剛剛，“夸父一號”發(fā)射成功！攜手“羲和”開啟“雙星逐日”之旅！數(shù)據(jù)全球共享

剛剛，“夸父一號”發(fā)射成功！攜手“羲和”開啟“雙星逐日”之旅！數(shù)據(jù)全球共享

太陽，我們來了！

（“先進(jìn)天基太陽天文臺”衛(wèi)星效果圖）

今天早晨7點43分

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心

我國首顆綜合性太陽探測衛(wèi)星

先進(jìn)天基太陽天文臺（ASOS）“夸父一號”

由長征二號丁型運(yùn)載火箭發(fā)射升空

開啟我國綜合性太陽觀測的新時代

再向太陽出發(fā)！

（太陽黑子）

太陽，地球上萬物生靈的能量源泉。

太陽，是與我們關(guān)系最密切的一顆恒星，也是目前唯一一顆可以詳細(xì)研究的恒星。

太陽，為我們帶來了光明和溫暖，也對地球產(chǎn)生重大影響。

太陽的“狂怒”是一次次的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象，包括太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射等，會在日地空間引發(fā)一系列強(qiáng)烈擾動，甚至?xí)绊懭祟惾粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｈ祟惥蜕钤谟商栠@顆恒星所控制的太陽系內(nèi)，因此，不管是從天文學(xué)角度探尋恒星奧秘，還是從人類實際生產(chǎn)生活出發(fā)，對太陽開展系統(tǒng)深入觀測都十分必要。

為什么非得上天探測太陽？先進(jìn)天基太陽天文臺衛(wèi)星首席科學(xué)家助理、太陽硬X射線望遠(yuǎn)鏡載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家，中科院紫金山天文臺研究員蘇楊解釋，有一些波段的確可以在地面上觀測，像Hα。但科學(xué)載荷上天之后，就能不受地球大氣的干擾，效果會好很多，另一個方面，在空間中可以連續(xù)對太陽進(jìn)行觀測，不受太陽自轉(zhuǎn)影響。另外，還有很多波段在地面上是沒法觀測的，像X射線。這也是為什么國際上非常重視空間天文，因為像極紫外、X射線、伽馬射線，很多波段都需要在太空里觀測，這樣我們才能完整地看到一個天體完整的物理過程，否則就有點像瞎子摸象，我們只摸到一小塊，看不到整體，多波段觀測現(xiàn)在是越來越重要。

（“先進(jìn)天基太陽天文臺”衛(wèi)星效果圖）

上世紀(jì)60年代以來，世界空間大國已經(jīng)先后發(fā)射了數(shù)十顆太陽探測相關(guān)衛(wèi)星進(jìn)入太空。在這場“群雄逐日”的國際太陽探測熱潮中，我國在太陽探測專用衛(wèi)星方面一直缺席。

然而，我國在太陽物理學(xué)上的研究卻并未缺席，甚至可以用“優(yōu)秀”來形容。ASOS衛(wèi)星工程首席科學(xué)家、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員甘為群介紹，太陽物理大約在中國的天文框架下占了1/10稍多的體量，學(xué)科雖然不大，但中國太陽物理在地面設(shè)施和研究方面在國際上的地位還是很高的，在2010年前后這個時間點上太陽物理在中國天文界的國際排名是最高的。當(dāng)時中國在太陽物理領(lǐng)域發(fā)表論文的總量在國際上名列前茅，有人統(tǒng)計，在2010年左右已經(jīng)排在世界第二。但論文所用的絕大部分觀測數(shù)據(jù)都是來自國際上的太陽衛(wèi)星，提出ASO—S衛(wèi)星就是要強(qiáng)調(diào)，我國在國際上對太陽物理研究原創(chuàng)性的重大貢獻(xiàn)。

將先進(jìn)天基太陽天文臺命名為“夸父一號”有兩層含義，一方面“夸父”是廣為人知的中國神話人物，“夸父逐日”的故事表達(dá)了中國古代先民胸懷大志、探索自然、英勇頑強(qiáng)的精神，蘊(yùn)含了中華民族千百年來試圖揭開太陽神秘面紗的不懈求索。另一方面寓意著“夸父一號”將與未來中國太陽探測衛(wèi)星一道，開啟中國綜合性太陽觀測的新時代。“嫦娥奔月”對仗“夸父逐日”，完美地詮釋了中國人熱愛自然、探索自然的情懷與浪漫。

“夸父一號”是一顆綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，將實現(xiàn)我國太陽衛(wèi)星探測跨越式突破。

