2001年7月9日，在巴黎歐空局本部簽署“雙星計劃”后合影。（左起：劉振興、中國航天局局長(cháng)欒恩杰、歐空局科學(xué)項目部主任D.J.Southwood、歐空局局長(cháng)A.Rodata）。
1984年，劉振興在空間科學(xué)學(xué)會(huì )春節座談會(huì )上發(fā)言。
1953年劉振興（后排左一）與同學(xué)合影，前排右一為其兄劉振隆。
劉振興 生于1929年，山東昌樂(lè )人。1955年畢業(yè)于南京大學(xué)氣象系，分配至中國科學(xué)院地球物理研究所工作。1961年在該所獲得副博士學(xué)位。之后長(cháng)期工作于地球物理研究所二部、應用地球物理所（國防科委空間物理及探測技術(shù)研究所、七機部五院505研究所、中科院空間物理研究所）、中科院空間科學(xué)與應用研究中心。中國地球空間雙星探測計劃首席科學(xué)家。長(cháng)期從事磁層物理研究，在地球輻射帶理論、太陽(yáng)風(fēng)湍流結構、木星磁層磁盤(pán)模式、極光區粒子加速、磁層亞暴過(guò)程和磁場(chǎng)重聯(lián)理論研究方面作出了重要的成果。1995年當選中國科學(xué)院院士。
從近地物理到高空大氣物理，再到磁層物理、行星際物理，劉振興在多個(gè)專(zhuān)業(yè)方向縱橫馳騁。其“雙星計劃”的提出與實(shí)施，在中國空間物理的發(fā)展中更是具有里程碑式的意義。
艱難曲折的讀書(shū)歷程
1929年9月14日，劉振興出生在山東省昌樂(lè )縣營(yíng)子村一戶(hù)農家，是一對雙胞胎中的弟弟。出生時(shí)，他的父親常年在外做工，當家的是他的爺爺，一位方圓幾十里頗有名氣的老中醫。劉振興從小就對各類(lèi)自然現象表現出了強烈的好奇心與求知欲。每逢打雷閃電，他就向奶奶刨根問(wèn)底關(guān)于雷電的來(lái)歷。在幫母親喂蠶以及跟大孩子去村前小河抓魚(yú)時(shí)，他對蠶與青蛙的發(fā)育過(guò)程也十分好奇。從小養成的這種好奇心，對他后來(lái)在科學(xué)方面的觀(guān)察和探索興趣的養成至關(guān)重要。
6歲時(shí)，劉振興和胞兄上了本村的小學(xué)。1938年1月，日本侵略軍侵占昌樂(lè )城，小學(xué)被迫撤銷(xiāo)，之后他們兄弟倆又在私塾學(xué)習了兩年。1940年，縣教育局派人到村里辦起了新式學(xué)堂，他們又獲得讀書(shū)機會(huì )。因使用抗日教材，學(xué)堂后來(lái)被日本鬼子突襲，老師趙立平被捕，學(xué)堂自然也停了課。后來(lái)，他們轉到了村里新辦的另一個(gè)類(lèi)似于輔導班性質(zhì)的學(xué)堂補習此前缺失課程。在此期間，他們經(jīng)歷了驚魂一劫：有一次，因為日本鬼子大掃蕩，母親帶著(zhù)他們兄弟倆前往姑媽家去避難。在半道上，他們親眼見(jiàn)到同行的一位老人被日本鬼子的流彈擊中，當即隕命。多年來(lái)，一提起日本鬼子，劉振興都會(huì )恨得咬牙切齒。
1941年下半年，小哥倆考上了離家十幾里地的高小。高小校舍的創(chuàng )始人王懿德在青島經(jīng)營(yíng)企業(yè)，時(shí)常在回鄉探視時(shí)鼓勵孩子們努力學(xué)習，將來(lái)成為國家有用之材。這位王先生為劉家兄弟所敬佩，使他們從那時(shí)就樹(shù)立了一個(gè)理想：好好學(xué)習，長(cháng)大之后成為對國家和社會(huì )有用的人才。
