作者
王赤（中国科学院国家空间科学中心）
C. Philippe Escoubet（欧洲空间局）
Colin Forsyth（英国莱斯特大学）
在高度依赖技术的空间时代，现代社会对空间天气的脆弱性已成为我们无法回避的挑战。为守护卫星、通信、导航、电网等关键基础设施，人类必须实现一个夙愿：将空间天气的预测能力，提升至如同地面天气预报般精准。然而这一目标至今尚未实现，根源在于我们对日地关系的理解长期受限于全局性观测数据的缺失。
太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE，即“微笑卫星”）正是打破这一僵局的关键一跃。2026年5月19日升空的它，将首次实现对地球磁层的连续软X射线全景成像，把我们的视角从孤立的“点测量”提升至整体的“可视化”。这不仅是一次仪器升级，更是一场从“原位采样”到“全景成像”的范式变革。
SMILE的核心创新在于“让不可见变为可见”，旨在实现三个革命性的“首次”：
传统卫星如同风暴中的气象站，仅能在单点测量；而SMILE则将像一台高清摄像机，首次为地球磁层拍摄“X光全景电影”，连续超过40小时呈现磁鞘、磁层顶的大尺度动态。
首次实现高精度日侧极光探测，揭示太阳风粒子直接注入电离层的实时过程。
首次将全球成像与原位测量完美结合，它搭载软X射线成像仪、紫外极光成像仪、轻离子分析仪和磁强计，既能“纵观全局”又能“细察微观“，从而完整揭示太阳风-磁层相互作用的能量传递链条。
这种从还原论到整体论的转变，是地球空间科学研究方法的根本革新，有望解决关于太阳风相互作用基本模式与地磁暴触发机制的长期争议。
除技术突破外，该任务的独特之处还在于，它作为平等合作伙伴旗舰项目具有典范意义。SMILE是中欧首次任务级、全链条深度合作的结晶，超越了简单的载荷交换。中方凭借在卫星平台及空间环境探测方面的深厚积累，负责卫星平台和原位探测载荷的研制及在轨管理；欧方则利用其在精密光学成像和运载火箭方面的优势，负责软X-射线成像载荷、载荷舱和发射任务。双方共同组成工程总体，实现了从任务概念、工程研制到数据应用的全生命周期深度合作，体现了“共同提出、共同研制、共同管理、数据共享”的平等原则。这一合作本身，也创造了中国航天国际合作的多个“首次”，为未来更复杂的国际大科学计划树立了新标杆。
尽管前景广阔，但将新型数据转化为可操作的预报知识仍面临严峻挑战。这主要源于在现有物理模型中解读全球成像数据的极端复杂性。缺乏从成像图像中实时提取关键定量物理参数的成熟算法，以及尚无统一框架将此新型数据融入业务化空间天气服务，是当前的两大瓶颈。
我们认为，下一步的关键在于全球科学界主动构建必要的基础设施，以最大化SMILE的科学与社会效益。针对以往空间数据“孤岛化”的局限，SMILE合作团队已率先推行开放数据共享模式。我们相信，此任务将证明，通过国际合作能够达成单一国家无法企及的科学成就。这不仅依赖于SMILE卫星自身，还需与MMS等现有卫星星座以及全球地基观测网协同观测。中国通过之前的“双星计划”等项目，在管理复杂国际载荷与数据流方面积累了宝贵经验，这些都将为全球合作提供支持。
在成功发射并完成约3个月的在轨测试后，SMILE团队将在至少3年的长期科学观测阶段聚焦以下行动：
突破处理瓶颈：发展近实时处理与校准软X射线图像的技术能力；
实现四维重构：研发将全球成像数据同化至现有磁层模型的数据融合技术，首次实现磁层结构的“四维”动态重建；
构建预警系统：基于SMILE独特的全景视角与最先进的日地联系模型，建立极端空间天气事件的全球预警系统；
全面开放共享：在数据验证后，立即向全球科学界公开共享所有科学数据与分析工具，以支撑更精准的空间天气预报。
全球科学家、工程师及相关机构应持续支持中国科学院与欧洲空间局，共同推进以下行动：
加强负责任务监督与数据利用的国际协作机制；
定期发布基准数据集，协调全球范围的对比性模型研究；
建立有效机制积极培养运用此类开放全球数据的新一代年轻科学家。
目前，包括在库鲁（SMILE卫星发射地，位于南美洲法属圭亚那）完成Vega-C运载火箭的最后发射准备在内的初步行动已经展开。然而空间天气现象瞬息万变，对海量成像数据的及时分析仍是巨大挑战。当前正处于太阳活动极大期，在缺乏有效成像数据与全球协同治理的情况下，对卫星运行与通信网络的负面影响已然显现，这凸显了SMILE任务的紧迫性与重要性。
空间时代的可持续发展，需要国际社会形成共识并采取行动。与大规模商业卫星的飞速部署相比，全球空间环境的协同认知与治理进展仍显缓慢。仅靠运营者的自我约束难以保障共同的太空安全。我们需要的，是各国政府、空间机构与科学界展现出坚定的决心与协同的行动力。
SMILE不仅是一颗卫星，更是一个象征。它证明了当人类选择将地球视为由同一脆弱磁层护盾保护的共同家园，并通过深度合作汇聚智慧时，我们能够取得何等颠覆性的成就。在此，我们呼吁各界支持这一以平等、互利、开放、共享为核心的空间科学国际合作新范式。
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Towards a global vision of earth’s shield: the SMILE mission and a new paradigm of international collaboration
https://doi.org/10.1093/nsr/nwag280
“微笑”卫星成功发射 为空间天气预报提供科学支撑
