太阳风—磁层相互作用全景成像卫星

太阳风－磁层相互作用全景成像卫星（微笑卫星）
	SMILE卫星艺术图
所属组织	欧洲空间局、中国科学院
发射时间	预计2026年初
运载火箭	织女星-C
发射地点	圭亞那太空中心
任务时长	3年
官方网站	http://www.mssl.ucl.ac.uk/SMILE/index.html
质量	2,250公斤（4,960磅）
尺寸	4845mm×9822mm×3514mm
功耗	490W
轨道参数
轨道类型	大椭圆轨道
离心率	0.836
倾角	73°

太阳风－磁层相互作用全景成像卫星（英語：Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer），简称SMILE、微笑卫星，是欧洲空间局与中国科学院的一个合作项目。该项目计划发射探测器观测太阳风与地球磁层的相互作用，以及极光的形成^[1]^[2]。SMILE探测器预计将于2026年初发射。^[3]^[4]

命名

项目团队使用计算机模拟了SMILE探测器搭载的软X射线成像仪将要观测到的图像。模拟结果显示，地球的南北两极地区大气与太阳风相互作用形成两个亮点，而太阳风变强时，除两个亮点之外，磁层顶与太阳风相互作用又形成一道弧线，使得整个图像如同地球在微笑一般。因此科学家将项目以首字母缩略词的形式命名为SMILE，意为“微笑”。^[5]

概览

SMILE卫星将首次从整体的尺度观测地球磁层，实现对极光的日侧和夜侧的同时成像。这些成像结果将揭示太阳风与地球磁层、电离层的整体关系，增进科学家对于太阳活动对地球空间天气的影响的了解。

SMILE将搭载的主要有效载荷包括^[5]^[6]^[7]：

软X射线成像仪（SXI）：用于观测太阳风与地球磁层的相互作用。“微笑”的模拟图像即为科学家们预期这一台成像仪将获得的图像。这一台仪器由英国莱斯特大学牵头完成。

紫外极光成像仪（UVI）：用于观测极光，并确定极冠的边界。这一台仪器由中国科学院牵头完成，ESA协助完成。

离子分析仪（LIA）：用于观测太阳风等离子体。这一台仪器由中国科学院牵头完成。

磁强计（MAG）：用于观测磁场。这一台仪器也由中国科学院牵头完成。

预计SMILE探测器将于2026年初发射，使用织女星-C火箭发射至远地点距地球约20倍地球半径（地球平均半径为6,371km）的闪电轨道。项目耗资预计为9200万欧元^[8]。

历史

在双星计划合作成功之后，中国科学院与欧洲空间局决定首次进行联合空间探测项目的遴选工作，并于2015年1月联合征集项目建议书。2015年4月，双方组成的专家评议委员会上，由伦敦大学学院和中国科学院国家空间科学中心联合提出的SMILE项目从13个应征方案中脱颖而出^[1]^[9]。6月至11月SMILE将进行进一步的前期工作，11月将决定是否批准这一计划。^[6]

2015年6月-11月：SMILE任务进入概念研究的初始阶段，2015年11月欧洲空间局科学计划委员会最终批准该任务。

2015年12月18日：公布有效载荷需求信息（RFI）。目的是收集潜在供应商信息，以评估在已表明对任务有意愿的情况下低风险有效载荷的需求，准备2016年第一次竞标邀请。^[10]

2018年10月：完成任务系统需求评审，该任务被欧洲空间局科学计划委员会采纳并于2019年3月获得批准。^[11]

2023年6月，在上海完成任务正样设计评审（CDR）。^[12]

2024年9月，由空中客车公司在西班牙制造的SMILE载荷舱正样件交付欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）。

2024年12月，中国科学院研制的卫星平台正样件交付ESTEC。

2025年1月21日，载荷舱-卫星平台平台集成完成。^[13]

2025年2月-8月：完成整星正样试验，包括EMC测试、交流剩磁测试、质量测试、正弦振动试验、噪声试验、热真空试验和剩磁测试等。

2025年4月，整星进入ESTEC的麦克斯韦测试室，进行空间环境测试。^[14]

获奖情况

2020年5月21日，英国莱斯特大学的詹妮弗·卡特获得联合国教科文组织-欧莱雅及爱尔兰《科学》物理科学新秀奖^[15]

