科技護(hù)航“首拍”超精超穩(wěn)

“羲和號(hào)”衛(wèi)星全稱是太陽Hα光譜探測與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，主要科學(xué)載荷為太陽空間望遠(yuǎn)鏡。“羲和號(hào)”整星重量508公斤，設(shè)計(jì)壽命3年，運(yùn)行于517公里高度、傾角98度的太陽同步軌道，該軌道將經(jīng)過地球的南北極，能夠24小時(shí)連續(xù)對(duì)太陽進(jìn)行觀測。

《人民日?qǐng)?bào)》消息，10月14日18時(shí)51分，我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射！

“羲和”探日實(shí)現(xiàn)了我國太陽探測零的突破，標(biāo)志著我國太空探測正式步入“探日”時(shí)代！而且“羲和號(hào)”衛(wèi)星一出手就不凡，在國際上首次實(shí)現(xiàn)太陽Hα波段光譜成像的空間探測，填補(bǔ)了太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的空白，對(duì)我國空間科學(xué)探測及衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展都具有重要意義。

從嫦娥“探月”到天問“探火”，再到羲和“探日”，中國航天強(qiáng)國建設(shè)邁出堅(jiān)實(shí)步伐。探測太陽有什么用？我國的太陽探測計(jì)劃有哪些？“羲和號(hào)”衛(wèi)星有哪些獨(dú)特之處？

為什么要探測太陽？

身處太陽系之中，人類無法不對(duì)太陽系的中心——給地球帶來光明與能量的太陽產(chǎn)生好奇和探究。科學(xué)家表示，大約在46億年前，太陽在距離銀河系中心約2.6萬光年處，由星云在自身引力作用下坍塌凝聚而形成，太陽壽命大致為100億年，目前正處于壯年期。太陽直徑達(dá)139萬公里，是地球的107倍，質(zhì)量則是地球的33萬倍，占整個(gè)太陽系總質(zhì)量的99.87%，可以說是太陽系的絕對(duì)主宰。這是一顆時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生氫、氦核聚變、發(fā)光發(fā)熱的巨大恒星。

“太陽對(duì)地球演化和人類文明發(fā)展的作用不可或缺，同時(shí)，太陽對(duì)地球的影響也無所不在，主要體現(xiàn)在太陽爆發(fā)產(chǎn)生大量帶電高能粒子，對(duì)地球電磁環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，其中尤以太陽黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射對(duì)地球電磁環(huán)境影響最為顯著。”國家航天局對(duì)地觀測與數(shù)據(jù)中心主任、高分辨率對(duì)地觀測重大專項(xiàng)工程總設(shè)計(jì)師趙堅(jiān)告訴記者，太陽活動(dòng)周期約11年，2021年至2022年是人類有記錄以來第25個(gè)太陽活動(dòng)周期的開始，全世界又進(jìn)入太陽研究新的高峰期。

國際上太陽探測如火如荼，中國的太陽探測計(jì)劃當(dāng)然不能落后。“十三五”期間，國家航天局就組織中國航天科技集團(tuán)、南京大學(xué)、中國科學(xué)院等單位研究制定了空間科學(xué)研究發(fā)展路線圖，并且緊鑼密鼓開始實(shí)施。

“探測和研究太陽活動(dòng)，提出應(yīng)對(duì)措施，能夠降低或規(guī)避對(duì)地球的不利影響。我國作為航天大國，及時(shí)開展太陽探測活動(dòng)十分必要。”趙堅(jiān)透露，我國目前已經(jīng)制定了兩個(gè)太陽探測計(jì)劃，分別是“羲和”和“夸父”探測計(jì)劃，這是太陽探測的中國方案和中國貢獻(xiàn)。羲和是中國上古神話中的太陽女神，是掌管時(shí)間和歷法的太陽神，并以太陽母親的形象為人們所認(rèn)知。“羲和號(hào)”實(shí)現(xiàn)了我國太陽探測破冰之旅。“夸父”計(jì)劃則是研制發(fā)射先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)衛(wèi)星，對(duì)太陽進(jìn)行科學(xué)觀測，已納入中國科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃，計(jì)劃于明年發(fā)射。

