作為中國科學院空間科學先導專項壹期發射的第壹顆衛星，悟空的設計壽命原本只有三年，但直到現在，6歲的悟空依然充滿活力，繼續為人類遙望宇宙深處。
目前，空間科學試驗項目已經成功發射了7顆科學衛星。中科院國家空間科學中心科學衛星綜合運行控制中心是這些科學衛星在地面的“大管家”。
中國科學院國家空間科學中心科學衛星綜合運輸控制中心
科學衛星“遙控器”
2015 12 17淩晨，酒泉衛星發射中心。
朝霞還掛在天邊，長征二號運載火箭劃破長空，成功將“悟空”衛星送入預定軌道。
《西遊記》中，孫悟空壹個筋鬥能翻十萬八千裏，火眼金睛。“悟空”衛星當然名副其實。
“悟空”衛星，全稱暗物質粒子探測衛星，是中國科學院空間科學戰略先導科技工程壹期首批研制的四顆科學衛星之壹，也是國際上觀測能量範圍最廣、能量分辨率最好的暗物質粒子探測衛星。它每95分鐘繞地球壹周，每天可以觀測到宇宙中500萬個高能粒子。
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它的長度為1.5m，寬度為1.5m，高度為1.2m，整體質量為1.85t，從體積上來說，悟空比壹張書桌大不了多少。但是不要小看它。悟空小小的身體上裝有近8萬個小探測器，這些小探測器是悟空的眼睛，探測的目標是占宇宙四分之壹以上但人類看不見的暗物質。
當然，“悟空”收集探測的不是暗物質本身，而是暗物質粒子碰撞後產生的高能伽馬射線、電子、宇宙射線等“線索”。研究人員可以通過對收集到的數據進行科學分析，間接找到暗物質存在的證據。
壹旦高能粒子“擊中”探測器，其產生的科學數據會在第壹時間被記錄並存儲。在中國上空飛行時，悟空將迅速與位於新疆喀什、海南三亞和北京密雲的三個地面站建立天地通信聯系。科學數據沿著這條通道傳輸到地面，在位於北京懷柔科學城的科學衛星綜合運行控制中心匯總。
過去，我國的衛星運行控制模式是壹顆衛星對應壹個地面系統。雖然可以增強運營管理的針對性，但也存在資源配置效率不高、數據共享不夠等缺點。
中國科學院國家空間科學中心是中國科學院空間科學試點工程的總承擔單位。目前除了悟空，還有墨子號、石堅十號、顏回號、太極壹號、懷柔壹號，還有可持續發展科學衛星1，都是專項管理。為了更高效地開展衛星在軌管理，國家空間科學中心成立了科學衛星綜合運行控制中心，支持所有項目衛星的日常在軌運行。
作為連接衛星和科學用戶的橋梁和樞紐，運控中心組建了兩支重要隊伍——空間科學任務中心和數據中心，分別負責衛星運行管理和科學數據處理。
科學數據“校對者”
發射科學衛星的目的是觀測太空和獲取科學數據。雖然天地之間沒有“網線”連接，但是衛星下載數據的速度並不慢，可以達到每秒150到300兆，峰值甚至可以達到每秒1600兆。未來的“網速”會更加可觀。數據中心首先處理這些數據。
該數據中心同時管理多顆衛星，每天都會接收大量數據。僅“悟空”壹顆衛星每天就向地面傳輸約16GB的原始科學數據。但是這些原始數據並不能直接用於科學研究和分析，需要經過數據中心的處理，科學家才能進行後續研究。
“每壹個科學數據都不能丟！”數據中心工作人員Maffoli每天的工作就是處理這些外人眼中的“壹串亂碼”。收到原始科學數據後，他首先需要解壓提取有效的數據源包，確保數據碎片不缺失，然後進行排序、時間修正、物理量轉換、參數計算等壹系列處理，確保生產出的科學數據產品的完整性和正確性。目前，數據中心管理的所有在軌衛星的科學數據在著陸後已經100%正確處理。
科學數據產品生產正確後，Maffoli要將產品分發給不同衛星的科學用戶，同時將原始數據和各級數據產品保存到科學衛星數據庫中。
中科院國家空間科學中心副主任鄒表示，衛星科學數據分散存儲，不利於科學數據的高效管理和開放應用，也不方便科學家使用。建立國家空間科學數據中心，就是要為科學家搭建壹個方便使用空間科學數據的橋梁和平臺，讓科學數據發揮更大的作用。
