中国进入＂探日时代＂

4039230 · 发表于 2021-10-16 12:09:30

　我国首颗太阳探测卫星发射升空中国进入“探日时代”访“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星总设计师程卫强

　　中央纪委国家监委网站柴雅欣李云舒

　　“想飞上天，和太阳肩并肩……”一句歌词里的梦想照进了现实。10月14日，由中国航天科技集团八院抓总研制的“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星成功发射。这是我国首颗太阳探测卫星，标志着中国正式进入了“探日时代”。

　　我们为什么要开展空间太阳探测？太阳探测科学技术试验卫星能获得哪些信息？开展光学波段探测的难点在哪里？当前全球空间太阳探测现状如何？对此，记者采访了中国航天科技集团八院“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星总设计师程卫强。

　　太阳变化深刻影响着地球生命和空间环境，开展空间太阳探测具有重要科学意义和应用价值

　　问：我们为什么要开展空间太阳探测？目前我国太阳探测处于什么阶段和水平？

　　程卫强：太阳是宇宙中唯一可以进行高空间分辨观测的恒星，探测太阳可以让人们深入了解天体磁场的起源和演化、高能粒子的加速和传播等重要物理过程，对天体物理学研究具有重要意义。

　　太阳的一举一动，深刻影响着地球上的生命。强耀斑和日冕物质抛射等太阳活动事件，也时刻影响着地球空间环境，干扰通信和导航、威胁航天员健康，甚至能毁坏航天器。因此，对太阳活动的观测和研究不仅具有科学意义，更具有重要的应用价值。

　　目前，我国已初步建立了地面太阳监测网，并在太阳光谱、太阳磁场领域取得成果，但空间探测仍属空白。开展空间太阳探测将有效服务于我国基础科学研究，带动相关高科技产业链发展，甚至在不远的将来引领国际太阳物理研究发展。

　　卫星主要科学载荷是太阳空间望远镜，为太阳物理、太阳大气等研究提供一手观测数据

　　问：“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星是一颗怎样的卫星，它肩负着怎样的使命？

　　程卫强：太阳探测科学技术试验卫星整星重量510千克，运行在轨道高度为517km的晨昏太阳同步轨道，涉及寿命是3年。卫星的主要科学载荷是太阳空间望远镜，通过望远镜观测太阳，为太阳物理、太阳大气等研究提供一手观测数据。

　　卫星能实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测，这在国际上也尚属首次。Hα是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一，通过对该谱线的数据分析，我们能获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化，从而研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。

　　从卫星名字也可以看出，这颗卫星有两重使命。在科学方面，它对太阳进行观测，在轨运行期间所获取的太阳观测数据将分发给我国科学家团队进行重点研究，同时也将与其他国家科学家共享，共同对太阳进行研究和分析；在技术试验方面，它对制约我国航天技术发展的一批关键核心技术进行在轨验证，来推动航天技术的跨越发展，助力航天强国建设。

　　光谱成像探测能一次实现三大科学目标，提高我国在太阳物理领域的国际影响力

　　问：为何要开展光学波段探测，难点是什么？

　　程卫强：由于地球大气对紫外和X射线等电磁波是不透明的，因此，在资源有限、技术条件不足的情况下，历史上的空间太阳观测对象重点是太阳的高层大气（日冕及过渡区），而可见光等波段观测主要基于地面望远镜。但地面上的可见光波段观测会受到阴雨天气影响，无法做到连续观测，而且受到地球大气吸收、扰动等因素影响，观测分辨率较低。因此，开展光学波段的空间观测是国际太阳物理领域必然的发展趋势。

　　太阳探测科学技术试验卫星空间太阳Hα波段的光谱成像探测能一次实现三大科学目标：观测太阳耀斑和日冕物质抛射的光球及色球表现，揭示太阳爆发的源区动态特性和触发机制；观测太阳暗条形成和演化过程的色球表现，揭示其与太阳爆发的内在联系；获取全日面Hα波段多普勒速度分布，研究太阳低层大气动力学过程，为解决“太阳爆发由里及表能量传输全过程物理模型”等科学问题提供重要支撑，提高我国在太阳物理领域的国际影响力。

　　实现高光谱分辨率成像要求成像过程中，探测载荷具有极高的指向精度和稳定度，这对卫星平台的性能提出了极大挑战。太阳探测科学技术试验卫星采用新一代卫星平台——超高指向精度、超高稳定度平台（“双超”卫星平台）设计。通过采用平台舱、载荷舱可分离式设计理念，可以实现载荷舱的超高精度指向控制，较现有水平提升一到两个数量级。

　　空间太阳探测正向多波段、多视角、近距离、高时空分辨率的方向发展

　　问：当前全球空间太阳探测现状如何？

　　程卫强：上世纪70年代至今，美、欧、日等国家和组织已发射数十颗专用太阳探测卫星，具有代表性的探测器包括：1990年发射、首次实现太阳极轨探测的“尤利西斯”探测器（Ulysses），1995年发射、首次在日地拉格朗日L1点开展探测的“太阳和日球层天文台”探测器（SOHO）；2006年发射、首次实现了太阳立体探测的“日地关系天文台”探测器（STEREO）；2018年发射、首对太阳进行最近距离达到9个太阳半径抵近探测的“帕克”探测器（Parker）；2020年发射、计划首次获取太阳极区的图像并近距离探测太阳风等离子体、高能粒子的“太阳轨道器”（SO）等。这些探测器各有所长，取得了许多开创性科学成就。

　　当前，空间太阳探测正在向多波段、多视角、近距离、高时空分辨率的方向发展，空间太阳探测已成为推动太阳物理学科发展的主要动力。

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