用地名命名的科学实验卫星

文/ 杨诗瑞

以地名命名的卫星中非常重要的一个类别是科学实验卫星。小卫星技术的发展成熟，为科研机构提供了一种以低成本商业化模式开展空间科学研究与试验探测技术的新途径，国内多家科研单位纷纷投入小卫星和科学载荷的研制工作，与商业航天公司合作，开展空间科学实验和探测活动，这些卫星中很多被冠以地名，并取得令人瞩目的成果。

龙江二号卫星

月球环绕——“龙江二号”

2018年5月21日，哈尔滨工业大学研制的“龙江一号”“龙江二号”两颗月球轨道编队超长波天文观测微卫星，同嫦娥四号任务鹊桥号中继星一起，由长征四号丙运载火箭发射升空。

“龙江”的命名来自黑龙江。哈工大历史悠久，人才辈出，多年来为中国航天输送了数万名优秀毕业生，为中国航天事业的创建和发展作出了突出贡献。2018年“中国航天日”哈工大主会场上，“龙江一号”“龙江二号”与“鹊桥”的命名共同揭晓，“龙江”两颗小卫星的任务是进行月球轨道环绕编队飞行，开展超长波天文观测。

龙江卫星质量为47千克，为保障奔月和执行任务的能力，卫星在结构系统、电子系统、星箭分离结构和姿态轨道控制方式上均采用全新设计，搭载了中科院研制的低频射电探测仪，“龙江二号”搭载了沙特研制的月球小型光学成像探测仪（光学相机）等科学载荷。频谱仪探测频段覆盖1MHz～30MHz的电磁频谱，当卫星飞到月球背面时，可利用月球完全遮蔽地球电磁干扰的天然条件，开展超长波射电天文观测等实验，丰富人类对宇宙的认识。

绕月探测面临很多困难，目前，全世界仅有美、俄、欧空局、中、日、印完成月球探测任务。被火箭送入地月转移轨道后，“龙江一号”“龙江二号”各自单独完成地月转移、近月制动的飞行。其间，“龙江一号”在地月转移轨道飞行过程中出现控制异常，未进入月球轨道，“龙江二号”顺利进入近月点350千米、远月点13700千米的环月轨道，成为全球首个独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星。

此后，“龙江二号”搭载的低频射电探测仪在国际上首次实现月球轨道超长波谱连续观测，并完成三正交卷尺型可展开天线技术验证，超稳定接收机和高精度定标技术验证，多次进行太阳、木星、银心和Cas-A等强射电源的掩月探测。卫星搭载的沙特相机累计完成30次拍摄，成功拍摄了包含波斯湾、红海、地中海、阿拉伯半岛等区域的地月合影。

“龙江二号”也在世界范围内受到广泛关注。全世界的无线电爱好者，通过卫星的业余频段获取了沙特相机拍摄的图像。2019年2月，“龙江二号”拍摄的“最美地月合影”在美国《科学》杂志、英国《独立》报上刊发，引起热议。2019年7月31日，完成所有任务的“龙江二号”按照计划撞上月球背面坠毁，为任务画上圆满句号。

夜光遥感——“珞珈一号”

2018年6月2日，武汉大学研制的珞珈一号卫星搭乘长征二号丁运载火箭，顺利进入预定轨道，这是全球首颗专业夜光遥感卫星。

珞珈山位于中国湖北省武汉市武昌中部，中国著名的高等学府武汉大学就坐落在此。珞珈山原名罗家山，1928年，闻一多先生受邀参加筹建武汉大学，他提议改罗家山为珞珈山——“珞珈”之意，形容山石峥嵘，山色秀美，同时也寓意开荒建校，虽然筚路蓝缕，困难重重，但大学将出，前景美好。“珞珈”之称备受人们喜爱，武大学子喜欢自称珞珈学子，武大的第一颗卫星也被命名为“珞珈一号”。

“珞珈一号”由武汉大学领衔，联合长光卫星技术有限公司研制，瞄准国内处于空白的“夜光遥感”技术，和国家急需的“低轨卫星导航增强”等技术验证。卫星重量22千克，采用大相对孔径像方远心光学系统、异形遮光罩杂光抑制、大像元高灵敏成像器件等，实现了高灵敏大动态范围夜光成像技术，具备130米分辨率、250千米幅宽的夜光成像能力，可展现出夜光亮度变化的细节，并带来丰富的应用场景。卫星同时搭载导航增强载荷，用于开展卫星导航信号增强和星基北斗完好性监测技术验证试验，为我国开展新一代导航信号增强关键技术的研究和“一星多用”的集成化空间信息系统建设理论提供试验依据。

夜光遥感是利用遥感技术从太空观测夜间地球的光芒，主要反映地表人类活动状况，能够提供以人类活动为中心的独特视角，直接揭示地表人类活动的潜在规律，在社会科学领域有广泛的应用。

“珞珈一号”每15天获取一期全球较高分辨率的夜光影像，提供我国及全球GDP指数、碳排放指数、城市住房空置率指数等专题产品，动态监测中国和全球宏观经济运行情况，为政府决策提供客观依据。

武大团队还研发了支持Web和移动终端的“珞珈一号”夜光遥感数据发布服务平台，向22个国家和地区的用户分发了26万多景夜光影像，为全球不同行业的各类用户提供了数据支持。“珞珈一号”夜光数据已经服务于测绘地理信息、发展规划、经济研究、土地资源、农业、林业、水利、环境气象、地质灾害、交通运输、国家安全、人工智能和人文娱乐等方向。