鑒於此，中科院國家空間科學中心推動建立了國家空間科學數據中心，這是我國空間科學領域唯壹的國家級科學數據中心。目前，數據中心建立了覆蓋數據全生命周期的業務系統，實現了衛星科學數據的自動實時處理、快速可視化、存儲管理、歸檔發布、安全永久保存，在國際上具有壹定影響力。空間科學試驗特別衛星任務的科學數據可以在這裏在線搜索。隨著在軌科學衛星數量和科學數據量的增加，數據庫的內容將不斷豐富。
“數據處理和管理是開展科學研究的基礎工作。沒有地基，就沒有高樓大廈。基礎越牢固、越紮實，科學這頂皇冠上就能結出越多的珍珠。”鄒對說:
快速響應“護送”
衛星的太空之旅並不總是壹帆風順。事實上，他們總是面臨來自太空的威脅。太空垃圾，宇宙風暴，高能粒子...這些都可能影響衛星的正常運行，而保證衛星穩定正常運行並能指揮其行動的正是任務中心。
“任務中心是確保空間科學衛星在軌安全、可靠、高效運行的主要責任部門。”鄒介紹，平日裏，任務中心就像衛星的“健康醫生”，時刻監控衛星的健康狀態，盡可能采用人工智能、大數據等新技術對衛星的未來狀態進行評估和預測，做到心中有數。
鄒子明
在任務中心的大屏幕上，每顆在軌科學衛星的關鍵信息壹目了然。衛星傳回科學數據的同時，自身的運行狀態數據也會同步“報告”給地面。隨著時間的推移，任務中心已經為衛星和有效載荷建立了壹套“生命周期健康記錄”。
衛星在軌時間長了，難免出現“小病小災”，相應的處置動作自然是越早越好。然而，“遠程診斷”絕非易事。要想在短時間內準確找到“病竈”，做到“藥到病除”，需要豐富的理論知識和操作經驗作為支撐。六年多來，隨著任務中心團隊的豐富經驗和應急預案的不斷完善，對突發事件的反應變得更加迅速和準確。
2021年5月，悟空進入“長影”工作模式，即衛星的每壹圈都會長時間進入太陽以外的陰影區域。由於衛星的主電源是太陽能電池板供電，因此需要在“長影”模式下調整衛星的用電策略，否則負載會因電量不足而無法工作。
任務中心對此有壹個好主意。早在2065438+2008年，他們就制定了“悟空”衛星載荷處置方案。任務中心高級工程師白萌和他的同事們提前與衛星研制方和各載荷單位聯系，及時確定處置方案。
十六進制字符串指令是任務中心和衛星之間的通信語言。諸如負載重新通電、初始化、正常觀察模式恢復、事件列表、數字星歷等指令。從任務中心迅速發送到地面站，並通過天地鏈路傳輸到悟空的“大腦”。上百條指令，把悟空的所有載荷調整到最新的工作狀態，保證它繼續穩定執行科學觀測任務。
當星地TT&C資源充足時，任務中心可以對衛星實現“分鐘級響應”。這對科學衛星極其重要。遇有未納入日常觀測計劃，需要臨時開展應急觀測的科學機會事件，任務中心要及時上傳指令，指揮衛星改變姿態，瞄準觀測目標。
在極光幹涉引力波天文臺和室女座引力波天文臺首次發現雙中子星引力波事件期間，該事件被我國首顆空間X射線天文衛星“分鐘級響應”成功監測到。
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2018年8月18日0時58分，“慧眼”向地面傳輸了日常觀測任務的科學數據。數據產品在2分鐘內分發給科學家團隊。經過數據分析，科學家發現某個區域可能會發生引力波爆炸，於是緊急聯系了運輸控制中心。
1: 40，提交應急科學計劃“哮天地區需要安排兩個觀測”。任務中心在10分鐘內迅速完成了科學計劃的接收、審核、指令準備、指令反演、復核等工作。
1: 50，緊急指令成功上傳至“顏回”號，對指定天空區域進行觀測。
2點44分，“顏回”傳回了第壹批引力波事件觀測數據。
2時49分，數據預處理完成，第壹批科學數據產品生成。
3點，活動所有科學數據產品的制作和分發完成。
對流水的控制，保證了科學家能在第壹時間獲得第壹手數據，快速開展科研工作。當晚，數據中心在事件期間共提供了1059個科學數據產品，***23.17GB。
