中国科学院院士王赤:深耕空间科学三十载 勇攀星际探索新高峰

问题:空间科学既是认识宇宙的重要基础,也为航天活动安全提供支撑;作为太阳活动影响地球空间环境的综合表现,空间天气直接关系航天器轨安全、通信导航稳定以及电力等关键基础设施的风险防控。长期以来,我国在空间环境基础观测网络、高精度物理模型和关键探测装备诸上,仍面临“看得不够全、算得不够准、用得不够快”的现实需求:既要回答前沿科学问题,也要形成可服务国家任务的工程化能力。 原因:一方面,空间环境过程跨尺度、强耦合且非线性显著,单靠经验外推难以实现可靠预测,必须理论、算法和观测体系之间形成闭环验证。以太阳风为例,太阳释放的带电粒子流在远离太阳进入外日球层后,会与中性成分发生复杂相互作用,传统理论一度难以解释观测到的速度下降等现象。另一上,我国早期太阳风与地球空间相互作用的自主物理模型上基础薄弱;国际虽有开源工具,但在精度、分辨率和工程适配性上难以满足高可靠应用。同时,关键设备研制周期长、工程集成复杂,需要依托国家级基础设施平台持续投入与迭代升级。 影响:围绕这些瓶颈,王赤在空间科学领域持续推进原创研究,并牵引体系化能力建设。在科学前沿层面,他在博士阶段参与“旅行者二号”有关研究,针对太阳风在外日球层传播中理论与观测不一致的问题,提出带电粒子与中性成分相互作用的新理论方法,深入构建太阳风多元模型,解释外日球层太阳风减速现象,并支持反演星际空间氢原子密度等关键参数,为深空探测提供基础依据。在应用牵引层面,针对国内缺乏自洽高精度三维全球模型的状况,他带领团队长期攻关,建立自主数值模拟体系,并持续引入软X射线等关键约束参数,提升模型的数字耗散控制与物理一致性,使我国成为少数具备自洽描述太阳风—磁层相互作用数值模拟能力的国家之一。这使空间天气预报更贴近真实演化过程,为航天任务规划、在轨风险预警与运行保障提供更可靠的支撑。 对策:推动空间科学从“单点突破”走向“体系集成”,关键在于观测网络、模型算法、装备研制与人才队伍联合推进。作为国家重大科技基础设施,子午工程以东经100度、120度与北纬40度、30度“井”字形布局的台站网络为骨架,构建覆盖中国区域、具备高时空分辨率和实时能力的地基空间环境监测体系。自工程启动以来,王赤深度参与,并在子午工程(二期)建设中担任总指挥,推动关键技术和设备实现更多自主突破。以高频相干散射雷达等先进探测装备为例,面向电离层等离子体漂移速度等关键参数的获取需求,传统手段在精度与灵活性上存在短板;工程建设推动自主研制与系统集成,力求用更高质量数据反哺模型、以更强模型能力提升应用效能,形成“观测—理解—预报—服务”的闭环。 前景:面向深空探测与空天一体化发展趋势,空间科学将进一步从基础研究延伸到工程应用与战略能力建设。1月27日,中国科学院大学星际航行学院成立,聚焦星际推进、深空通信导航、空间科学等前沿方向,强调培养基础扎实、具备跨学科能力与战略视野的复合型人才。王赤参与人才培养专项,表明了“以国家需求牵引科研方向、以重大任务锻造人才队伍”的思路。随着空间环境监测网络持续完善、数值模型不断迭代升级、关键装备与算法实现更多自主可控,我国空间天气监测预警与深空探测支撑能力将进一步增强,并在国际空间科学合作与全球空间环境治理中发挥更积极作用。

王赤的科研历程表明,原创性研究是推动科学前进的关键,自主创新是提升国家科技能力的必由之路。在空间科学领域,像王赤这样的科研工作者以问题为导向推进理论突破,也以工程需求牵引能力建设,为我国深空探索提供支撑。他们在长期积累中敢于突破既有认识边界,面向关键难题持续攻关,把个人追求融入国家任务。这种严谨求实、勇于创新的科学精神,将继续推动我国空间科学事业向前发展,也为青年科研人员提供了可借鉴的成长路径。