亮点成果

2025

March 18 - Ultraviolet Imager (UVI) for the SMILE Mission, see [1]^[16]
February 07 - SMILE Ground Support System and Science Application System, see [2]^[17]
January 27 - Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE): Science and Mission Overview, see [3]^[18]

2024

January - Special Issue on Modeling and Data Analysis Methods for the SMILE mission with 21 refereed papers published in Earth and Planetary Physics journal, see preface^[19]

2018

17 December - ESA SMILE definition study report ^[2]

参见

参考资料

^ ^1.0 ^1.1 ESA and Chinese Academy of Sciences to study Smile as joint mission. ESA. 2015-06-22 [2015-10-24]. （原始内容存档于2015-10-06）.
^ ^2.0 ^2.1 Branduardi-Raymont, G.; Wang, C.; Escoubet, C.P.; et al. ESA SMILE definition study report (PDF) (技术报告). European Space Agency: 1–84. 2018. S2CID 239612452. doi:10.5270/esa.smile.definition_study_report-2018-12. ESA/SCI(2018)1. （原始内容存档 (PDF)于2023-04-22）.
^ 地球空间“微笑”计划正式启动工程研制. 中国科学院国家空间科学中心. 2019-03-22 [2019-03-27]. （原始内容存档于2019-03-27）.
^ 我国计划2026年初发射SMILE卫星. www.nbd.com.cn. [2023-01-03]. （原始内容存档于2023-01-03）.
^ ^5.0 ^5.1 倪思洁. 中欧发布空间科学卫星计划 “微笑”看地球. 科学网. [2015-10-24]. （原始内容存档于2015-10-31）.
^ ^6.0 ^6.1 Dunning, Hayley. Solar wind monitoring mission passes the first hurdle. Imperial College London. 2015-06-04 [2015-10-24]. （原始内容存档于2015-10-06）.
^ PAYLOAD. SMILE. [2015-10-24]. （原始内容存档于2015-10-07）.
^ Branduardi-Raymon, Graziella; Wang, Chi. Joint Scientific Space Mission Chinese Academy of Science (CAS) - European Space Agency (ESA) PROPOSAL SMILE: Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (PDF). [2015-10-24]. （原始内容存档 (PDF)于2015-10-06）.
^ 赵竹青. 中欧同步发布科学卫星任务遴选结果：SMILE入选. 人民网. 2015-06-04 [2015-10-24]. （原始内容存档于2015-10-16）.
^ Request for Information (RFI) for the provision of the payload module for the joint ESA-China SMILE mission. ESA. 18 December 2015 [8 January 2016]. （原始内容存档于2019-08-29）.
^ SMILE mission summary. ESA. 22 April 2021 [22 April 2021]. （原始内容存档于2021-04-22）.
^ Sino-European joint space mission enters flight model phase. Space Daily. 11 July 2023 [15 September 2023]. （原始内容存档于2024-01-15）.
^ When two become one: engineers get Smile ready for launch. www.esa.int. [2025-03-14] （英语）.
^ Smile meets Maxwell. www.esa.int. [2025-04-10]. （原始内容存档于2025-04-19）（英语）.
^ L'Oréal-UNESCO UK & Ireland Women in Science Physical Sciences Rising Talent award
^ Zhang, XX.; Wang, YM.; He, F. Ultraviolet Imager (UVI) for the SMILE Mission. Space Sci. Rev. 2025, 221. doi:10.1007/s11214-025-01160-y .
^ Ma, F.; Dai, L.; Zhang, Y.C. SMILE Ground Support System and Science Application System. Space Sci. Rev. 2025, 221. doi:10.1007/s11214-025-01141-1 .
^ Wang, C.; Branduardi-Raymont, G.; Escoubet, C.P.; Forsyth, C. Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE): Science and Mission Overview. Space Sci. Rev. 2025, 221. PMC 11772532 . doi:10.1007/s11214-024-01126-6 .
^ Sun, T.R.; Connor, H.; Samsonov, A. Preface to the Special Issue on Modeling and Data Analysis Methods for the SMILE mission. Earth and Planetary Physics. 2024, 8 (1): 1–4. Bibcode:2024E&PP....8....1S. doi:10.26464/epp2023089 .
^ Dai, L.; Han, Y.; Wang, C.; Yao, S.; Gonzalez, W.; Duan, S.; Lavraud, B.; Ren, Y.; Guo, Z. Geoeffectiveness of Interplanetary Alfvén Waves. I. Magnetopause Magnetic Reconnection and Directly Driven Substorms. The Astrophysical Journal. 2023, 945 (47): 47. Bibcode:2023ApJ...945...47D. doi:10.3847/1538-4357/acb267 .
