地球磁场不仅是抵御太空有害辐射和高能粒子侵袭的无形屏障，也深入影响着我们的生产生活，广泛服务于资源勘探、航空航海、卫星通讯乃至移动设备等领域。然而，这个时刻变化的动态系统，其起源与时空变化一直是学术界最具挑战性的基础科学问题之一。为地磁场建立精准的模型，是一项既紧迫又重要的任务。

把握战略机遇：为地球磁场精准“把脉”

当前，全球科学家和工程师广泛应用的地球磁场模型的构建和发展非常依赖于地磁卫星探测数据。回顾历史，基于卫星的地磁场探测可划分为三个主要阶段：20世纪60至70年代，美国发射的POGO系列卫星及MagSata卫星开启了单星低精度探测时代；90年代末，丹麦Ørsted卫星和德国CHAMP卫星实现了单星高精度磁场探测；2013年，欧空局发射的Swarm三星星座将地磁探测推入多星协同观测的新阶段。Swarm卫星组运行于约500公里高度的轨道，其初始设计寿命为5年，如今已超期服役，即将面临退役。

这为我国的地球磁场探测事业提供了一个不可多得的战略窗口期。抓住这一机遇，自主建立中国全球高精度地磁场星座，有望成为世界上唯一在轨运行的同类观测系统，并为全球用户提供从海空导航到电网安全、从空间天气预警到人工智能应用等各领域所需的高精度数据与模型，从而使中国成为该领域的世界数据中心、科研中心和应用中心。在此背景下，我国于2023年成功发射“澳科一号”卫星。该星采用“A星+B星”双星创新模式，标志着我国正式进入高精度地磁探测国家行列。预计2028年发射的“澳科二号”卫星，将与“澳科一号”协同开展立体观测，初步建成我国第一代地磁观测星座。该系统将突破全球高精度地磁探测的技术瓶颈，引领国际地磁科学的前沿探索，显著提升我国在全球地球科学研究领域的话语权和影响力。

高精度地磁场探测及模型应用

“澳科星座”协同：从三维建模到四维立体精测

要精准描绘地球磁场，最大的挑战在于如何区分其复杂的来源。地球磁场由两大部分构成：一部分来自地球内部，如地核的流动、地壳的岩石磁性，称之为“内源场”，它相对稳定；另一部分则来自地球外部，由太阳活动引发的空间天气变化所导致，称之为“外源场”，它尤其在地球两极区域表现得极为活跃和多变。为此，“澳科星座”设计了一套“组合拳”式的协同观测方案。

“澳科一号”与“澳科二号”A星：它们的主要任务是精细刻画 “内源场”。其中“澳科一号”卫星运行在低倾角（41°）轨道，“澳科二号”A星双星将采用创新的大椭圆极轨，能够将轨道近地点长期保持在300公里以下的超低高度，更近距离地“贴近”地球，从而以前所未有的精度和分辨率，构建起一套全球三维地磁模型。

“澳科二号”B星：它的独特使命，则是攻克最难啃的“硬骨头”——极区“外源场”。地球两极是空间天气响应最剧烈的区域，绚丽的极光正是其直观体现。B星将与A星协同，专门针对极光爆发、高能粒子活动等现象，进行高时间分辨率的精细探测，解决长期以来困扰科学家的极区磁场建模难题。

“澳科星座”轨道示意图

B星的独特使命与未来展望

“澳科二号”B星将通过双星协同观测，系统获取极光形态、磁场扰动、高能粒子分布和电磁波动等关键数据，致力于研究地磁极移背景下外源磁场的起源与演变，回答以下前沿科学问题：

1.地磁极光爆发的物质能量来源及其传输过程：通过双星对极光的立体成像与全要素探测，精细刻画极光边界与三维结构；

2.地磁波动的粒子加速作用：借助双星对沉降粒子和电磁波动的联合观测，阐明极光爆发的驱动源；

3.极区地磁外源场的精确表达：通过多星协同的高精度极区电流体系探测，重塑极区的高精度动态外源场模型。

近期国家航天局对地观测与数据中心在中国科学院地质与地球物理研究所组织召开了“澳科二号”（MSS-2）B星科学目标论证研讨会，标志着项目进入了关键的实施阶段。该项目预计年内完成立项，并同步启动科学载荷与卫星平台的研制工作。

展望未来，“澳科二号”B星的成功部署与运行，将为我国乃至全球带来深远影响。我们预期将构建起物理机制更清晰、时空分辨率更高的新一代全球四维地磁模型，取得关于极光爆发等前沿科学问题的突破性认识。这些成果不仅能大幅提升我国对空间天气事件的监测预警能力，为卫星安全、通信导航、电网稳定提供关键保障，更将直接推动资源勘探、高纬度航空航海、水下目标探测等领域的应用发展，最终巩固我国在全球地球磁场研究领域的核心与引领地位。