中欧"微笑"卫星正式上岗！全球首次拍下44小时极光全景，还发现了16万光年外的"星爆残骸

作者：不详更新时间：2026/10/3 10:17:41

引子：给太阳风撞地球拍一部"全景电影"

太阳每天都在"吹风"。

数以百万吨计的带电粒子——质子、电子、氦核——以每秒300到800公里的速度，从太阳日冕层喷发而出，横扫整个太阳系。这就是太阳风。

当这股"宇宙飓风"撞上地球磁场，会发生什么？

答案是：一场极其复杂的太空物理秀。粒子被磁场捕获、加速、反弹、沉降，在南北两极点燃绚烂的极光，引发磁暴和亚暴，甚至可能瘫痪卫星、干扰通信、影响导航、击穿电网。

这就是空间天气。

长期以来，科学家研究空间天气有个痛点——看得不全。要么只能在地面上盯着极光那一小块，要么派卫星飞到磁层里做"点测量"。就像你想了解一场台风，却只能用雨量计在一个点上测雨——你知道正在下雨，但不知道台风长什么样、往哪走、有多强。

现在，一颗叫"微笑"的卫星，试图改变这一切。

它要给太阳风与地球磁层的相互作用，拍一部全景电影。

图源说明：网络素材图，仅供参考排版示意

一、四台仪器，四项全球首次

2026年9月30日，中欧联合研制的"微笑"卫星（SMILE，全称太阳风-磁层相互作用全景成像卫星）顺利通过在轨测试评审，正式转入科学运行阶段。

同一天，中欧双方发布了卫星四台科学载荷的首批在轨观测图像和探测数据。

成果很硬：四项都是国际首次。

让我们一台一台来看。

1. UVI紫外极光成像仪：最长连续44小时的"极光直播"

极光，是太阳风与地球磁层相互作用最直观的"可视化窗口"。太阳输送到地球周边的物质和能量如何流动、变化，都会通过极光的形态展现出来。

过去的极光观测卫星，要么视角有限，要么时间分辨率不够——你只能看到极光的"快照"，而不是完整的"电影"。

"微笑"卫星搭载的紫外极光成像仪（UVI）彻底改变了这一点：

国际首次获取不间断北半球极光全景及精细结构影像
最长连续观测时间达44小时
最高时间分辨率达5秒——相当于每秒0.2帧的"太空摄像机"

它就像一台悬在12万公里高空的"极光全景相机"，能连续近两天不中断地拍摄北半球极光卵的全貌，连极光的细微结构都看得清清楚楚。

科学家可以通过这些图像，看清能量如何从太阳风沉积到磁层，空间等离子体如何运动——这些都是空间天气研究的核心问题。

2. SXI软X射线成像仪：把"看不见"的磁层边界拍成照片

如果说UVI看的是"结果"（极光），那SXI看的就是"前线"（磁层顶）。

磁层顶是地球磁场的最外层边界，太阳风在这里撞上磁场，就像水流撞上礁石。但这个边界本身不发光、不反射，以前几乎是"看不见"的。

不过，科学家发现：当太阳风中的重离子（比如氧离子）与地球磁层外的中性氢原子碰撞时，会发生电荷交换，释放出软X射线。

也就是说，磁层顶虽然看不见，但它会发出X射线的"光"。

"微笑"卫星的软X射线成像仪（SXI）就是专门来捕捉这种光的：

国际首台对地星载软X射线成像仪
"微笑"卫星因此成为首个对地球磁场进行详细且长时间X射线观测的航天器

首批发布的SXI首图拍的不是地球，而是大约16万光年外大麦哲伦星云中的超新星遗迹N132D——一颗百万度高温的恒星爆炸残骸，发出明亮的X射线光芒。这相当于SXI的"试镜照"。

进入科学运行阶段后，它的镜头将转向地球，对准真正的主战场：磁层顶。

3. MAG磁强计：分辨率0.1纳特斯拉，捕捉太阳风的"呼吸"

如果说两台成像仪是"眼睛"，那另外两台原位探测仪器就是"手"——亲自到现场去测量。

磁强计（MAG）负责测量磁场：

国际首次获得地球极高轨高分辨率磁场数据
分辨率优于0.1纳特斯拉（nT）——要知道，地球表面的磁场大约是5万纳特斯拉，0.1 nT相当于能感知到磁场十万分之二的微弱变化
已穿越弓激波，实测到太阳风磁场被压缩、磁鞘区磁场强烈波动的完整过程

这些数据和国际公认的多源综合太阳风数据集（OMNIweb）比对完全一致，说明测量精度过硬。

4. LIA低能离子分析仪：看清粒子的"来龙去脉"

低能离子分析仪（LIA）则负责"数粒子"：

国际首次获得地球极高轨高分辨率离子数据
能精测量离子的能量、方向和通量分布
能量范围覆盖10eV到25keV
方向分辨率达到24方位角×16俯仰角——相当于能告诉你每一颗离子从哪个方向来、带着多少能量

这些数据是研究太阳风-磁层相互作用的关键"输入参数"。

图源说明：网络素材图，仅供参考排版示意

二、"微笑"的轨道有多特别？12万公里的大椭圆

为什么"微笑"能完成这些"首次"？很大一个原因在于它的轨道。

"微笑"卫星的轨道非常独特：一个巨大的椭圆——

近地点：5120公里
远地点：12.09万公里

12万公里是什么概念？差不多是地月距离的三分之一。

这样的轨道有三个关键优势：

第一，视野够大。卫星飞到远地点附近时，距离地球足够远，可以一次性拍下整个磁层顶、极尖区和极光卵的全景。这就像你要拍一栋楼的全貌，得退到街对面去拍一样——贴得太近反而拍不全。

