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編者按

11月24日，我國空間環(huán)境和空間碎片防護(hù)領(lǐng)域的重要開創(chuàng)者和奠基人都亨逝世，享年90歲。他畢生從事并推動(dòng)我國航天事業(yè)的發(fā)展，在我國“東方紅一號(hào)”第一顆人造地球衛(wèi)星、載人航天工程任務(wù)中作出了重要貢獻(xiàn)。讓我們一同展開這位科學(xué)家的生命長卷，重溫他的科學(xué)人生。

都亨

（中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心供圖）

在常人看來，我們頭頂?shù)奶?，浩渺無邊又神秘莫測。

而在都亨眼中，太空，尤其是近地空間，神秘莫測的背后處處都藏著風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在，這些風(fēng)險(xiǎn)都已被一一具化。中性氣體、等離子體、高能帶電粒子、地球磁場、流星體，還有空間碎片，以上種種組合起來就構(gòu)成了地球外的空間環(huán)境。

護(hù)“東方紅一號(hào)”遨游太空

新中國成立后，國家建設(shè)急需資源。在毛主席發(fā)出“開發(fā)礦業(yè)”的號(hào)召后，全國掀起地質(zhì)工作的熱潮。于是，青年都亨在報(bào)考大學(xué)時(shí)便選擇了地質(zhì)專業(yè)，結(jié)果因在體檢時(shí)檢查出色盲而被迫放棄。1954年，都亨考入北京大學(xué)物理系，在大三時(shí)轉(zhuǎn)入地球物理專業(yè)。

1957年10月，蘇聯(lián)成功發(fā)射世界上第一顆人造地球衛(wèi)星。時(shí)任中國科學(xué)院地球物理研究所所長的趙九章敏銳地意識(shí)到一個(gè)新興學(xué)科——空間物理研究將要興起。他一方面將地球物理、大氣物理拓展到宇宙空間，創(chuàng)立空間物理學(xué)科；另一方面極力推動(dòng)恢復(fù)研究生制度，從北京大學(xué)挑選學(xué)生，都亨和其他幾位同學(xué)被選中。都亨的專業(yè)也從“地下”（地震專業(yè)）轉(zhuǎn)向“太空”（空間物理）。

作為趙九章的弟子，都亨的研究方向是磁暴理論。1965年，都亨進(jìn)入中國科學(xué)院地球物理研究所二部（中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心前身）磁暴組。但是最初的工作和衛(wèi)星無關(guān)，都亨意外地與“兩彈一星”工程結(jié)下了不解之緣——被趙九章安排研究爆炸的高空物理現(xiàn)象。這一安排背后蘊(yùn)含著深遠(yuǎn)的考量。核爆炸以后，會(huì)產(chǎn)生人工輻射帶，對(duì)航天器造成嚴(yán)重威脅，發(fā)出的電磁脈沖可能損壞數(shù)千公里以外的電子系統(tǒng)。

時(shí)間到了1966年，在我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”緊張研制的過程中，趙九章注意到太陽宇宙線和地球輻射帶可能會(huì)對(duì)衛(wèi)星造成破壞性影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)研制中考慮輻射防護(hù)的問題。

當(dāng)時(shí)，國際上還沒有衛(wèi)星輻射防護(hù)的先例，“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星可以說是世界上最早考慮輻射帶防護(hù)的衛(wèi)星之一。

在都亨的主導(dǎo)下，研究團(tuán)隊(duì)通過搜集國外科學(xué)文獻(xiàn)上公布的簡單圖表，利用相關(guān)原理，還原“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)將會(huì)遇到的輻射帶中高能帶電粒子的強(qiáng)度，供衛(wèi)星設(shè)計(jì)使用。即便計(jì)算工作無比繁雜，能用的只有手搖計(jì)算機(jī)、計(jì)算尺、輔助圖標(biāo)等原始計(jì)算工具，歷時(shí)數(shù)月，這項(xiàng)工作還是被他們團(tuán)隊(duì)完成了。

開啟“紅色預(yù)報(bào)員”征途

1972年，我國航天事業(yè)的奠基人錢學(xué)森認(rèn)識(shí)到，空間環(huán)境的變化將是航天事業(yè)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)，要求空間環(huán)境科學(xué)工作者能夠預(yù)報(bào)太陽活動(dòng)和空間環(huán)境的擾動(dòng)，并形象地把做這項(xiàng)工作的人稱為“紅色預(yù)報(bào)員”。

直到1986年，空間環(huán)境研究才迎來發(fā)展的契機(jī)。在都亨等人的一再呼吁與爭取下，“863”計(jì)劃（國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃）航天領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)設(shè)立了“空間站外環(huán)境和空間物理研究專題”，由都亨牽頭負(fù)責(zé)進(jìn)行論證。而在此前一年，都亨以訪問學(xué)者的身份奔赴美國?？吹絿鈱?duì)空間環(huán)境的重視后，他堅(jiān)定了研究空間環(huán)境的決心。

1989年3月，《空間站外環(huán)境和空間物理概念研究報(bào)告》完成，成為我國第一份空間環(huán)境研究的頂層設(shè)計(jì)報(bào)告。

在短短幾年內(nèi)，“863”計(jì)劃還連續(xù)支持了“大氣一號(hào)”和“實(shí)踐四號(hào)”衛(wèi)星的研制和發(fā)射，有力支持了空間環(huán)境模式研究。在載人航天工程中，都亨推動(dòng)建立了空間環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報(bào)分系統(tǒng)。

