數(shù)據(jù)約270Gb；截至2008年7月底，“TC- 2”衛(wèi)星取得原始數(shù)據(jù)約224Gb。此外，中方還獲得了“星簇”衛(wèi)星上42臺儀器的系列高水平探測數(shù)據(jù)和與“星簇”相配合的30個地面臺站的觀測數(shù)據(jù)[38]。由“雙星-星簇”六點聯(lián)合探測所獲得的地球空間天氣的多層次、多時空尺度的探測數(shù)據(jù)，引發(fā)了國際空間物理界對地球磁層研究新的熱點。據(jù)不完全統(tǒng)計，至2011年5月底，使用“雙星”或“雙星-星簇”聯(lián)合觀測數(shù)據(jù)所發(fā)表的SCI論文達(dá)140多篇，被引用500多次，在國際空間科學(xué)界產(chǎn)生了重要影響[39]。

歐空局副局長索思伍德先后于2005年“星簇”衛(wèi)星發(fā)射五周年慶祝大會和2008年歐洲地球物理年會上高度贊揚(yáng)“雙星計劃”的成功，稱“雙星”和“星簇”聯(lián)合探測，首次實現(xiàn)了地球空間的“六點探測”，推動了國際地球磁層研究的發(fā)展[40]。2010年，“雙星計劃”與“星簇Ⅱ計劃”聯(lián)合團(tuán)隊獲得國際宇航科學(xué)院(13)非政府性的國際學(xué)術(shù)組織，由世界著名科學(xué)家馮·卡門倡導(dǎo)，于1960年8月16日成立于瑞典斯德哥爾摩。其宗旨是利用航天技術(shù)促進(jìn)人類的和平與社會的發(fā)展，由在航天技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)的專家組成，有基礎(chǔ)科學(xué)、工程科學(xué)、生命科學(xué)和社會科學(xué)四大學(xué)部。頒發(fā)的杰出團(tuán)隊成就獎[41]，“雙星計劃”獲得中國國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎[42]。

5 結(jié)語

就空間科學(xué)領(lǐng)域而言，無論是地面觀測，還是空間探測，多個國家的跨地域、跨空域合作都是最為經(jīng)濟(jì)、高效的。正是憑借與歐空局“星簇”科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)項目的早期合作，中國獲得了當(dāng)時國際上最先進(jìn)的衛(wèi)星探測數(shù)據(jù)，同時也培養(yǎng)了一批空間科技人才，從而使我國空間物理學(xué)科在國際上占有了一席之地。但因國情和財力所限，在此合作中，中方處于從屬地位，在“星簇”衛(wèi)星上沒有探測儀器和其他工程方面的設(shè)備，只是通過合作取得“星簇”數(shù)據(jù)進(jìn)行空間物理研究工作。

而自1997年始，以中方為主的“雙星計劃”合作，作為中國第一次以自主提出的科學(xué)探測計劃開展的國際合作，顯著深化了中國所參與的國際合作層次，擴(kuò)大了合作范圍，也推動了中國空間科學(xué)探測的迅速發(fā)展，并為此后進(jìn)一步開展國際合作打下良好的基礎(chǔ)。通過與歐空局的合作，中國縮短了“雙星”的研制周期，節(jié)約了有效載荷的研制經(jīng)費，且大大提高了星載探測儀器水平?！半p星”與“星簇”衛(wèi)星密切配合，優(yōu)勢互補(bǔ)，形成人類歷史上第一次對地球空間的“六點探測”，使中國的空間科學(xué)探測跨上了一個新臺階。

發(fā)展國際科學(xué)合作，一方面需要良好的國際關(guān)系，雙方在相互信任的基礎(chǔ)上，努力消除可能存在的顧慮和障礙，才有合作的可能性。另一方面，合作雙方的科學(xué)實力與優(yōu)勢是否對等也是取決合作成敗的關(guān)鍵。雙方各有所長、各取所需、互惠互利，才能建立對等、持久的合作關(guān)系。中歐空間科學(xué)合作的建立為此提供了一個很好的范例。