中国: 地球科技项目计划

1. 中国: 地球科技项目计划

(夸父计划、子午工程、双星计划、嫦娥工程、大陆科学钻探工程……)
·夸父计划
夸父计划是中国的一个太阳监测卫星计划，又称为 “空间风暴、极光和空间天气”探测计划，计划得名于中国神话中的夸父。由于 2012 年将是一个太阳活动高峰年，2012 年至 2014 年太阳活动将会很强烈，因此，夸父计划三颗卫星可能在这个时间内发射，如果按期实施，该计划将是世界上唯一一个系统的日地空间探测计划。
夸父计划由三颗卫星组成，其中 A 星设置在距地球 150 万千米的日地连线上，用来全天候监测太阳活动的发生及其伴生现象。另两颗卫星 B1 和 B2 在地球极轨大椭圆轨道上飞行，用来监测太阳活动导致的地球近地空间环境的变化。
2007 年 10 月 24 日，中国绕月探测卫星嫦娥一号卫星成功发射，举国欢庆，让国际社会对中国的深空探测能力惊叹不已。也为夸父计划再发射、测控等方面奠定了极好的基础。
夸父计划的科学目标是观测空间天气事件从太阳到地球的整体连续变化现象，揭示控制日地空间系统的基本物理过程，提高空间天气灾害预报的准确度，服务航天通讯等高科技活动。太阳扰动会导致卫星失灵，影响航天员安全，对地面各种通讯设备形成干扰。夸父计划能帮助人类对太阳活动进行预测预报，采取相应的防护措施。
届时，夸父计划将与其他空间计划一起进入以探测日地空间整体行为为标志的空间探测新纪元，初期飞行时间为 2 ～3 年。
·子午工程
为进一步提高对空间天气状况的认知水平，中国空间科学领域的首个重大基础设施———东半球空间环境地基综合监测子午链，即子午工程 2008 年正式启动。2009 年 7 月 31 日，子午工程进入部分试运行状态。整个工程预计将于 2010 年 12 月 31 日前完成预验收。
子午工程沿东经 120°子午线附近，利用北起漠河、经北京、武汉，南至海南并延伸到南极中山站，以及东起上海、经武汉、成都、西至拉萨的沿北纬 30°纬度线附近现有的 15 个监测台站，建成一个以链为主、链网结合的，运用地磁 (电) 、无线电、光学和探空火箭等多种手段，连续监测地球表面 20 ～ 30 千米以上到几百千米的中高层大气、电离层和磁层，以及十几个地球半径以外的行星际空间环境中的地磁场、电场、中高层大气的风场、密度、温度和成分，电离层、磁层和行星际空间中的有关参数，联合运作的大型空间环境地基监测系统。
子午工程由中国科学院牵头，教育部、信息产业部、中国地震局、国家海洋局、中国气象局等共同建设，空间科学与应用研究中心为项目法人，牵头负责具体建设工作。
子午工程计划在 3 年内完成建设，将建成空间环境监测、数据与通信、研究与预报三大系统:
(1) 空间环境监测系统。系统由地磁 (电) 分系统、无线电分系统、光学分系统和探空火箭综合监测分系统构成，用于监测我国境内东经 120°子午链和北纬 30°纬度线上空的空间环境。
(2) 数据与通信系统。系统由通信网络分系统和数据库分系统构成。系统以大型专用数据库为核心，以面向科学数据和事务管理的计算机系统为主体设施，利用公用或相关业务部门的专用通信网络作为信息主通道，配以连接子午工程台站到主干网的子午工程专用的子网，是一个面向用户的、可实现国际数据交换的科学支撑平台。
(3) 研究与预报系统。本系统由科学运行分系统、研究建模分系统和预报服务分系统构成。科学运行分系统包括科学运行办公室、国际合作办公室、多功能演示厅、学术活动厅; 研究建模分系统包括研究与建模虚拟平台 (研究平台、建模平台) 和专用高性能计算平台; 预报服务分系统包括民用预报服务平台等。
·双星计划
“地球空间双星探测计划”是我国第一次以自己提出的空间探测计划进行国际合作的项目，是国家民用航天 “十五”计划中设立的重点科学探测卫星计划，是国家第一次以明确的空间科学问题列入的卫星型号。中国科学院是卫星的用户单位，工程代号为 “TC—1，TC—2”。2001 年 7 月 9 日，中国航天局与欧洲太空局正式签署了双星计划合作协议。欧洲太空局方面提供 8 台代表当今水平的空间探测仪器，并在卫星研制过程中的一些关键技术问题上提供帮助。
双星计划包括两颗卫星，即近地赤道区卫星和极区卫星，运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的近地磁层活动区。这两颗卫星相互配合，形成了独立的具有创新和特色的地球空间探测计划。双星计划与欧洲太空局的 Cluster 相配合，将构成人类历史上第一次使用相同或相似的探测器对地球空间进行 “六点”探测，研究地球磁层整体变化规律和爆发事件的机理。2003 年12月 30 日和 2004 年 7 月 25 日分别完成两颗星的发射，卫星相继进入运行阶段。星上仪器正常工作，已获取的探测数据达 16. 4G，发表了与双星计划相关的学术论文 65 篇 (主要是前期预测和理论准备工作) ，其中 SCI 论文 33 篇，在国际会议上报告 7 次。对双星计划探测数据的分析、理论研究和数值模拟工作正在紧锣密鼓地进行，已取得了一批初步的新结果。
