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天河卫星,进退维谷

明升88网2018-11-26 10:28:19

摘要: “天河工程”卫星和火箭工程由航天科技集团八院总研制。预计2020年完成“天河一号”首批双星发射,2022年完成6星组网建设,届时将实现三江源地区1小时的卫星监测重访能力。

  近年来,看似“雄心壮志”的科研项目、工程项目层出不穷,却很少经得起求证。

  11月22日,“科学网”公众号发布的一篇《气象学家实名批“天河工程”不顾质疑仓促上马》报道,引起广泛关注。

  不出意料,“天河工程”荣登主角。同时,配套该工程的、由航天科技集团八院负责研制的“天河一号”组网卫星与火箭项目也陷入尴尬境地。

  从空中实现“南水北调”

  据公开资料显示,关于“天河工程”的早期公开信息可追溯至2015年。当年8月,清华大学、青海大学、青海省气象局联合开展“天河工程”人工增雨科学试验进入作业实验阶段。

  这一项目,源于青海大学校长、中科院院士王光谦在2014年提出“天河”猜想:大气水汽通量场中存在着通量相对较高的水汽输送网络结构,形成全球及区域水汽输送的主干通道,称为“天河”。

  由此,“天河工程”被定义为:通过空中搬运水汽到干旱地区降雨,供给缺水地区以水资源,满足人们的生活和生产需求。在该工程的构想中,课题组认为可在中国三江源的黄河流域和长江流域的分水岭实行空中调水,改变云水资源在两个流域间的转化,以增加黄河流域的降水量。

  为此,2015年底,科技部和青海省人民政府共同批准建设了“省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室”。

  从经费上看,2016-2017年,青海省科技厅投入1200万,青海大学投入3890万配套建设经费(包括中央财政800万,省级财政3090万),清华大学水沙科学和水利水电工程国家重点实验室作为伙伴实验室每年投入100万。

  “天河工程”就是该实验室的重头戏。

  接下来的一年,在实验室的基础上,“天河工程”又增添了“天河星”。

  2016年9月,“天河工程与天河星”论证启动会在青海大学召开。青海省委、省政府对“天河工程”高度重视,并将其列入全省的“十三五”规划,确定为青海省的重点创新项目。

  时隔半年多,“青海省天河动力学规律及其利用”项目通过论证。专家组成员一致认为该项目研究目标明确,技术方案可行,研究内容设置合理,技术难点分析准确,创新点突出,进度安排合理,考核指标具有可操作性,能够达到预期目标。

  随后的一个月,即2017年5月,作为“天河工程”监测平台的一部分,“天河工程云雨监测雷达”通过青海大学及青海省财政厅验收。且再次明确“天河工程”的任务,该项目旨在科学分析大气中存在的水汽分布与输送格局,进而采取人工干预手法,实现不同地域间大气、地表水资源再分配。

  2017年11月,青海大学国家实验室承担的两项国家重点研发计划项目启动。而“天河工程”是其中之一,经费1002万元,清华大学为牵头单位,青海大学为第一参与单位,获资助经费300万元。

  值得注意的是,这两年中,“天河”团队虽然表示会有大气科学家参与该项目,而事实上,到目前为止,参与“天河”的团队只有青海省气象局以及来自清华的水利专家。

  航天科技集团为工程研制星箭

  北京市气象局研究员吴正华在2016年便提出异议,“现在的确有人工增雨、人工降雨式的人工影响天气作业,但是都有能够形成降雨的前置条件,就是空中必须要有云,要有大量富含水汽的云,并且一般也只有10%-20%的增量,如果天上没有云和水汽,撒播再多的催化剂也变不出雨水。”

  然而,“天河工程”日程更新的脚步却并未就此停止。

  就在8月份,“天河工程”卫星及火箭研制启动会还在青海大学召开。

  本月初,中国航天科技集团八院宣布,我国目前已正式启动“天河工程”卫星和火箭工程研制。“天河工程”的卫星模型也已在第十二届珠海航展上首次公开亮相。

  据了解,“天河工程”卫星和火箭工程由中国航天科技集团八院总研制。“天河工程”将通过“天河一号”组网卫星和地面实施系统,共同构建“天地一体”的空中水资源开发与应用总体作业格局。“天河一号”卫星将作为我国首个应用于空中水资源探测的专用卫星,为整体工程提供天基保障。

  预计2020年完成“天河一号”卫星首批双星发射,开展“天河工程”的应用示范;计划2022年完成六星组网建设,届时将实现三江源地区一小时(24次/天)的卫星监测重访能力,为构建“一带一路”水汽传输的“空中走廊”提供技术支撑。

  就在这个当口,气象学家对“天河工程”发难了。

  就天河工程组建气象观测卫星网一事,国防科技大学气象海洋学院教授陆汉城表示,目前全球的气象观测网,包括卫星观测、海基观测、地面观测等,已经可以对全球大气所有变量,包括温度、气压、水汽分布等指标进行深入观测研究,再建新的观测系统系统似乎没有必要。

  事实上,自“天河工程”宣布以来,支持和反对的声音便层出不穷。

  以青海大学校长王光谦为代表的支持方认为,该工程可以科学分析大气中的水物质分布与输送格局,采取新型人工干预技术,实现不同地域间空中水资源与地表水资源的调控利用。

  王光谦称,在大气边界层到对流层范围内存在稳定有序的水汽输送通道,可将其称为“天河”。科学家建议用飞机和火箭在空中播撒化学物质来催雨。

  《了不起的中国制造》一文中指出,乍看起来,空气中的水汽分布很分散,不容易利用。但实际上,大气中存在与其它区域相较而言水汽通量更高的区域,它们的存在与多种行星尺度大气环流有关,同时也会受到局部气候环境的影响。

