中科院空间科学与应用总体部：空间应用系统指挥棒
作者:齐时
时间:2011年09月30日 来源:科学时报
中科院空间科学与应用总体部是载人航天工程八大系统之一的空间应用系统的具体承担部门，担负着空间应用系统的总体论证、总体设计、系统集成测试试验和在轨飞行试验、数据处理、应用及成果转化等工作。
“空间应用系统实现了从项目论证、方案制定、系统集成，到在轨飞行试验全过程的设计、研制和组织实施工作。”
中科院总体部这些年来扮演的角色，空间应用系统总设计师助理、中科院空间科学与应用总体部总体室主任吕从民仅用一句话就概括了出来。但这个语言简练的科学家知道，每一个流程都经历过千锤百炼的考验。
遴选：突出前沿性
空间应用系统由中科院牵头，中科院空间科学与应用总体部具体负责，中科院、教育部、国家海洋局、国家气象局、中国航天科技集团、中国电子科技集团等几十家科研机构和单位参与。在此次交会对接任务中，空间总体部主要负责目标飞行器空间科学与应用实验。
交会对接任务启动后，总体部广泛征集了大量来自中科院、全国高校和其他部委、部门提交的项目建议书。“申报单位非常积极，仅空间科学一个领域就有几百份，再到具体的实验项目那就更多了。”吕从民告诉《科学时报》记者。
遴选工作千头万绪，但标准却非常清晰。“我们主要考虑项目是否前沿，是否是国际热点，是否能产出比较重大的科学成果，以及能否对空间科学技术、国民经济和社会发展产生较大的推动作用。”
此外，还要结合整个飞行器上的资源配置、安装空间、能源供给、数据采集等约束条件。
“应用系统很大的一个特色，就是要把空间科学研究和航天工程两种不同的文化融合在一起，既要保证取得预期的科学成果，又要满足工程研制要求。应用系统采取了创新的技术和管理方法，在规定时间把项目完成，保证空间科学实验的成功。”吕从民告诉《科学时报》记者。
通过大量实验项目的深化论证，中科院总体部确定了在交会对接任务期间安排的空间科学实验的领域以及相关项目。
此次空间应用任务可分为三大领域，分别为地球环境监测、空间科学实验、空间环境监测。具体包括高光谱成像仪、复合胶体晶体实验、轨道大气探测器、带电粒子探测器、电离层扰动探测器等有效载荷。
研制：分阶段分层次开展
应用项目确定后，还要经过科学和工程相结合的总体设计过程，方案确定后，才能进入研制阶段。
“航天工程主要分为方案阶段、初样阶段和正样阶段，每个不同阶段都有不同的测试安排。在测试试验方面，我们的测试试验是分阶段、分层次开展的。”
方案阶段，总体部和各分系统的主要任务是明确技术方案、攻克关键技术。“关键技术的突破决定了我们的任务能否往下顺利推进。”
在初样阶段，工作的重点是要考核产品能否经受得住从发射到在轨运行全过程中的空间环境考验。研究人员主要是通过环境模拟试验，包括力学试验、真空热试验、可靠性试验、寿命试验等方面，来保证飞行器入轨后，有效载荷能够正常地开展工作。
在接下来的正样阶段，环境试验项目在力学、真空热等方面都要按照验收级条件再一一进行确认。这些工作完成后，就正式交付飞行器，进行整器综合测试等之后，在发射场完成最后的测试和检验。
吕从民介绍说，为了完成既定科学目标，他们还会安排一些专项实验，比如科学匹配实验，在地面按照天上流程进行模拟，保证实验项目的参数设置；对地球环境科学载荷，还会安排一些热光学试验、辐射和光谱定标、成像实验等，以验证各项性能指标及其稳定性。
“当然，目标飞行器发射前，还要做好飞行试验的方案，通过飞行程序的安排，保证每一个有效载荷能够在规定的条件下完成实验，取得相应成果。”
地面支持：两大中心保障
科研数据是科学家的“命根子”，而天宫一号从空间发回的数据，对中国的科研人来说，是应用试验结果，更是极为珍贵的资源。“空间应用系统是一个天地的大系统。”吕从民说，“天上的系统就是天宫一号的有效载荷；在地面，我们还有两大中心，保障数据获取和处理过程的安全通畅，为飞行器安全飞行提供空间环境预报保障。”
有效载荷应用中心负责数据的接收和预处理，并对有效载荷进行运行控制。数据经过预处理后，会发布给相应的科学家或用户。
例如，高光谱成像仪在轨运行期间获得的数据主要用于地球环境的监测，用户包括国土资源部，住建部，国家海洋局，中国林业科学研究院，中科院遥感所、对地观测与数字地球科学中心、青藏高原研究所、寒区旱区环境与工程研究所等。
空间环境预报中心负责进行空间环境的预报和预警，在工程设计阶段，该中心要做中长期的监测和预报；在任务阶段，要预警近期轨道上可能发生的大的空间环境变化，比如太阳耀斑等，并提出合理的规避建议。
“此次安装在天宫一号上的空间环境探测装置，能够对载人航天轨道上的质子、电子、辐射环境等方面获取实时数据，下行至有效载荷应用中心之后，再送到空间环境预报中心，预报中心就能更加准确地预报轨道环境，为交会对接任务服务。”吕从民最后说。