双星计划的主要科学任务是通过对地球空间电磁场和带电粒子的探测，获取可靠的科学数据，在研究中取得新的发现和获得突破性的理论研究成果。
·嫦娥工程
发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球，开发月球资源，建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，月球上特有的矿产和能源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。中国探月是我国自主对月球的探索和观察，又叫做嫦娥工程。国务院正式批准绕月探测工程立项后，绕月探测工程领导小组将工程命名为 “嫦娥工程”、将第一颗绕月卫星命名为 “嫦娥一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。
经过 10 年的酝酿，最终确定我国整个探月工程分为 “绕”、“落”、“回”3 个阶段。
第一步为 “绕”，即发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现月球探测卫星绕月飞行，通过遥感探测，获取月球表面三维影像，探测月球表面有用元素含量和物质类型，探测月壤特性，并在月球探测卫星奔月飞行过程中探测地月空间环境。第一颗月球探测卫星 “嫦娥一号”已于 2007 年 10月 24 日发射。
第二步为 “落”，时间定为 2007 年至 2010 年。即发射月球软着陆器，突破地外天体的着陆技术，并携带月球巡视勘察器，进行月球软着陆和自动巡视勘测，探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石的化学与矿物成分和月表的环境，进行月岩的现场探测和采样分析，进行日 － 地 － 月空间环境监测与月基天文观测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。
第三步为 “回”，时间定在 2011 年至 2020 年。即发射月球软着陆器，突破自地球外天体返回地球的技术，进行月球样品自动取样并返回地球，在地球上对取样进行分析研究，深化对地月系统的起源和演化的认识。目标是月面巡视勘察与采样返回。
·大陆科学钻探工程
中国 “九五”国家重大科学工程项目，1997 年 6 月获国家科技领导小组批准，1999 年 9 月 27 日获国家计划委员会 (现为国家发展和改革委员会) 批准。2007 年 12 月 17 日通过国家发展和改革委员会与国土资源部组织的验收。项目由国土资源部负责组织，具体实施任务由中国地质调查局所属中国大陆科学钻探工程中心承担。
中国大陆科学钻探工程是继前苏联和德国之后第三个超过5000 米的科学深钻，也是全世界穿过造山带最深部位的科学深钻，该工程建成了亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地，也是亚洲第一个大陆科学钻探和地球物理遥测数据信息库，亚洲第一个研究地幔物质的标本岩心馆和配套实验室，使我国超高压变质带和地幔物质研究达到国际领先水平。
上天、入地、下海是人类向自然界挑战的三大壮举。被称为伸入地球内部 “望远镜”的大陆科学钻探是带动 21 世纪地球科学和相关工程技术发展的大科学工程，同时也是解决人类社会所面临的资源、灾害和环境等问题的重要基础研究课题之一，具有划时代的意义。中国大陆科学钻探工程的胜利完工，标志着中国宏伟的 “入地”计划的开始，也预示着中国从地学大国向地学强国迈出了新的步伐。
目前，开始进行的 “汶川地震断裂带科学钻探”的实施是中国大陆科学钻探整合计划的新的起点，是我国第一次围绕大地震的主题进行的科学钻探，也是世界上回应大地震实施科学钻探最快 (大地震后 178 天) 的一次科学行为，是极为珍贵的一次机遇。汶川地震断裂带科学钻探工程 (WFSD) 首钻已于2008 年11月 6 日启动，井位设在四川省都江堰市虹口乡。汶川地震断裂带科学钻探工程 (WFSD) 计划在汶川大地震和复发微地震的源区———龙门山 “映秀、北川”断裂及龙门山前缘灌县、安县断裂带先后实施数口中—浅科学群钻 (800 ～ 3000 米) 。对钻探的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观测、测试和研究。
WFSD 将采用一系列先进的观测和分析手段，开展地质构造、地震地质、岩石力学、化学物理、地震物理、流体作用和流变学等多学科研究。对大地震和复发微地震的源区进行直接取样，通过多学科观测和测试，揭示控制断裂作用及地震发生的物理和化学作用，为未来地震的监测、预报或预警提供最基础的数据。
·空间天气灾害
太阳风、宇宙线、强磁暴发生突变高异常现象，引起的 “空间天气灾害”，其破坏后果已经不可轻视。一是导致卫星和飞行器放电或击穿，并对宇航员造成伤害; 二是引起电离层变化，导致无线电中短波通信受阻或中断以及对空中遥感设备、雷达观测产生负面影响; 三是对地面供电网络产生严重失衡甚至烧毁; 四是影响地下油气管路的安全，造成损失; 五是影响 GPS 导航定位精确度下降甚至失灵; 六是对臭氧层和底层大气环流造成影响而使天气受到扰动……