第二，能穿越关键区域。卫星沿椭圆轨道来回穿梭时，会依次穿越太阳风、弓激波、磁鞘、磁层顶、极尖区等几乎所有重要的空间物理边界区域。MAG和LIA两台原位探测仪器就能沿途"采样"，获取不同区域的第一手数据。

第三，时间够长。由于轨道很大，卫星在远地点附近能停留很长时间，对极光进行44小时不间断观测就是这么实现的。

2026年5月19日，"微笑"卫星从法属圭亚那库鲁航天中心由织女星-C火箭发射升空；经过约一个月的变轨操作，于6月20日抵达预定科学轨道。四个多月的在轨测试表明，所有设备工作正常，性能符合预期。

图源说明：网络素材图，仅供参考排版示意

三、为什么空间天气研究需要"全景成像"？

你可能会问：过去的卫星不也在研究空间天气吗？"微笑"的区别到底在哪？

答案是：过去的研究更多是"盲人摸象"，现在我们终于能看到整头大象了。

举个例子：一次磁暴亚暴发生时——

地面极光观测站能看到极光突然变亮、变活跃
磁层中的卫星可能测到磁场突然扰动
另一颗卫星可能测到粒子通量突然增加

但这些观测往往不是同时的、也不是同一个位置的。科学家只能靠拼图，去推测整个过程是怎么发生的。

"微笑"卫星不一样。它同时做三件事：

用SXI看磁层顶的整体形态变化（前线在哪、怎么动）
用UVI看极光卵的动态演化（能量怎么沉积、极光怎么变）
用MAG和LIA在现场测太阳风和磁鞘的参数（来的是什么、有多强）

三台"眼睛"加两台"手"同步工作，相当于第一次有人拿着一台全景摄像机，从头到尾拍下了太阳风撞上地球磁场、能量一路传递到极光的完整过程。

这就是所谓的首次全景成像观测。

这个"首次"的分量有多重？王赤院士——"微笑"卫星中方首席科学家、中科院国家空间科学中心主任——说得很直白：过去空间天气研究常受限于"看得不全"或"测得不细"。

"微笑"试图同时解决这两个问题。

四、中欧航天合作的新里程碑

"微笑"卫星的另一个重要身份，是中欧空间科学合作的旗舰项目。

这颗卫星由中国科学院（CAS）与欧洲空间局（ESA）联合研制，双方分工非常清晰：

中方负责卫星平台（中科院微小卫星创新研究院研制）、遥测遥控、地面支撑系统、科学应用系统，以及UVI、LIA、MAG三台载荷
欧方负责载荷舱（空中客车研制）、SXI软X射线成像仪、运载火箭（织女星-C）、发射场（库鲁）和主动段测控

这是继2003年 "双星计划" 之后，中欧主导联合开展的又一大型空间科学探测国际合作项目，也是双方科学家开展任务级全方位深度合作的新里程碑。

同时，它还是中国科学院空间科学战略性先导科技专项（二期）的收官之作。

从双星计划到"微笑"，二十多年间，中欧在空间科学领域的合作从"各出一颗卫星"的协作模式，升级到了"任务级、全流程、深度融合"的模式。

结语：太空里的"天气预报站"已经上岗

"微笑"卫星转入科学运行阶段，意味着什么？

意味着人类第一次拥有了一台能"全景直播"太阳风与地球磁层相互作用的太空观测站。

未来，它将持续凝视地球磁层的每一次"呼吸"、极光的每一次闪烁、太阳风的每一次"冲击"。这些数据不仅能帮助科学家理解空间物理的基本规律，更有可能在不远的将来，让我们像预报地面天气一样预报空间天气——

提前预警磁暴的到来，保护卫星、保护电网、保护导航，守护我们日益依赖的太空基础设施。

那颗在12万公里高空微笑着俯瞰地球的卫星，正在为人类打开一扇全新的窗户。

窗外，是太阳与地球的永恒对话。

【参考资料】

中国科学院国家空间科学中心：《"微笑"卫星转入科学运行阶段，首批在轨科学观测图像及探测数据发布》
科技日报：《"微笑"卫星首批观测图像发布》
央视新闻：《"微笑"卫星完成"试用期" 发布首批太空观测图像和数据》
新华社：《"微笑"卫星转入科学运行阶段》
论文/数据：SMILE Mission, CAS & ESA, 2026年9月30日发布
Scientific American: "Satellite images reveal ethereal auroral storm raging above the North Pole"

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引子：给太阳风撞地球拍一部"全景电影"

一、四台仪器，四项全球首次

1. UVI紫外极光成像仪：最长连续44小时的"极光直播"

2. SXI软X射线成像仪：把"看不见"的磁层边界拍成照片

3. MAG磁强计：分辨率0.1纳特斯拉，捕捉太阳风的"呼吸"

4. LIA低能离子分析仪：看清粒子的"来龙去脉"

二、"微笑"的轨道有多特别？12万公里的大椭圆

三、为什么空间天气研究需要"全景成像"？

四、中欧航天合作的新里程碑

结语：太空里的"天气预报站"已经上岗

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