太陽風—磁層相互作用全景成像衛星

<image>

太陽風－磁層相互作用全景成像衛星（Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer），簡稱SMILE、微笑衛星，是歐洲空間局與中國科學院的一個合作項目，屬於空間科學先導專項二期項目。該項目計劃發射探測器觀測太陽風與地球磁層的相互作用，以及極光的形成。SMILE探測器於2026年5月19日搭乘織女星C運載火箭在圭亞那太空中心成功發射。

## 命名

項目團隊使用電腦模擬了SMILE探測器搭載的軟X射線成像儀將要觀測到的圖像。模擬結果顯示，地球的南北兩極地區大氣與太陽風相互作用形成兩個亮點，而太陽風變強時，除兩個亮點之外，磁層頂與太陽風相互作用又形成一道弧線，使得整個圖像如同地球在微笑一般。因此科學家將項目以首字母縮略詞的形式命名為SMILE，意為「微笑」。

## 概覽

SMILE衛星將首次從整體的尺度觀測地球磁層，實現對極光的日側和夜側的同時成像。這些成像結果將揭示太陽風與地球磁層、電離層的整體關係，增進科學家對於太陽活動對地球空間天氣的影響的了解。

SMILE將搭載的主要有效載荷包括：

- 軟X射線成像儀（SXI）：用於觀測太陽風與地球磁層的相互作用。「微笑」的模擬圖像即為科學家們預期這一台成像儀將獲得的圖像。這一台儀器由英國萊斯特大學牽頭完成。
- 紫外極光成像儀（UVI）：用於觀測極光，並確定極冠的邊界。這一台儀器由中國科學院牽頭完成，ESA協助完成。
- 離子分析儀（LIA）：用於觀測太陽風等離子體。這一台儀器由中國科學院牽頭完成。
- 磁強計（MAG）：用於觀測磁場。這一台儀器也由中國科學院牽頭完成。

預計SMILE探測器將於2026年初發射，使用織女星C運載火箭火箭發射至近地點5000公里、遠地點距地球約20倍地球半徑（地球平均半徑為6371公里）的高橢圓軌道。項目耗資預計為9200萬歐元。

## 歷史

在雙星計劃合作成功之後，中國科學院與歐洲空間局決定首次進行聯合空間探測項目的遴選工作，並於2015年1月聯合徵集項目建議書。2015年4月，雙方組成的專家評議委員會上，由倫敦大學學院和中國科學院國家空間科學中心聯合提出的SMILE項目從13個應徵方案中脫穎而出。6月至11月SMILE將進行進一步的前期工作，11月將決定是否批准這一計劃。

### 前期研究

2015年6月-11月：SMILE任務進入概念研究的初始階段，2015年11月歐洲空間局科學計劃委員會最終批准該任務。

2015年12月18日：公布有效載荷需求資訊（RFI）。目的是收集潛在供應商資訊，以評估在已表明對任務有意願的情況下低風險有效載荷的需求，準備2016年第一次競標邀請。

2018年10月：完成任務系統需求評審，該任務被歐洲空間局科學計劃委員會採納並於2019年3月獲得批准。

### 製造

2023年6月，在上海完成任務正樣設計評審（CDR）。

2024年9月，由空中巴士公司在西班牙製造的SMILE載荷艙正樣件交付歐洲空間研究與技術中心（ESTEC）。

2024年12月，中國科學院研製的衛星平台正樣件交付ESTEC。

2025年1月21日，載荷艙-衛星平台平台集成完成。

2025年2月-8月：完成整星正樣試驗，包括EMC測試、交流剩磁測試、質量測試、正弦振動試驗、噪聲試驗、熱真空試驗和剩磁測試等。

2025年4月，整星進入ESTEC的麥克斯韋測試室，進行空間環境測試。之後又進行了質量特性測量和振動測試。

2025年11月，微笑衛星通過了鑑定和飛行驗收評審。其發射計劃於2026年4月8日至5月7日之間，由織女星C運載火箭發射，這將是Avio公司而非阿麗亞娜空間公司直接負責的首次火箭發射。