1991年，由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心提出的科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃建議成功立項(xiàng)，正式被命名為“實(shí)踐四號(hào)”。都亨是“實(shí)踐四號(hào)”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。

1994年2月8日，“實(shí)踐四號(hào)”衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。衛(wèi)星在軌運(yùn)行的探測結(jié)果在國內(nèi)首次證實(shí)，近地空間帶電粒子會(huì)對(duì)航天器的正常工作造成十分嚴(yán)重的影響，必須給予足夠重視。實(shí)踐同樣證實(shí)，只要采取必要的措施，空間環(huán)境效應(yīng)是可以抑制的；在出現(xiàn)故障時(shí)，只要有預(yù)防措施也是可以補(bǔ)救的。

在“863”計(jì)劃論證中，都亨率先將空間碎片列為專題研究方向，開創(chuàng)了先河。

為神舟一號(hào)避開“流星雨”

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展，空間環(huán)境日益受到重視。當(dāng)載人航天工程還在方案論證階段時(shí)，空間環(huán)境就被列為安全保障的重要條件之一。

1999年11月18日，是神舟一號(hào)飛船原定的發(fā)射日子。預(yù)報(bào)中心的專家在搜尋資料時(shí)看到國外多次報(bào)道說，11月太空可能出現(xiàn)“流星雨”。同時(shí)，國際空間站的發(fā)射時(shí)間被推遲，美國國防部隨后也為其間諜衛(wèi)星發(fā)出了采取應(yīng)急規(guī)避措施的指令。這些信息引起都亨和團(tuán)隊(duì)的高度警覺。他們加班加點(diǎn)，對(duì)所有能找到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

結(jié)果很快就出來了：11月18日，神舟一號(hào)飛船的發(fā)射窗口正好在獅子座“流星雨”的時(shí)段內(nèi)。而且，還有可能發(fā)生“流星暴”。如果推遲24小時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)降到6%；推遲48小時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)就降到1%以下。

信息上報(bào)以后，載人航天工程指揮部馬上召開緊急會(huì)議。會(huì)議決定，神舟一號(hào)飛船的發(fā)射時(shí)間往后推遲兩天。

1999年11月20日早晨6時(shí)30分，搭載著神舟一號(hào)飛船的長征二號(hào)F火箭拔地而起，扶搖直上，吹響了中國載人航天飛行試驗(yàn)的號(hào)角。

神舟一號(hào)飛船示意圖

確定神舟五號(hào)發(fā)射窗口

2000年，原國防科工委高瞻遠(yuǎn)矚，設(shè)立了“空間碎片行動(dòng)計(jì)劃專項(xiàng)”。正是在這一年，都亨以高屋建瓴的視角，牽頭制定《2000-2005年空間碎片行動(dòng)計(jì)劃》，為我國空間碎片研究搭建起系統(tǒng)性、前瞻性的發(fā)展框架。

2003年，中國第一艘載人飛船神舟五號(hào)發(fā)射前不久，某國大使館發(fā)來照會(huì)稱，愿意幫助中國測算飛船被空間碎片撞擊的風(fēng)險(xiǎn)，選擇安全的發(fā)射時(shí)刻。

空間碎片是人類遺留在空間的廢棄物。由于它們的平均相對(duì)速度達(dá)到每秒10千米，其動(dòng)能相當(dāng)于同等質(zhì)量TNT（一種常見的烈性炸藥，全稱為三硝基甲苯）爆炸時(shí)釋放能量的24倍，具有極大的破壞力，使航天器受到嚴(yán)重威脅。

“我們國家一直強(qiáng)調(diào)‘神舟’的各個(gè)環(huán)節(jié)都要自力更生?！倍己嗾f，“在這個(gè)最后的環(huán)節(jié)里，我們還是要依靠自己?！?/p>

這是一項(xiàng)工作量異常龐大的工作。當(dāng)時(shí)世界公認(rèn)數(shù)據(jù)表明，能對(duì)航天器構(gòu)成嚴(yán)重威脅的太空碎片超過9300個(gè)。而神舟五號(hào)在太空中飛行的時(shí)間是近24個(gè)小時(shí)——8萬多秒。都亨和團(tuán)隊(duì)需要算出每一個(gè)碎片的軌道，要保證每一秒，飛船與碎片都不會(huì)相遇。但只用了3天時(shí)間，神舟五號(hào)載人飛船的發(fā)射窗口就被確定下來。

2003年10月15日，神舟五號(hào)載人飛船成功發(fā)射。68歲的都亨沒有待在監(jiān)控室，盡管這里的大屏幕上，可以直觀地看到太空碎片與飛船的距離。他在自己的辦公室里靜靜地玩了一會(huì)“接龍”游戲?！斑@是我消除緊張的方法?！彼f，“游戲可以讓人進(jìn)入一種似想非想的狀態(tài)?！?/p>

2005年，都亨提出的空間碎片三大工程發(fā)展目標(biāo)，成為具有里程碑意義的核心綱領(lǐng)。

都亨曾對(duì)年輕人說：“你要主動(dòng)去為航天員服務(wù)，為他著想，心甘情愿地為他去做事。你是一個(gè)配角，你是保障安全的?！比缃?，這位曾經(jīng)在航天領(lǐng)域默默耕耘、無私奉獻(xiàn)的“配角”，已經(jīng)永遠(yuǎn)地離開了我們，只留下了一方靜謐而堅(jiān)實(shí)的安全。

來源：《科普時(shí)報(bào)》2025-12-05 第08版：科學(xué)人生

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