高小畢業(yè)后，因為簡(jiǎn)易師范（初中層次，下文簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)師）對家庭困難而成績(jì)優(yōu)異的學(xué)生有生活補助，他們哥倆都考上昌樂(lè )中學(xué)就讀簡(jiǎn)師。哥哥上的是總校，劉振興則上了離家一二十里地的山唐分校。簡(jiǎn)師的學(xué)習并不順利，常受日寇騷擾，甚至連在教室里上課都難以得到保證。日寇來(lái)襲時(shí)，大家都帶著(zhù)馬扎到樹(shù)林里去上課。就在這種環(huán)境下，劉振興依然努力學(xué)習。由于成績(jì)優(yōu)異，他每月都能得到52斤小米的獎勵。簡(jiǎn)師畢業(yè)后，他們哥倆在家干了一段時(shí)間農活，又在附近的村小學(xué)里教了幾個(gè)月的書(shū)。之后，他們又考入濰縣師范學(xué)校（高中層次）。但沒(méi)多久，學(xué)校因戰亂而解散，他們又卷起鋪蓋回了家。
此時(shí)已是1948年，為了繼續求學(xué)，他們兄弟倆到青島投奔父親，之后進(jìn)入青島市轄臨時(shí)中學(xué)就讀。1949年6月，青島解放，臨時(shí)中學(xué)隨即被合并入青島市第四中學(xué)。劉振興的成績(jì)在四中仍然名列前茅，每次考試總在前五名之內。1950年，為提前報考大學(xué)，他們與幾位同學(xué)租了一間小閣樓，自學(xué)物理、數學(xué)等課程，并復習此前所學(xué)各科。經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的努力，兄弟倆雙雙考入山東大學(xué)物理系。
與劉家兄弟倆一同從青島四中考入山東大學(xué)的一位叫孫世倫的同學(xué)上了電機系，經(jīng)過(guò)一階段學(xué)習后，他給劉家兄弟講了電機系的專(zhuān)業(yè)學(xué)習情況：面向生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問(wèn)題，常做些制圖之類(lèi)的設計。這令兄弟倆逐漸心生向往。于是他們以家境貧寒為由申請休學(xué)一年，目的是復學(xué)后選擇電機系。休學(xué)期間，他們哥倆在不同學(xué)校各自任教。但復學(xué)后，由于學(xué)校關(guān)于專(zhuān)業(yè)調整的政策已變，他們未能如愿調入電機系，帶著(zhù)苦惱，不得已只能重新回到物理系就讀。
就在物理系學(xué)生選專(zhuān)業(yè)時(shí)，學(xué)校新聘請的青島觀(guān)象臺臺長(cháng)王彬華為學(xué)生作了一場(chǎng)關(guān)于鼓勵學(xué)生報選氣象專(zhuān)業(yè)的動(dòng)員。當時(shí)，他們兄弟倆一下子被“呼風(fēng)喚雨”的氣象學(xué)所吸引，認為這是一個(gè)培養對國家和社會(huì )有用人才的好專(zhuān)業(yè)，毫不猶豫地選擇了物理系氣象專(zhuān)業(yè)組。但之后不久，該組就被合并到了南京大學(xué)氣象系。
在南京大學(xué)氣象系就讀期間，劉振興經(jīng)過(guò)刻苦努力，成績(jì)很快就在班級中名列前茅了，尤其是動(dòng)力氣象學(xué)課程。由于成績(jì)突出，他被初定為保送赴蘇聯(lián)留學(xué)的第一人選。但由于身為工人的父親此前有一次在填履歷表時(shí)，誤將自己家庭“成分”填為地主，導致劉振興在保送赴蘇的政審中因“出身”問(wèn)題而被淘汰，只得抱憾畢業(yè)。
在大師指導下潛心研究
1955年，劉家兄弟倆大學(xué)畢業(yè)后就此分開(kāi)——哥哥被分配到沈陽(yáng)中心氣象臺工作，劉振興被分配到中國科學(xué)院地球物理研究所任研究實(shí)習員。從此聚少離多。
