微笑衛星：為地球磁層拍一張太空全景照

2026年5月19日，歐洲織女星-C火箭將中國和歐洲航天局聯合研制的“微笑”衛星送入預定軌道，即遠地點約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”衛星80%的時間停留在高軌道區域，從而可以避開強輻射環境，保障設備穩定運行；同時便于衛星對地球空間磁層（簡稱地球磁層或磁層）關鍵區域進行長時間連續探測；而衛星在近地點軌道運行時，可快速將海量觀測數據傳回地面，確保數據不丟失。

“微笑”衛星工作示意圖。

“微笑”衛星的全稱是“太陽風-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級深度合作空間科學探測任務，其核心目標是通過成像與原位探測相結合的方式，揭示太陽風與磁層相互作用的大尺度結構和動態過程，進而服務于空間天氣的研究與精準預警工作，推動人類對近地空間環境的認知邁上新臺階。

“微笑”衛星全貌。

地球外圍的磁層是抵御太陽風沖擊的“保護罩”，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相互作用的全局圖景了解十分有限，即在“微笑”衛星升空之前，人類對磁層的觀測多呈現“碎片化”特征：要么專注于局部區域的細節觀測，要么僅能捕捉到磁層與太陽風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警發展的重要瓶頸。

“微笑”衛星的主要使命的就是打破這一局限，實現“全局觀測+同步探測”的雙重突破。該衛星升空后，可憑借所攜帶的獨特探測設備，首次為人類捕捉這一全景畫面，有效填補該領域的觀測空白，為人類探索近地空間、守護地球家園提供重要支撐。

在這項任務中，中國負責研制衛星平臺；歐洲航天局負責研制運載火箭和載荷艙；中國和歐洲航天局聯合研制有效載荷。

“微笑”的設計壽命為3年。它的運行時期恰逢在太陽活動周期峰值窗口期，所以能在這一關鍵時期持續開展觀測工作，獲取更具科研價值的數據。

其名字源于英文縮寫，還源于星上的軟X射線成像儀預計能觀測到的“太空笑臉”——磁層朝向太陽的邊緣會形成柔和的“微笑弧線”，南北極極尖區則如同“眼睛”，這也是衛星的核心觀測目標。

“微笑”衛星準備進行電磁兼容性測試。

該衛星的觀測工作圍繞三大核心科學難題展開，這些難題直接關系到人類對近地空間環境的認知深度，以及太空天氣的預警能力。

其一，摸清太陽風與磁層相互作用的“全局模式”。“微笑”衛星將通過連續40多小時的軟X射線成像，結合原位測量數據，精準區分磁重聯與太陽風壓力變化對磁層的具體影響，填補人類對兩者耦合機制的認知空白。

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、發展到結束的全過程，破解其觸發機制和演化規律。

其三，追蹤日冕物質拋射與地磁暴（地磁暴和地磁亞暴不屬于同一空間天氣現象。地磁亞暴是高緯短時地磁擾動，地磁暴是全球性長時間強地磁擾動，地磁暴過程常伴隨地磁亞暴頻發）的“關聯鏈條”。通過衛星同步觀測磁層全局響應、極光變化和粒子運動，將清楚地磁暴的發生機制，為空間天氣的精準預警提供可靠依據。

“微笑”的衛星平臺整體技術達到國際先進水平，主要承擔供電、姿態控制、數據傳輸等核心保障功能，為衛星穩定運行保駕護航。

該衛星發射時處于收攏狀態，尺寸為2.8米×2.8米×3.5米，進入軌道后展開，尺寸擴大至4.8米×9.8米×3.5米，總質量約2300千克，其中各類觀測儀器僅重76千克，實現了輕量化設計與高性能保障的有機結合。

打造中的“微笑”衛星。

它有一對太陽翼，結合星上的鋰離子電池組，可為衛星持續穩定供電，滿足長時間觀測需求。衛星采用三軸穩定方式，確保觀測角度精準。通過專用天線，能平均每個軌道能下傳32吉比特數據，從而可高效保障觀測數據的及時傳輸與存儲。

為實現立體觀測，“微笑”衛星搭載了四套先進的有效載荷，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、極尖區等關鍵區域進行連續X射線成像，精準捕捉“太空笑臉”，助力科研人員掌握磁層全局形態；

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反映磁層活動狀態；

其攜帶的低能離子分析儀負責原位測量衛星周圍的低能離子參數，直觀反映太陽風與磁層的相互作用過程；

其攜帶的數字磁強計用于精準測量三維矢量磁場，結合粒子數據，幫助科研人員還原磁層與太陽風相互作用的物理過程。

“微笑”衛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鍵技術的突破，它們將帶來多重價值。例如：

在科研層面，“微笑”衛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難題，推動空間物理基礎研究取得重大進展，深化人類對近地空間環境的認知；

在應用層面，“微笑”衛星提供的精準觀測數據，將為地磁暴、磁層亞暴等太空天氣的預警工作提供有力支撐，有效保障地面電力系統、通信設施以及太空航天器的安全，同時助力優化太空天氣數值模型，提升人類應對太空天氣災害的能力。

作為人類探索近地空間的“眼睛”和守護地球家園的“哨兵”，“微笑”衛星將讓人類首次完整看清太陽風與磁層相互作用的全局圖景，打破觀測局限，填補認知空白。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、守護地球的重要舉措。期待“微笑”衛星順利升空、穩定運行，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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