### 發射

2026年2月11日，微笑衛星離開歐洲空間研究與技術中心（ESTEC），在阿姆斯特丹港裝載到南特海運公司的「蜂鳥號」（Colibri）貨輪上，開始了為期兩周的法屬圭亞那之旅。兩天後，該船在聖納澤爾接收了微笑衛星任務的織女星C運載火箭的上面級。2月26日，該船停靠在法屬圭亞那庫魯港，隨後衛星運抵蓋亞那航太中心。3月20日，太空飛行器的四個燃料箱被注入1520升聯氨。同日，歐空局宣布計劃於2026年4月9日發射微笑衛星。3月26日，微笑衛星被放入織女星C火箭的有效載荷整流罩，完成合罩。4月5日，Avio公司在織女星C火箭上發現問題後推遲了發射。在排除火箭故障後，微笑衛星於2026年5月19日00:52（蓋亞那當地時間）由織女星C運載火箭發射。發射後56分鐘，衛星與地面完成首次通信，1分鐘後太陽翼展開，發射任務圓滿成功。

## 獲獎情況

2020年5月21日，英國萊斯特大學的詹妮弗·卡特獲得聯合國教科文組織-歐萊雅及愛爾蘭《科學》物理科學新秀獎

2023年，中國科學院國家空間科學中心孫天然獲得國家自然科學基金委優秀青年

2025年，中國科學院國家空間科學中心戴磊研究院獲得趙九章優秀中青年科學獎

2025年，歐洲航太技術中心Escoubet C. Philippe獲得國際合作中關村獎

## 亮點成果

### 2025

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

### 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

### 2023

- 7 Mar - Geoeffectiveness of Interplanetary Alfvén Waves. I. Magnetopause Magnetic Reconnection and Directly Driven Substorms

### 2022

- 17 Dec - Finding magnetopause standoff distance using a soft X-ray imager: 1. Magnetospheric masking
- 15 Dec - Finding magnetopause standoff distance using a Soft X-ray Imager: 2. Methods to analyze 2-D X-ray images
- 22 Jun - Deriving the magnetopause position from wide field-of-view soft X-ray imager simulation

### 2021

- 1 Mar - A new inversion method for reconstruction of plasmaspheric He+ density from EUV images
- 18 Feb - Performance and simulated moment uncertainties of an ion spectrometer with asymmetric 2π field of view for ion measurements in space
- 21 Feb - Soft X‐ray and ENA imaging of the Earth's dayside magnetosphere

### 2020

- 20 Oct - Automatic auroral boundary determination algorithm with deep feature and dual level set
- 20 Aug - Deriving the magnetopause position from the soft X‐ray image by using the tangent fitting approach
- 17 Apr - Is the relation between the solar wind dynamic pressure and the magnetopause standoff distance so straightforward?

### 2019

- 27 August - ESA science highlight: Cluster and XMM pave the way for SMILE
- 1 May - Boundary Detection in Three Dimensions With Application to the SMILE Mission: the Effect of Model‐fitting Noise

### 2018

- 17 December - ESA SMILE definition study report

## 外部連結

- SMILE
- 歐洲空間局SMILE網站 (公眾): https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Smile
- 歐洲空間局SMILE網站(科學工作組): https://www.cosmos.esa.int/smile
- 中國科學院國家空間科學中心微笑衛星網站: http://english.nssc.cas.cn/smile/
- 倫敦學院/穆拉德空間科學實驗室SMILE任務網站: http://www.mssl.ucl.ac.uk/SMILE/
- 萊斯特大學軟X射線團隊網站: https://le.ac.uk/physics/research/space-projects-instrumentation/projects

## 基本資料

- 日語原文：太陽風－磁層相互作用全景成像衛星、Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer
- names_list：SMILE、微笑衛星
- 說明：藝術家對微笑衛星的想像圖
- 任務類型：空間科學（磁層）
- 運營單位：歐洲空間局、中國科學院
- 任務時長：設計壽命：3年、已進行：2026-05-19 03:52
- 製造商：空中巴士集團（有效載荷艙）、中科院微小衛星創新研究院（衛星平台）
- 彈頭量：2250 kg
- 淨重：708 kg
- 功耗：850 W
- 推出時間：2026年5月19日00:52（蓋亞那時間）、03:52（UTC+0）、05:52（歐洲中部夏令時間）、11:52（北京時間）
- launch_rocket：織女星C運載火箭
- 發射地點：圭亞那太空中心
- launch_contractor：Avio
- 參考坐標系：地心軌道
- 軌道類型：大橢圓軌道
- orbit_periapsis：5,000 km
- orbit_apoapsis：121,182 km
- 傾角：°或°
- apsis：地
- insignia_upright：0.6
- 域：歐洲空間局任務標識
- 分類：宇宙願景（歐洲航太局科學計劃）
- previous_mission：歐幾里得太空望遠鏡
- next_mission：柏拉圖號