1957年，劉振興通過(guò)全國統考被錄取為地球物理所所長(cháng)趙九章的副博士研究生。起初，他的選題方向為近地層大氣湍流結構特性。1958年5月，中科院組織了一個(gè)包括多學(xué)科的西北固沙考察隊。在趙九章先生的建議下，劉振興參加了這次固沙考察。在中科院寧夏中衛沙坡頭固沙站，他閱覽了該站積累數年的風(fēng)沙觀(guān)測資料，認識到風(fēng)沙與近地層湍流有密切關(guān)系，于是用數據分析和理論相結合的方法，研究了沙的傳輸過(guò)程和不同風(fēng)力與方向情況下沙丘的運動(dòng)規律。在不到兩個(gè)月的時(shí)間內就寫(xiě)出了關(guān)于我國西北風(fēng)沙問(wèn)題的兩篇研究論文，后經(jīng)趙九章推薦發(fā)表。這是首次對我國西北的風(fēng)沙問(wèn)題進(jìn)行觀(guān)測和理論相結合的研究，對當時(shí)的固沙工作有著(zhù)一定的參考價(jià)值。
1958年，中國科學(xué)院開(kāi)始著(zhù)手準備我國的人造衛星研制工作，為此成立了“581”組。趙九章為主要負責人，根據實(shí)際情況，他建議從火箭探測開(kāi)始。1959年3月，趙九章將劉振興調入“581”組，承擔火箭探測數據處理工作。此后在劉振興的要求下，其副博士論文由近地層大氣物理研究方向改為高空大氣物理方向。趙先生還特地把他推薦給著(zhù)名的空氣動(dòng)力學(xué)家郭永懷，請其指導課題研究。經(jīng)過(guò)近兩年的努力，劉振興用稀薄氣體動(dòng)力學(xué)方法，完成了題為《流星與空間大氣相互作用》的副博士學(xué)位論文，并得到了郭永懷的好評。
1959年，趙九章根據當時(shí)空間物理發(fā)展的趨勢，在地球物理研究所成立了磁暴研究組，并親自指導這個(gè)組的工作。該組是我國磁層物理學(xué)發(fā)展的搖籃。
劉振興研究生畢業(yè)以后，在趙九章的安排下，從高層大氣組轉入了磁暴研究組，從事磁暴期間地球輻射帶變化的研究。從此，他又從高層大氣跨入了磁層物理和太陽(yáng)風(fēng)的研究領(lǐng)域。
帶著(zhù)地球輻射帶研究的基礎，劉振興于1967年參加了我國第一顆衛星“東方紅一號”空間粒子環(huán)境模擬試驗的任務(wù)，所研究制定的空間粒子環(huán)境參數標準，對衛星的研制、發(fā)射和運行安全起了一定的作用。在此基礎上，他撰寫(xiě)了《人造地球衛星環(huán)境手冊》一書(shū)中的粒子輻射部分。
1968年，恩師趙九章含冤去世，這使劉振興悲傷欲絕。
次年10月，他隨空間物理及探測技術(shù)研究所到西安工作。當時(shí)研究所主要工作是探測空間粒子環(huán)境，包括地球輻射帶和同步高度區粒子環(huán)境，為下一步衛星研制提供空間環(huán)境數據。他和另一位同事負責探測器數據處理和分析工作。在“東方紅一號”衛星上天后不到一年時(shí)間內，廣大科研人員積極努力，于1971年3月成功發(fā)射了科學(xué)試驗衛星“實(shí)踐一號”。
從1975年起，劉振興開(kāi)始在國內開(kāi)展太陽(yáng)風(fēng)研究。從太陽(yáng)風(fēng)的衛星探測數據中，他發(fā)現太陽(yáng)風(fēng)中存在著(zhù)湍流現象，而且與低層大氣的湍流有些相似之處。在這一啟示下，他將研究低層大氣湍流的基礎和方法，推廣到太陽(yáng)風(fēng)湍流的研究中，從而得出了太陽(yáng)風(fēng)湍譜的普遍表達式，理論與探測結果符合得很好。此外，他還提出了太陽(yáng)風(fēng)—磁層—電離層—高層大氣耦合的概念。
從“劉氏模型”到“渦旋誘發(fā)重聯(lián)”