天文观测——“铜川一号”

2018年10月12日，铜川空间科技研究院与长沙天仪空间科技研究院有限公司研制的铜川一号卫星搭乘长征二号丙运载火箭进入预定轨道，这是我国首颗民营天文科技试验卫星。

龙江二号卫星地月摄影

“铜川一号”的命名来自铜川商业航天城。2018年4月，铜川市政府决策发展商业航空航天产业，铜川商业航天城围绕卫星制造、卫星测控、卫星组网、火箭整装、商业火箭发射、装备制造、终端成果应用等，建设航天产业集群，目标是打造中国商业航天产业发展基地、科技研发基地、文化科教基地、会展交流基地和成果转化基地。铜川一号卫星是铜川商业航天城向浩瀚宇宙发出的第一张名片。

“珞珈一号”夜光遥感图

该卫星采用标准6U空间科学试验卫星平台，搭载科学载荷，是全世界首次利用微小卫星进行引力波源探测；搭载高灵敏度X射线偏振探测器，用于开展新型的天文观测试验，同时还验证星间通信技术。

X射线的波长非常短，人类肉眼看不到，但是可以揭示天体磁场、天体几何形状等重要信息。1975年，美国宇航局发射第一颗带着X射线偏振探测任务的卫星，对蟹状星云开展探测，取得重要成果。但随后40多年，各国相关卫星项目因各种原因陷入停滞，天文学在X射线偏振探测领域处于空白阶段。

卫星搭载的X射线偏振探测器是由清华大学天文系课题组历时多年，经过原理验证和反复技术优化，最终进入太空。12月28日，探测器成功探测到空间X射线和带电粒子触发的径迹，获得脉冲星的X射线偏振随时间变化的重要成果。这是新一代高灵敏度X射线偏振探测技术的首次空间飞行验证，说明探测器能够适应空间环境，可以应用到未来空间天文的观测中。

“铜川一号”是科学载荷采用商业化立方星开展空间探测活动的有益探索，开辟了一条全新的、低成本的天文探测和航天技术实验途径，对推动科研机构开展空间科学研究有重要意义，同时也是我国商业航天应用的一项尝试与创新。

这次任务也是铜川商业航天测控网的第一次实战任务。该商业测控网建有7.3米S/X双频统一测控系统和超短波UV设备，在任务中完成首次全流程业务应用,开展了卫星遥测参数数据接收处理、卫星工况监视分析、轨道计算及预报、姿态控制、遥控操作，测控计划生成发布、数传接收处理、飞控软件验证等一系列空间技术试验。

追逐引力波——“怀柔一号”

阿联酋地区“珞珈一号”01星夜光遥感影像（2018年6月4号）（分辨率130米）

2020年12月10日，中国科学院研制的怀柔一号卫星搭乘长征十一号固体运载火箭顺利进入预定轨道，“怀柔一号”是两颗引力波暴高能电磁对应体全天监测器（GECAM）卫星，又被称为“极目”卫星。

铜川一号卫星

怀柔一号卫星

该卫星是北京怀柔综合性国家科学中心空间科学实验室挂牌后首次发射的科学卫星，中国科学院与北京市人民政府共同将其命名为“怀柔一号”。

引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波，它能够穿透电磁波不能穿透的地方，可以探测到基于电磁波无法观测到的宇观尺度和新的天体现象。引力波提供了遥远宇宙中关于黑洞和其他奇异天体的信息，将成为科学家进一步探索宇宙和发展科学理论的有力工具。2019年8月，我国发射的太极一号卫星，也是一颗开展空间引力波探测的技术实验卫星。

当卫星处于近地轨道时，地球会遮挡大约三分之一的天空，因此单颗近地卫星无法实现全天区的实时观测。“怀柔一号”采取双星联合的方式，两颗相同的卫星分处地球两端，相隔1.3万千米，和地心始终保持三点一线，每颗卫星的视场可以覆盖除地球遮挡视场之外的所有天区，这样就实现了全时全天的视场覆盖。

“怀柔一号”可以对和引力波暴几乎同时发生的同源伽马暴的能谱和光变进行连续高精度观测，同时可以给出精度较高的引力波事件的方向信息，对引力波等重要事件的电磁对应体的发现、认证发挥重要作用。其主要观测目标包括双致密星并合引力波产生的高能辐射、伽马暴、磁星爆发及快速射电暴等宇宙中的剧烈爆发现象，推动破解黑洞、中子星等致密天体的形成和演化，以及双致密星并合之谜。同时，“怀柔一号”还将探测太阳耀斑、地球伽马闪和地球电子束等日地空间高能辐射现象，为进一步研究其物理机制提供科学观测数据。

这些爆发现象在宇宙空间随机随时出现，且持续的时间非常短，爆发时的高能辐射扫过地球，高能光子将被卫星探测到。当这些高能光子流量超过设定的触发阈值后，卫星会自动开展分析计算，得到发生时间、方位、强度等信息，并立即将这些信息以及关键数据通过星间链接系统下传到地面。地面自动处理这些信息后，即可生成暴发事件报告，通过全球伽马暴坐标网络对外发布，全世界天文学家可以引导其他卫星、地面观测设备开展观测。

2021年1月20日，怀柔一号卫星团队首次在国际伽马暴协调网络(GCN)发布天体爆发事件GRB 210119A的观测通告，这是怀柔一号卫星团队发布的首个天体爆发事件探测结果。“怀柔一号”是未来几年监测伽马暴灵敏度最高的天文卫星，将不断给人们带来新的重要科学发现。