01 國際上首次 以“一磁兩暴”作為衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)并配置相應(yīng)的載荷組合

02 國際上首次 在一顆衛(wèi)星平臺上對全日面矢量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像，日冕物質(zhì)拋射的日面形成和近日冕傳播同時進(jìn)行觀測

03 國際上首次 在萊曼阿爾法波段實現(xiàn)全日面和近日冕同時觀測

三大“法寶”加持 “夸父一號”本領(lǐng)強(qiáng)

（“先進(jìn)天基太陽天文臺”衛(wèi)星效果圖）

“夸父一號”重量858KG，將在720KM的太陽同步軌道上至少服務(wù)4年。衛(wèi)星系統(tǒng)總師，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員諸成解釋，選取了720公里高的軌道也是仍有講究的。一是大氣密度比較低，有利于排除環(huán)境干擾，另一個就是在全年里只有3個月左右的時間存在地球陰影，其他時間是全日照，可以提供連續(xù)長時間不間斷的太陽觀測。

“夸父一號”計劃以太陽活動第25周峰年作為契機(jī)，將詳細(xì)記錄第25個太陽活動周的“太陽風(fēng)暴”。衛(wèi)星設(shè)計壽命不少于4年， 太陽活動有11年的周期，衛(wèi)星的設(shè)計壽命可以基本覆蓋太陽峰年的極大期，這對我們的科學(xué)研究、實現(xiàn)衛(wèi)星科學(xué)目標(biāo)是非常有利的。

“夸父一號”攜帶了三臺儀器載荷，分別是全日面矢量磁像儀，專門觀測太陽磁場；太陽硬X射線成像儀，專門觀測太陽耀斑；萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡，專門觀測日冕物質(zhì)拋射，也是首次實現(xiàn)萊曼阿爾法波段全日面和近日冕同時觀測。

這三大“法寶”各有自己的獨(dú)門武功特色，比如全日面矢量磁像儀，其時間分辨率相對較高；硬X射線成像儀比國際同類儀器探頭數(shù)目要多，有99個探測器；萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡則不僅能進(jìn)行內(nèi)日冕觀測，同時萊曼阿爾法譜線本身又是一個新的觀測波段窗口。

上天去干嘛？“一磁兩暴”！

（日冕物質(zhì)拋射、太陽耀斑、太陽黑子）

“一磁”就是磁場，“兩暴”就是兩個太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射。這就是“夸父一號”衛(wèi)星肩負(fù)的科學(xué)使命。“我們就是要研究這三者之間的關(guān)系，即磁場與耀斑的關(guān)系，磁場與日冕物質(zhì)拋射的關(guān)系，日冕物質(zhì)拋射與耀斑的關(guān)系；研究它們的形成、演化、相互作用和可能存在的因果關(guān)聯(lián)，同時為空間天氣預(yù)警提供支持。”

太陽爆發(fā)是災(zāi)害性空間天氣事件的源頭，所以弄清楚太陽爆發(fā)本身的一些物理屬性對預(yù)報空間天氣具有很重要的作用。先進(jìn)天基太陽天文臺衛(wèi)星首席科學(xué)家助理、萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡（LST）載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家，中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員封莉介紹，衛(wèi)星上的載荷萊曼阿爾法望遠(yuǎn)鏡里，就包含有日冕儀。日冕儀會觀測CME，即日冕物質(zhì)拋射。日冕物質(zhì)拋射就會引起一系列的空間天氣效應(yīng)，可能會引發(fā)地磁暴，進(jìn)而對衛(wèi)星導(dǎo)航定位、衛(wèi)星姿態(tài)軌道等方面帶來一系列影響。“夸父一號”衛(wèi)星發(fā)射以后，我們就能根據(jù)我國自主的觀測數(shù)據(jù)、日冕儀的數(shù)據(jù)等等提取一些日冕物質(zhì)拋射的具體參數(shù)，來進(jìn)行空間天氣的預(yù)報。

夸父一號、羲和、帕克號……

最近太陽物理這個領(lǐng)域非常熱，例如NASA發(fā)射了“帕克號”，我國去年發(fā)射了“羲和”，現(xiàn)在又有了“夸父一號”，這三顆探日衛(wèi)星的區(qū)別在哪里？甘為群也為公眾科普了一番。