^ Samsonov, A.; Carter, J.A.; Read, A.; Sembay, S.; Branduardi-Raymont, G.; Sibeck, D.; Escoubet, P. Finding magnetopause standoff distance using a soft X-ray imager: 1. Magnetospheric masking. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2022, 127 (12). Bibcode:2022JGRA..12730848S. doi:10.1029/2022JA030848 .
^ Samsonov, A.; Sembay, S.; Read, A.; Carter, J. A.; Branduardi-Raymont, G.; Sibeck, D.; Escoubet, P. Finding magnetopause standoff distance using a Soft X-ray Imager: 2. Methods to analyze 2-D X-ray images. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2022, 127 (12). Bibcode:2022JGRA..12730850S. doi:10.1029/2022JA030850 .
^ Guo, Y.; Sun, T.; Wang, C.; Sembay, S. Deriving the magnetopause position from wide field-of-view soft X-ray imager simulation. Sci. China Earth Sci. 2022, 65 (8): 1601–1611. Bibcode:2022ScChD..65.1601G. S2CID 250065345. doi:10.1007/s11430-021-9937-y.
^ Huang, Y.; Dai, L.; Wang, C.; Xu, R.L.; Li, L. A new inversion method for reconstruction of plasmaspheric He+ density from EUV images. Earth Planet. Phys. 2021, 5 (2): 218–222. Bibcode:2021E&PP....5..218H. doi:10.26464/epp2021020  (不活跃 1 November 2024).
^ Su, B.; Kong, L.G.; Zhang, A.B.; Klecker, B.; Escoubet, C.P.; Kataria, D.O.; Dai, L. Performance and simulated moment uncertainties of an ion spectrometer with asymmetric 2π field of view for ion measurements in space. Review of Scientific Instruments. 2021, 92 (2): 024501. PMID 33648106. doi:10.1063/5.0028866 .
^ Connor, H. K.; Sibeck, D. G.; Collier, M. R.; et al. Soft X-ray and ENA imaging of the Earth's dayside magnetosphere. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2021, 126 (3): e2020JA028816. Bibcode:2021JGRA..12628816C. PMC 7988574 . PMID 33777610. doi:10.1029/2020JA028816 .
^ Tian, C.-J.; Du, H.-D.; Yang, P.-L.; Zhou, Z.-M.; Zhao, X.-F.; Zhou, S. Automatic auroral boundary determination algorithm with deep feature and dual level set. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2020, 125 (10). Bibcode:2020JGRA..12527833T. S2CID 224859541. doi:10.1029/2020JA027833.
^ Sun, T.; Wang, C.; Connor, H.K.; Jorgensen, A.M.; Sembay, S. Deriving the magnetopause position from the soft X-ray image by using the tangent fitting approach. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2020, 125 (9). Bibcode:2020JGRA..12528169S. S2CID 225422666. doi:10.1029/2020JA028169.
^ Samsonov, A.A.; et al. Is the relation between the solar wind dynamic pressure and the magnetopause standoff distance so straightforward?. Geophys. Res. Lett. 2020, 47 (8). Bibcode:2020GeoRL..4786474S. doi:10.1029/2019GL086474 . hdl:2027.42/154966 .
^ Connor, H.K.; Carter, J.A. Exospheric neutral hydrogen density at the nominal 10 RE subsolar point deduced from XMM-Newton X-ray observations. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2019, 124 (3): 1612–1624. Bibcode:2019JGRA..124.1612C. doi:10.1029/2018JA026187 .
^ Jorgensen, A.M.; Sun, T.; Wang, C.; Dai, L.; Sembay, S.; Zheng, J.; Yu, X. Boundary Detection in Three Dimensions With Application to the SMILE Mission: the Effect of Model-fitting Noise. Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2019, 124 (6): 4341–4355. Bibcode:2019JGRA..124.4341J. doi:10.1029/2018JA026124 . hdl:2381/45333 .