改革開(kāi)放后，我國對外交流的大門(mén)打開(kāi)，劉振興于1980年5月至次年9月作為訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者赴美國馬里蘭大學(xué)進(jìn)行木星磁層理論模式等方面的研究。他根據美國“旅行者”飛船對木星磁層探測的最新數據，分析認為木星的快速旋轉對木星磁盤(pán)結構有著(zhù)重要的影響，從而提出了一個(gè)新的木星磁層磁盤(pán)模型。其主要結果載入了劍橋大學(xué)出版的《木星磁層物理》一書(shū)中，被稱(chēng)為“劉氏模型”。該書(shū)主編、美國著(zhù)名空間物理學(xué)家A.J.Dessler教授如此評價(jià)：“這項研究表現出重大的發(fā)展，可能成為這方面的經(jīng)典著(zhù)作之一。”
1987年，劉振興再度赴美半年，先后在阿拉斯加大學(xué)、丹福大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)、講學(xué)與合作研究。在此期間他與阿拉斯加大學(xué)教授李羅權等合作，提出了磁層亞暴的等效電路模型。該模型用等效電路方法首次考慮了磁層亞暴發(fā)生和發(fā)展的全球過(guò)程，將國際上長(cháng)期爭論的兩種觀(guān)點(diǎn)“太陽(yáng)風(fēng)直接驅動(dòng)過(guò)程”和“卸載過(guò)程”統一起來(lái)，解釋了磁層亞暴期間磁層和電離層電流系統的耦合過(guò)程和變化規律。這項研究受到了國際同行的高度關(guān)注，所發(fā)表的文章被多次引用。
1986～1988年，劉振興首次提出了流體渦旋誘發(fā)磁場(chǎng)重聯(lián)（VIR）的新概念，建立了渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論模型。他還與合作者將VIR理論應用于能量傳輸事件（FTE），建立了一個(gè)三維的FTE模型。劉振興將動(dòng)力氣象學(xué)中的一些物理現象與磁場(chǎng)重聯(lián)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行思考，從中得到了新的啟示，首次提出了流體渦旋誘發(fā)磁場(chǎng)重聯(lián)的新機制，建立了一個(gè)新的磁場(chǎng)重聯(lián)理論，為研究磁場(chǎng)重聯(lián)開(kāi)辟了一條新的途徑。
在1994年舉行的國際磁層頂物理學(xué)術(shù)討論會(huì )上，渦旋誘發(fā)重聯(lián)與多X重聯(lián)模型、單X重聯(lián)模型共同被公認為通量傳輸事件的三個(gè)基本模型。
打開(kāi)中歐空間科學(xué)合作之門(mén)
20世紀90年代，歐洲航天局（下文簡(jiǎn)稱(chēng)歐空局）與美國、日本和前蘇聯(lián)的空間機構組成了國際空間局協(xié)調組（IACG），制定了“國際日地物理”（ISTP）計劃。這項計劃的一個(gè)核心內容是發(fā)射包括4顆衛星的星簇（Cluster）衛星。歐空局為了完善Cluster衛星科學(xué)數據系統（CSDS）的功能，于1990年7月發(fā)出通告，邀請各國的空間科學(xué)家參加CSDS進(jìn)行合作研究。
1990年11月，劉振興代表中國科學(xué)院空間科學(xué)與應用研究中心向歐空局遞交了一份提案。歐空局認為中方在基礎研究方面有一定優(yōu)勢，其科學(xué)評審委員會(huì )于1992年2月審議通過(guò)了中方的提案。該委員會(huì )決定同意中國科學(xué)院空間科學(xué)與應用研究中心加入歐空局CSDS系統，邀請中方代表出席歐空局于1992年6月17日~19日在荷蘭舉行的第六次衛星科學(xué)工作會(huì )議，并討論有關(guān)合作事宜。1993年11月24日，中國與歐空局雙方在北京正式簽署了中歐科學(xué)研究合作協(xié)議。