（日冕物質(zhì)拋射 圖片來源 NASA）

“帕克號”衛(wèi)星是美國主導(dǎo)的飛到太陽附近進(jìn)行觀測的衛(wèi)星，在歷史上確實是第一次，他的軌道是個大的橢圓，最近的近日點可以達(dá)到10個太陽半徑左右，這意味著它受到的太陽的熱是非常強(qiáng)的，它不可能面對太陽來進(jìn)行觀測，只能在前面加上厚厚的防熱罩，所以它只能探測到太陽附近粒子、磁場這些環(huán)境，不能直接看太陽。“夸父一號”這顆衛(wèi)星是直接看太陽，是用遙測遙感的手段觀測太陽，對太陽進(jìn)行成像。“帕克號”的科學(xué)目標(biāo)主要是針對太陽風(fēng)和太陽周圍的這些環(huán)境，“夸父一號”的目標(biāo)是“一磁兩暴”，直接看太陽，所以說他們完全是互補(bǔ)關(guān)系。“帕克號”當(dāng)然是非常先進(jìn)的，但“帕克號”和“夸父一號”這兩顆衛(wèi)星確實是科學(xué)目標(biāo)不一樣。

（第24個太陽活動周）

跟我國去年10月份發(fā)射的“羲和”衛(wèi)星比較，“羲和”衛(wèi)星全稱叫“太陽探測科學(xué)試驗衛(wèi)星”，是一顆科學(xué)試驗衛(wèi)星，主要是從技術(shù)上想驗證一種衛(wèi)星平臺叫“雙超”平臺，就是用高精度指向和指向的穩(wěn)定度這兩個指標(biāo)做一個試驗。“羲和”在2019年6月立項，而“夸父一號”是2017年底立項的。

“羲和”上放的望遠(yuǎn)鏡是Hα波段，在地面上也可以觀測，但是放到天上以后有非常大的好處，它可以連續(xù)對太陽進(jìn)行觀測，還可以克服地球大氣抖動等等帶來的一系列問題，可以在短時間內(nèi)光譜掃描全日面，在掃描的波長范圍里每一個光譜點都可以進(jìn)行成像，其科學(xué)目標(biāo)是色球動力學(xué)。“夸父一號”不一樣，它是專門為太陽觀測而提出的，是完全以科學(xué)目標(biāo)為牽引的空間科學(xué)衛(wèi)星計劃，所以“夸父一號”的提法是“空間科學(xué)衛(wèi)星”，它在科學(xué)目標(biāo)、觀測對象、觀測波段等方面與“羲和”完全不同。

我國發(fā)射的兩顆探日衛(wèi)星各有側(cè)重，共同提升我國在世界太陽物理研究領(lǐng)域的影響力。

5年研制歷程 困難重重

從2011年提出，2017年正式工程立項再到初樣、正樣工程研制，這條“逐日之路”“夸父一號”走得幾多艱辛。

（“先進(jìn)天基太陽天文臺”衛(wèi)星效果圖）

因為“夸父一號”這顆衛(wèi)星要高精度觀測太陽，衛(wèi)星上三臺載荷在國內(nèi)首次上天，可借鑒的經(jīng)驗少，新技術(shù)、新部件、新材料多，而且要實現(xiàn)的任務(wù)比較多、比較復(fù)雜，研制過程中確實也遇到了一些技術(shù)上的困難，很多技術(shù)是國內(nèi)首次采用的。

比如，全日面磁像儀是國內(nèi)第一臺在空間實現(xiàn)對太陽磁場觀測的儀器，它采用的一些新的器件、新的技術(shù)都是首創(chuàng)的，國內(nèi)是首次上天的，比如它的大面陣CMOS探測器是國內(nèi)自主研發(fā)開發(fā)的，它面陣很大。其次，高速的圖像讀出，每秒幀屏16幅圖，這款探測器我們是一邊研制一邊定型，做了大量地面試驗驗證其能夠適應(yīng)空間應(yīng)用。

最終，他們克服了。

“夸父一號”衛(wèi)星發(fā)射之后，有4至6個月的在軌測試階段，在衛(wèi)星測試完成之后，數(shù)據(jù)正常生產(chǎn)。三個載荷每天可以觀測到大概500GB的數(shù)據(jù)量，通過地面支撐系統(tǒng)和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的處理后，會及時對全世界相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者，包括太陽物理、空間環(huán)境、空間物理、空間天氣等等領(lǐng)域，實時免費(fèi)開放，共同實現(xiàn)ASOS科學(xué)目標(biāo)，以造福全人類。

（圖文素材由中科院空間中心提供）

資料：話匣子

編輯：干鈺瓊