北京
2026年5月19日，歐洲織女星-C火箭將中國和歐洲航天局聯(lián)合研制的“微笑”衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，即遠(yuǎn)地點約12萬千米、近地點約5000千米、傾角約 73°的的大傾角大橢圓軌道。在這一特殊運行軌道，“微笑”衛(wèi)星80%的時間停留在高軌道區(qū)域，從而可以避開強(qiáng)輻射環(huán)境，保障設(shè)備穩(wěn)定運行；同時便于衛(wèi)星對地球空間磁層（簡稱地球磁層或磁層）關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行長時間連續(xù)探測；而衛(wèi)星在近地點軌道運行時，可快速將海量觀測數(shù)據(jù)傳回地面，確保數(shù)據(jù)不丟失。
“微笑”衛(wèi)星工作示意圖。
“微笑”衛(wèi)星的全稱是“太陽風(fēng)-磁層-電離層鏈路探測器”（英文縮寫為SMILE，即微笑）。它是中國與歐洲航天局首次開展的任務(wù)級深度合作空間科學(xué)探測任務(wù)，其核心目標(biāo)是通過成像與原位探測相結(jié)合的方式，揭示太陽風(fēng)與磁層相互作用的大尺度結(jié)構(gòu)和動態(tài)過程，進(jìn)而服務(wù)于空間天氣的研究與精準(zhǔn)預(yù)警工作，推動人類對近地空間環(huán)境的認(rèn)知邁上新臺階。
“微笑”衛(wèi)星全貌。
地球外圍的磁層是抵御太陽風(fēng)沖擊的“保護(hù)罩”，為地球生命和人類科技筑牢第一道安全防線，但人類目前對地球外圍的磁層與太陽風(fēng)相互作用的全局圖景了解十分有限，即在“微笑”衛(wèi)星升空之前，人類對磁層的觀測多呈現(xiàn)“碎片化”特征：要么專注于局部區(qū)域的細(xì)節(jié)觀測，要么僅能捕捉到磁層與太陽風(fēng)相互作用的片段畫面，始終難以拼湊出完整的全局圖景，這也成為制約空間物理研究和太空天氣預(yù)警發(fā)展的重要瓶頸。
“微笑”衛(wèi)星的主要使命的就是打破這一局限，實現(xiàn)“全局觀測+同步探測”的雙重突破。該衛(wèi)星升空后，可憑借所攜帶的獨特探測設(shè)備，首次為人類捕捉這一全景畫面，有效填補(bǔ)該領(lǐng)域的觀測空白，為人類探索近地空間、守護(hù)地球家園提供重要支撐。
在這項任務(wù)中，中國負(fù)責(zé)研制衛(wèi)星平臺；歐洲航天局負(fù)責(zé)研制運載火箭和載荷艙；中國和歐洲航天局聯(lián)合研制有效載荷。
“微笑”的設(shè)計壽命為3年。它的運行時期恰逢在太陽活動周期峰值窗口期，所以能在這一關(guān)鍵時期持續(xù)開展觀測工作，獲取更具科研價值的數(shù)據(jù)。
其名字源于英文縮寫，還源于星上的軟X射線成像儀預(yù)計能觀測到的“太空笑臉”——磁層朝向太陽的邊緣會形成柔和的“微笑弧線”，南北極極尖區(qū)則如同“眼睛”，這也是衛(wèi)星的核心觀測目標(biāo)。
“微笑”衛(wèi)星準(zhǔn)備進(jìn)行電磁兼容性測試。
該衛(wèi)星的觀測工作圍繞三大核心科學(xué)難題展開，這些難題直接關(guān)系到人類對近地空間環(huán)境的認(rèn)知深度，以及太空天氣的預(yù)警能力。
其一，摸清太陽風(fēng)與磁層相互作用的“全局模式”?！拔⑿Α毙l(wèi)星將通過連續(xù)40多小時的軟X射線成像，結(jié)合原位測量數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)區(qū)分磁重聯(lián)與太陽風(fēng)壓力變化對磁層的具體影響，填補(bǔ)人類對兩者耦合機(jī)制的認(rèn)知空白。
其二，揭開磁層亞暴（是地球磁層短暫但劇烈的能量釋放事件）的“完整生命周期”。借助“微笑”衛(wèi)星上的紫外極光成像儀可測全球極光的變化，完整還原磁層亞暴從起始、發(fā)展到結(jié)束的全過程，破解其觸發(fā)機(jī)制和演化規(guī)律。
