中國“探日”零的突破

8月30日，我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”成果正式發(fā)布。這些探日成果，以太陽科學(xué)探測和新型衛(wèi)星技術(shù)為主，創(chuàng)下五個國際首次?！皩崿F(xiàn)了我國空間太陽探測成果零的突破，標(biāo)志著我國正式步入自主‘探日時代?！备叻謱ｍ椆こ炭傇O(shè)計師兼副總指揮、國家航天局對地觀測與數(shù)據(jù)中心主任趙堅如此形容。

五個國際首次

“羲和號”的學(xué)名，叫做太陽Hα（氫阿爾法）光譜探測與雙超平臺科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星，于2021年10月14日發(fā)射升空，運行于平均高度為517公里的太陽同步軌道，主要科學(xué)載荷為太陽Hα成像光譜儀。

近一年來，國家航天局組織航天科技集團(tuán)、南京大學(xué)等工程任務(wù)團(tuán)隊，開展衛(wèi)星平臺超高指向精度、超高穩(wěn)定度技術(shù)試驗300余次，太陽光譜成像1000余次，圓滿完成了“羲和號”在軌測試和試驗工作。這些努力，取得了重要成果，其中五項為國際首次。

作為我國首位太陽專屬“攝影師”，“羲和號”在太陽科學(xué)探測方面成功實現(xiàn)兩個“國際首次”：國際首次空間太陽Hα波段光譜掃描成像，國際首次在軌獲取太陽Hα譜線、SiΙ（硅一）譜線和FeΙ（鐵一）譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)?！案鶕?jù)這些譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)，可反演出高精度的全日面色球和光球多普勒速度場，發(fā)生在太陽大氣中的活動可被詳細(xì)記錄到，進(jìn)而研究太陽活動的物理過程?！壁w堅說。

除了太陽科學(xué)探測外，“羲和號”在新型衛(wèi)星技術(shù)試驗方面取得三個“國際首次”成果：實現(xiàn)國際首次主從協(xié)同非接觸“雙超”（超高指向精度、超高穩(wěn)定度）衛(wèi)星平臺技術(shù)在軌性能驗證及工程應(yīng)用;實現(xiàn)國際首臺太陽空間Hα成像光譜儀在軌應(yīng)用;實現(xiàn)國際首臺原子鑒頻太陽測速導(dǎo)航儀在軌驗證。

“羲和號”衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮陳建新解釋，在太空中，衛(wèi)星載荷一次微小的振動，都會使得成像效果失之毫厘、謬之千里?！半p超”衛(wèi)星平臺打破傳統(tǒng)衛(wèi)星平臺微振動“難測、難控”的技術(shù)瓶頸，采用磁浮控制技術(shù)，將平臺與載荷的物理接觸徹底隔絕，確保載荷成像不受平臺擾動的影響，讓其拍照“更穩(wěn)、更準(zhǔn)”，將我國衛(wèi)星平臺的姿態(tài)控制水平提升了1-2個數(shù)量級，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

未來，“雙超”平臺技術(shù)將在高分辨率遙感、太陽立體探測、系外行星發(fā)現(xiàn)等新一代航天任務(wù)中得到推廣應(yīng)用，推動我國空間技術(shù)的跨越式發(fā)展。

給太陽作深度“CT”掃描

在五個國際首次中，Hα波段光譜掃描成像特別值得關(guān)注。

對太陽物理研究而言，太陽Hα譜線十分重要。它是光子與氫原子相互作用后電子能級躍遷產(chǎn)生的譜線之一，是太陽爆發(fā)時響應(yīng)最強(qiáng)的色球譜線，能夠直接反映爆發(fā)的源區(qū)特征。對這條譜線開展探測，可以大大提高我們對太陽爆發(fā)物理機(jī)制的認(rèn)識。

太陽大氣從里向外，可分為光球?qū)?、色球?qū)雍腿彰釋?。與以往太陽探測衛(wèi)星主要通過紫外和X射線對太陽高層大氣日冕層進(jìn)行觀測不同，“羲和號”衛(wèi)星配備的太陽空間Hα成像光譜儀，專門觀測太陽低層大氣光球和色球，從而全面了解太陽活動的演化過程和物理機(jī)制。

“‘羲和號衛(wèi)星在軌開展的相關(guān)試驗，是國際上第一次在太空進(jìn)行Hα譜線研究?！壁w堅說，此前，人類只能在地球上探測太陽Hα譜線，但由于受大氣干擾，探測數(shù)據(jù)不連續(xù)、不穩(wěn)定。

據(jù)“羲和號”衛(wèi)星首席科學(xué)家丁明德介紹，“羲和號”可以在46秒內(nèi)掃描全日面，獲得約1600萬個點的光譜信息，這是以往太陽觀測從未實現(xiàn)的。通過一次掃描可獲得376個波長位置的太陽圖像，不同波長對應(yīng)了光球和色球不同的大氣層次，相當(dāng)于給太陽低層大氣作了一次深度“CT”掃描。

通過深度“CT”掃描，獲得精細(xì)的色球和光球二維光譜數(shù)據(jù)，可以更加準(zhǔn)確地獲得太陽爆發(fā)時大氣溫度、速度等物理量的變化，進(jìn)而建立太陽爆發(fā)從光球到日冕的能量積累、釋放、傳輸?shù)耐暾锢砟Ｐ汀＿@對研究太陽爆發(fā)的動力學(xué)過程及物理機(jī)制提供關(guān)鍵依據(jù)，對太陽低層大氣和太陽爆發(fā)的觀測具有重要意義。

作為太陽系的中心天體，太陽對地球的影響無所不在。人類對太陽的觀測和研究已有400多年歷史，但對太陽的科學(xué)認(rèn)識仍然很不夠。自1960年代以來，隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，全世界已發(fā)射了70多顆太陽觀測衛(wèi)星，聚焦太陽黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射等的觀測和研究?！疤柣顒又芷诩s11年，2021年至2022年是人類有記錄以來第25個太陽活動周期的開始，全世界又進(jìn)入太陽研究新的高峰期。探測和研究太陽活動，提出應(yīng)對措施，可以降低或規(guī)避對地球的不利影響?！壁w堅說。

（摘自《光明日報》陳海波、袁于飛）