  例如,中国的长江、黄河、澜沧江三江源区就存在三条输入的水汽输送带。这些输送带内部水汽非常密集,在特定的气象条件诱导下就可以在特定位置形成降水,这样就形成了一次空中的水分调运。这样的条带状水汽输送带被科学家们称为“对流层河流”或“大气河流”。天河工程中所提到的“天空河流”,与以往研究中所涉及的“大气河流”是有本质区别的。

  天空河流是诸多大气河流所共同形成的一个系综,是通过统计学手段让人可以理解、利用的。利用天河进行输水,本质上就是要知道天河中的水汽从哪里来、到哪里去、输送量有多少,而研究天河工程,本质上不仅需要研究每一条大气河流的瞬态过程,更要研究较长历史时期内这些大气河流的变化规律,以及它们与水文过程、水资源变化、地表河流变迁等在较长时间内的耦合效应。这样,才能真正系统地了解整个水循环的过程,进而利用天河。

  为此,有网友为“天河工程”辩护发声,比如说认为该工程被误解,称该工程所用到的微卫星的一大优势是制造和发射的成本都比较低,认为该工程即便不能实现“截断巫山风雨”的构想,也能给有关的科学研究带来高时空分辨率的珍贵数据。

  气象学家广泛质疑,当事单位含混回应

  但是,科学网本次的质疑报道,一并驳回了支持方的辩解。

  美国国家海洋和大气管理局(NOAA)研究员杜钧认为,6颗卫星、大量源源不断的火箭和导弹以及诸多地面设备将耗资巨大,如果仅用于人工增雨,无异于“杯水车薪”。国防科技大学气象海洋学院教授陆汉城则认为,人工影响天气技术发展100多年来,仍然是一项不成熟的技术。如果仅为监测大气中的水汽含量,目前已有足够的天基、地基、海基系统,因而“天河工程”的建设也是重复、多余的。

  除外,多位国内气象领域的专家对号称“空中南水北调”的“天河工程”提出强烈的质疑,表示该工程 “气象学界集体缺席前期论证”“荒诞幻想项目”“没有物理内涵上的创新”。

  我国大气动力学和气候动力学家、中科院院士吴国雄:

  科学争论是正常的。当一个理论还不成熟的时候,科学家有责任去完善理论以更地为决策服务。作为一项工程计划,“天河工程”应组织多学科的专家充分讨论后再启动工程项目。国家的投入要为纳税人负责,要研究这些钱是不是值得花。

  国防科技大学气象海洋学院教授陆汉城:

  这是一个既没有科学基础也没有技术可行性的荒诞幻想项目,居然得到立项支持,是不可思议的。人民的血汗要珍惜!

  中科院大气物理所研究员孙继明:

  科学上对人工影响天气的云降水物理过程的认识还不完善和全面,还没有人工干预晴空大气形成云和降水的理论和技术。苟利国家生死以,岂因祸福避趋之。科学家有责任向公众和决策部门进行科普,让大家作出正确的判断。

  一位在人工影响天气领域工作多年的资深院士:

  在气象学界集体缺席前期论证的情况下,决策部门不顾气象学家的诸多质疑,执意迅速推动“天河工程”。重大工程上马应征询各学科科学家的意见。

  美国国家海洋和大气管理局(NOAA)研究员杜钧:

  为了不浪费宝贵的资源和误导公众,在没有得到气象部门的充分论证之前,希望有关部门三思而行,切不可好高骛远!

  有网友也随即表示,气象学界的集体缺席让人“隐约看见了行业利益的影子”。

  不过,据一位从事大气科学研究的专家透漏,实际上,2016年,“天河工程”团队申请了国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项,也就是原“973项目”。

  当年,17位专家投票后,“天河工程”并没有通过。对于人工增雨的技术方案,该团队在此次申请中计划采用飞秒激光技术产生硝酸盐促进大云滴形成以及冰晶的形成。

  那为何青海大学又宣布“天河工程”作为国家重点研发计划启动呢?

  据此,清华大学水沙科学和水利水电工程国家重点实验室对国际合作工作的介绍提供了答案。

  原来,在冲击“973”没有成功后,“天河工程”团队转而申请了科技部“科技创新国际化环境”类项目。

  根据2016年项目申请指南,“科技创新国际化环境”项目的任务目标是“促进中方参与单位在相关国际组织中发挥更大作用,提升我国在科技领域参与全球治理层次和水平”。

  为此,在报道发出后,有记者联系了“天河工程”的牵头单位清华大学、第一参与单位青海大学以及为项目提供资金支持的青海省科学技术厅。

  清华大学负责“天河工程”课题的水沙科学与水利水电工程国家重点实验室表示:科学辩来辩去,实验室对此应该没有回应。

  青海省科技厅称:青海大学是项目责任单位,需与青海大学联系。

  青海大学科技处回应:“天河项目”是青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室的项目,科技处是“无关人员,不知情”。

  不过,对于“天河工程”团队来说,相互推诿未必比公开回应质疑更有说服力。

  毫无疑问,这是气象学家们此次对“天河工程”公开发难的价值所在。

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