“天眼”的觀測為全面理解引力波事件和引力波閃的物理機制做出了重要貢獻。此時，立下汗馬功勞的“顏回”剛剛入軌2個月，還處於磨合的“試用期”。其卓越的性能得益於運行控制中心強大的技術平臺支持、各單位間完善敏捷的協同工作流程、衛星載荷靈敏強大的功能。
在空間科學先導二期後續任務中，計劃發射的天基多頻段空間變源監測衛星和愛因斯坦探測衛星將具備通過北鬥系統實時上傳數據的能力，這將大大提高運行控制中心的應急響應能力。
衛生保健“執業護士”
衛星能在太空工作多久？這是壹筆經濟賬，也是壹筆科學賬。
科學衛星是多系統合作設備。在項目建設之初，科學家們會根據衛星的科學任務目標，為衛星設定壹個“壽命”期，各內部載荷單元按照這個標準進行設計和制造。
增加衛星的設計壽命，意味著它的研制成本也會大大增加。但如果衛星在軌運行得到有效維持，且其在軌服務超過預期設計壽命，則觀測所需的成本可以大大節省。而衛星在設計壽命後還能健康工作多久，更多的是依靠地面系統的監控、管理和保障，盡可能延長工作時間。
經過權衡，悟空建造時，任務時限確定為三年，其實際成本遠低於國外同類探測器。
衛星能否延長在軌壽命，需要技術專家的嚴格評估和評價。經過三次延壽評估，實際在軌工作時間達到了設計壽命的兩倍，其總體指標評估仍為100分，這意味著“悟空”壹直保持著完美的工作狀態。這證明在早期的研制過程中，從衛星設計、載荷管理到壹顆螺絲、壹個焊接，悟空的每壹個細節都做到了極致。
在什麽情況下衛星會被評估為不可操作？評估需要在兩個層面上進行。首先，如果衛星的科學目標實現了，它的使命就完成了。但是，如果衛星的“生病”頻率隨著其在軌時間的延長越來越高，甚至出現壹些永久性故障，經過評估，衛星的狀態和載荷不適合繼續工作，任務期就結束了。如果能進行良好的日常管理，及時處理小事故，就能有效幫助衛星延緩老化。
六年來，悟空的各項載荷波動幅度極小，工作狀態非常穩定。根據載荷的工作原理，在軌觀測時間越長，積累的數據越多，觀測精度越高。“悟空”將繼續在軌工作，有助於科學家穩定使用科學數據，開展更加連貫和深入的科研工作，產生更高價值的科研成果。
“數據需要長期的積累和長期的觀察，這對於科學研究非常重要。”鄒表示，通過儀器觀測將科學現象轉化為科學數據的過程受到很多條件的制約，其中壹個最關鍵的問題就是不同儀器之間必然存在細微的差異。對同壹臺設備進行連續觀測，可以最大限度地減少這些差異，為科學研究長期提供良好穩定的科學數據。地面上很多望遠鏡可以觀測幾十年。
六歲的“悟空”依然每天穩定發回數據，由其觀測數據繪制的世界最精確的高能電子宇宙線能譜和高能氦核宇宙線能譜越來越精確，這標誌著我國的空間高能粒子探測研究已經走在世界前列。
中國科學家基於悟空的長期觀測數據，發現電子宇宙線能譜在1.4萬億電子伏的能量處產生了“扭結”，這是壹種人類以前從未觀測到的異常波動。但新發現的“先上後下”的能譜結構表明可能存在未知的宇宙線源，有待進壹步研究。
太空觀測“遠視者”
科學衛星在軌遇到的大事小事，都取決於運行控制中心團隊的管理。隨著在軌衛星數量的增加，運行管理的壓力也隨之增加。為了提高衛星運行控制的效率，在基礎運行平臺的基礎上，運行控制中心針對不同的衛星支撐需求優化專用軟件，形成了“公共平臺+任務插件”的技術體系。對於未來新發射衛星的運行管理，只要對現有系統進行適配，新開發少量專用軟件即可滿足要求，大大節約了資源和成本。
鄒表示，由於受到空間距離、信道速率等因素的制約，運營控制中心必須不斷升級現有系統，以提供更好的支持。而且，隨著我國在軌空間科學衛星越來越多，運行控制中心需要大規模采用人工智能、機器學習、大數據、雲平臺等技術，使科學衛星的日常運行控制更加智能可靠。
目前，運控中心團隊平均年齡僅36歲，年輕的團隊科研創新能力強。鄒滿懷期待地說，未來5年到10年，我們有望建立自主可控的科學衛星智能管理和數據應用生態系統，構建具有自主知識產權的科學任務規劃、載荷健康管理、數據處理和分析工具，促進數據資源和軟件工具的共享，讓有價值的科學衛星和科學數據發揮更大作用。