其三，追蹤日冕物質(zhì)拋射與地磁暴（地磁暴和地磁亞暴不屬于同一空間天氣現(xiàn)象。地磁亞暴是高緯短時地磁擾動，地磁暴是全球性長時間強(qiáng)地磁擾動，地磁暴過程常伴隨地磁亞暴頻發(fā)）的“關(guān)聯(lián)鏈條”。通過衛(wèi)星同步觀測磁層全局響應(yīng)、極光變化和粒子運動，將清楚地磁暴的發(fā)生機(jī)制，為空間天氣的精準(zhǔn)預(yù)警提供可靠依據(jù)。
“微笑”的衛(wèi)星平臺整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，主要承擔(dān)供電、姿態(tài)控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)群诵谋Ｕ瞎δ埽瑸樾l(wèi)星穩(wěn)定運行保駕護(hù)航。
該衛(wèi)星發(fā)射時處于收攏狀態(tài)，尺寸為2.8米×2.8米×3.5米，進(jìn)入軌道后展開，尺寸擴(kuò)大至4.8米×9.8米×3.5米，總質(zhì)量約2300千克，其中各類觀測儀器僅重76千克，實現(xiàn)了輕量化設(shè)計與高性能保障的有機(jī)結(jié)合。
打造中的“微笑”衛(wèi)星。
它有一對太陽翼，結(jié)合星上的鋰離子電池組，可為衛(wèi)星持續(xù)穩(wěn)定供電，滿足長時間觀測需求。衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定方式，確保觀測角度精準(zhǔn)。通過專用天線，能平均每個軌道能下傳32吉比特數(shù)據(jù)，從而可高效保障觀測數(shù)據(jù)的及時傳輸與存儲。
為實現(xiàn)立體觀測，“微笑”衛(wèi)星搭載了四套先進(jìn)的有效載荷，形成全方位、多層次的觀測體系。
其攜帶的軟X射線成像儀采用獨特的“龍蝦眼成像原理”，將首次對磁層頂、極尖區(qū)等關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行連續(xù)X射線成像，精準(zhǔn)捕捉“太空笑臉”，助力科研人員掌握磁層全局形態(tài)；
其攜帶的紫外極光成像儀可拍攝全球高分辨率極光圖像，通過極光的變化精準(zhǔn)反映磁層活動狀態(tài)；
其攜帶的低能離子分析儀負(fù)責(zé)原位測量衛(wèi)星周圍的低能離子參數(shù)，直觀反映太陽風(fēng)與磁層的相互作用過程；
其攜帶的數(shù)字磁強(qiáng)計用于精準(zhǔn)測量三維矢量磁場，結(jié)合粒子數(shù)據(jù)，幫助科研人員還原磁層與太陽風(fēng)相互作用的物理過程。
“微笑”衛(wèi)星的成功研制與運行，得益于龍蝦眼軟X射線寬視場成像等多項關(guān)鍵技術(shù)的突破，它們將帶來多重價值。例如：
在科研層面，“微笑”衛(wèi)星將獲取人類首張磁層軟X射線全景圖像，成功破解三大核心科學(xué)難題，推動空間物理基礎(chǔ)研究取得重大進(jìn)展，深化人類對近地空間環(huán)境的認(rèn)知；
在應(yīng)用層面，“微笑”衛(wèi)星提供的精準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)，將為地磁暴、磁層亞暴等太空天氣的預(yù)警工作提供有力支撐，有效保障地面電力系統(tǒng)、通信設(shè)施以及太空航天器的安全，同時助力優(yōu)化太空天氣數(shù)值模型，提升人類應(yīng)對太空天氣災(zāi)害的能力。
作為人類探索近地空間的“眼睛”和守護(hù)地球家園的“哨兵”，“微笑”衛(wèi)星將讓人類首次完整看清太陽風(fēng)與磁層相互作用的全局圖景，打破觀測局限，填補(bǔ)認(rèn)知空白。它不僅是中國與歐洲航天局深度合作的重要成果，更是人類共同探索宇宙、守護(hù)地球的重要舉措。期待“微笑”衛(wèi)星順利升空、穩(wěn)定運行，為人類帶來更多宇宙探索的驚喜與答案，為人類航天活動和地球安全筑起更堅固的屏障。
來源：中國國家天文
編輯：Amyyy
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