例如，1989 年 3 月 6 ～19 日受太阳风暴高能粒子和强辐射轰击地球，很多卫星发生异常甚至报废，全球无线电系统受到干扰或者中断，轮船和飞机导航系统受到干扰或者失灵。加拿大的一个巨大电力系统毁坏，许多居民小区停电达 9 小时甚至更长时间，这引起了国际社会的震惊。此类事例连连发生，必然引起了人类对于空间灾害天气的关注。
世界地球日 (每年 4 月 22 日)
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世界环境日 (每年 6 月 5 日)
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世界水日 (每年 3 月 22 日)
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世界气象日 (每年 3 月 23 日)
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国际减轻自然灾害日(每年 10 月第二个星期三)
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世界森林日 (每年 3 月 21 日)
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世界防治荒漠化和干旱日(每年 6 月 17 日)
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世界湿地日 (每年 2 月 2 日)
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国际生物多样性日 (每年 5 月 22 日)
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国际保护臭氧层日 (每年 9 月 16 日)
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全国土地日 (每年 6 月 25 日)
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全国防灾减灾日 (每年 5 月 12 日)
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中国植树节 (每年 3 月 12 日)
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全国科技周 (每年 5 月第三周)
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中国水周(每年3 月22 日 ～3 月28 日)
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世界自然基金徽标
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国际绿色环保标志
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全球环保标志
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绿色和平环保标志
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中国环保标志
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中国环境标志
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北京奥运会环保标志
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科普活动宣传 1
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科普活动宣传 2
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科普活动宣传 3
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空间物理宣传 1
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空间物理宣传 2
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空间物理宣传 3
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