根據協(xié)議，中方成立了中國Cluster數據和研究中心及中國Cluster科學(xué)工作隊，劉振興任這兩個(gè)機構的主任和中方首席科學(xué)家。此后中國Cluster科學(xué)數據和研究中心成為歐空局Cluster科學(xué)數據系統的正式成員。這是我國第一次與歐空局開(kāi)展規模較大和層次較高的國際合作項目，為以后開(kāi)展進(jìn)一步合作奠定了良好的基礎。
現在中國Cluster科學(xué)數據中心可以不斷獲得Cluster 4顆衛星上的探測數據，這對于我國空間物理研究發(fā)揮著(zhù)重要的作用。
“雙星計劃”弈出精彩一局
自從1957年第一顆人造地球衛星成功發(fā)射以來(lái)，國際上提出并實(shí)現了一系列的空間科學(xué)探測計劃。我國是一個(gè)空間大國，但還不是空間強國，在空間探測方面與空間強國相比還有相當大的差距，這正是限制我國空間科學(xué)發(fā)展的主要因素之一。因此，亟須發(fā)展我國的空間探測和科學(xué)研究，迅速提高我國空間科學(xué)研究的水平。雖然我國與歐空局Cluster計劃開(kāi)展了合作，但還缺乏自主的空間科學(xué)探測與研究計劃。
為此，劉振興于1997年初提出了地球空間雙星探測計劃（簡(jiǎn)稱(chēng)“雙星計劃”），其基本想法是將地球磁層最重要的空間區域用兩顆衛星覆蓋來(lái)開(kāi)展探測，形成獨立的地球空間探測衛星系統。同時(shí)，“雙星計劃”又與歐空局的Cluster衛星探測計劃內外相互配合，開(kāi)展地球空間的“六點(diǎn)”協(xié)調探測。
歐空局對劉振興提出的“雙星計劃”十分重視，派出了以科學(xué)項目主任為首的代表團于1997年11月訪(fǎng)問(wèn)了北京，與中國科學(xué)院空間中心討論了關(guān)于“雙星計劃”的合作問(wèn)題。歐空局代表團認為，“雙星計劃”對Cluster水平的提高是至關(guān)重要的，對國際日地計劃將會(huì )做出重要貢獻。1997年11月舉行的歐空局Cluster科學(xué)工作隊會(huì )議上，與會(huì )的主要研究者們對“雙星計劃”十分重視，一致通過(guò)與“雙星計劃”研究者進(jìn)行合作。同時(shí)，國際空間局協(xié)調組（IACG）也已通過(guò)一項議題，將“雙星計劃”納入國際探測任務(wù)。
“雙星計劃”中的赤道區衛星“探測一號”（TC-1）于2003年12月30日在西昌衛星發(fā)射中心由“長(cháng)征二號丙/SM”型運載火箭成功發(fā)射，極區衛星“探測二號”（TC-2）于2004年7月25日在太原衛星發(fā)射中心再次發(fā)射成功。
地球空間雙星探測計劃是我國第一個(gè)空間科學(xué)探測計劃，是我方為主的我國與歐空局開(kāi)展合作的重大國際合作探測計劃。通過(guò)“雙星計劃”的順利實(shí)施，為我國空間物理研究取得了大量先進(jìn)的探測數據；提高了多點(diǎn)衛星探測數據的分析能力，并取得了創(chuàng )新性研究成果；提高了空間探測儀器的研制水平；提高了我國衛星技術(shù)的研制水平；培養了一支高水平的空間科技隊伍；提高了我國在空間物理界的地位和作用。
劉振興曾作過(guò)一個(gè)比喻：“這就像下棋，位置非常關(guān)鍵，就空著(zhù)兩個(gè)地方，你下了這個(gè)棋子，這盤(pán)棋就活了。”正是懷著(zhù)這種“天作棋盤(pán)星作子”的氣概，劉振興以“雙星”與歐空局的Cluster衛星相配合，弈出了精彩的一局。（作者：丁兆君，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校史館館員）
延伸閱讀
同行印象—— 劉振興其人其事
濮祖蔭（北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授）：