此外，我國正在論證后續(xù)太陽探測發(fā)展計(jì)劃，科學(xué)家們希望按照在黃道面內(nèi)多視角探測、大傾角太陽極區(qū)探測和太陽抵近觀測“三步走”進(jìn)行實(shí)施，進(jìn)一步了解太陽的構(gòu)造，確定太陽活動(dòng)的三維結(jié)構(gòu)，掌握其機(jī)理和活動(dòng)規(guī)律，從而造福人類，趨利避害。

專家介紹，此次發(fā)射的“羲和號(hào)”衛(wèi)星全稱是太陽Hα光譜探測與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，主要科學(xué)載荷為太陽空間望遠(yuǎn)鏡。“羲和號(hào)”整星重量508公斤，設(shè)計(jì)壽命3年，運(yùn)行于517公里高度、傾角98度的太陽同步軌道，該軌道將經(jīng)過地球的南北極，能夠24小時(shí)連續(xù)對(duì)太陽進(jìn)行觀測。

?“羲和號(hào)”開創(chuàng)多個(gè)“首次”

自上世紀(jì)60年代以來，世界各國已經(jīng)先后發(fā)射了70多顆太陽探測衛(wèi)星。例如，1990年發(fā)射、首次實(shí)現(xiàn)太陽極軌探測的“尤利西斯號(hào)”探測器;2018年發(fā)射、首次對(duì)太陽進(jìn)行最近距離（9個(gè)太陽半徑）抵近探測的“帕克”探測器;2020年發(fā)射、計(jì)劃首次獲取太陽極區(qū)圖像并近距離探測太陽風(fēng)等離子體、高能粒子的“太陽軌道飛行器”等。

那么，探測太陽的衛(wèi)星與探測月球、火星的衛(wèi)星又有何不同呢？“羲和號(hào)”科學(xué)與應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、南京大學(xué)副教李川介紹：“由于太陽的輻射非常強(qiáng)，在地球軌道處的輻射強(qiáng)度為每平方米1.36千瓦，因此‘羲和號(hào)上的太陽空間望遠(yuǎn)鏡首先需要考慮的是溫度控制，要通過濾光鏡僅讓所需要的波段進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，再通過相關(guān)熱控技術(shù)將望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)控制在工作溫度范圍內(nèi)。另外，還需要重點(diǎn)考慮雜散光抑制，通過涂層、光闌等方式將系統(tǒng)內(nèi)的散射光降到最低。”

Hα是研究太陽活動(dòng)在光球和色球響應(yīng)時(shí)最好的譜線之一，“羲和號(hào)”將在國際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽Hα波段光譜成像的空間探測。“Hα線翼反映了太陽光球?qū)有畔ⅲ€心則反映了色球?qū)有畔ⅰＲ粭l譜線的光譜成像可獲得光球和色球不同層次的信息，相當(dāng)于給太陽做了一個(gè)縱切面的分析。”李川說。

中國航天科技集團(tuán)八院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，傳統(tǒng)衛(wèi)星采用平臺(tái)艙和載荷艙固連的設(shè)計(jì)方法，因此平臺(tái)艙活動(dòng)部件的振動(dòng)不可避免地會(huì)傳遞至載荷艙，造成載荷艙內(nèi)望遠(yuǎn)鏡觀測質(zhì)量下降。

此次“羲和號(hào)”衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)在國際上首次采用了“動(dòng)靜隔離非接觸”總體設(shè)計(jì)新方法，將飛輪、太陽帆板等微振動(dòng)源集中于平臺(tái)艙，將太陽Hα光譜儀放置于載荷艙，并首次在軌應(yīng)用磁浮控制技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)將平臺(tái)艙與載荷艙進(jìn)行物理隔離。