剛接觸他的時(shí)候，我就覺(jué)得他這個(gè)人思想很活躍。他的特點(diǎn)就是腦袋瓜里的想法很多。你看他原來(lái)是學(xué)氣象的，后來(lái)又做了大氣物理，從氣象跨到大氣物理，做的第一個(gè)工作就是低層大氣物理方面的研究。他跨得很快，思路很敏捷，善于把不同學(xué)科的東西揉合在一起建立新的內容。他經(jīng)常把氣象方面的、大氣物理方面的一些概念，融合到空間物理里面來(lái)，所以思路敏捷，反應很快，經(jīng)常有新東西。
關(guān)于FTE，最早提出理論模型的是臺灣的李羅權，他現在是臺灣“中研院”院士，那時(shí)候在美國阿拉斯加Fairbanks大學(xué)；還有空間中心的傅竹風(fēng)，他曾到阿拉斯加去訪(fǎng)問(wèn)。李羅權有一個(gè)想法就是多X線(xiàn)重聯(lián)，兩個(gè)X點(diǎn)，中間就是一個(gè)磁島，一個(gè)FTE，三維就是一個(gè)開(kāi)放的通量管(磁繩)。李羅權很有理論思想，傅竹風(fēng)很會(huì )數值計算，就用計算機做二維數值模擬，最終形成國際上最流行的一個(gè)模型。
后來(lái)另外兩個(gè)歐洲人，影響較大的是M.Scholer，他們提出可能存在單獨一個(gè)X點(diǎn)，產(chǎn)生局地的一個(gè)磁泡，FTE就是那個(gè)磁泡，單點(diǎn)x重聯(lián)的FTE，不是一個(gè)開(kāi)放的通量管。這個(gè)模型在國際上也很受重視。
劉振興就覺(jué)得在磁層邊界這里磁鞘流對磁層的影響不能忽略。磁層頂外邊有磁鞘流運動(dòng)，磁層邊界就會(huì )有速度剪接剪切，剪切大了，流場(chǎng)就要出現渦旋，流場(chǎng)的渦旋就會(huì )引起磁場(chǎng)的渦旋，他把FTE通量管通量叫作磁渦旋。他就讓研究生胡一丁做了數值模擬，結果做出來(lái)之后，于1988年發(fā)表在美國《地球物理研究通訊》上。
這是他做得非常好的一個(gè)工作。這樣國際上就有了三個(gè)主要的模型，一個(gè)是多x重聯(lián)模型，一個(gè)單x重聯(lián)模型，然后就是渦旋誘發(fā)模型。（根據丁兆君于2014年1月23日訪(fǎng)談濮祖蔭教授錄音整理）
王水（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)系教授、中科院院士）：
劉振興最重要的一個(gè)工作，就是推動(dòng)了“雙星計劃”。我認為這是他很重要的一個(gè)貢獻。這個(gè)想法非常好，歐洲發(fā)射了4顆cluster衛星，劉振興提出自己也放2顆，組成一個(gè)6顆衛星的編隊，這樣可以探測空間中一些中小層系統的時(shí)空變化。
歐空局他們做空間探測有好多年了，而“雙星”是我們國家第一個(gè)真正的衛星探測計劃。我認為它的意義，第一就是推動(dòng)了我們國家空間探測的開(kāi)始，第二是推動(dòng)了我們中國跟歐空局的合作。所以我認為意義還是很重大的。
我認為劉振興貢獻確實(shí)很大，在推動(dòng)這個(gè)“雙星計劃”方面，是大家公認的。不僅僅國內的空間學(xué)界，國外的空間學(xué)界對他也是承認的。
劉振興是一個(gè)很熱情的人，他對我們空間科學(xué)的每一項活動(dòng)都很支持，都積極參加。學(xué)會(huì )、出版、會(huì )議，他都是積極參加的。作為科學(xué)家來(lái)講，這是最主要的，就是說(shuō)你要參加學(xué)術(shù)活動(dòng)，通過(guò)學(xué)術(shù)影響力，來(lái)推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展。（根據丁兆君于2014年12月1日訪(fǎng)談王水院士錄音整理）
（原載于《中國科學(xué)報》 2015-04-03 第3版 印刻)
