ASO-S衛(wèi)星：中國人的探日天眼

未來在720千米之上遙望太陽

ASO-S衛(wèi)星重888千克，設(shè)計壽命大于4年，研制時間超過5年。

2016年4月28日，中國科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項背景型號項目“先進天基太陽天文臺（ASO-S）”通過了由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心組織的項目結(jié)題評審。之后經(jīng)過一年多的深化研究和綜合論證，ASO-S衛(wèi)星在2017年底終于獲得中國科學(xué)院批復(fù)工程立項。

“打造這顆衛(wèi)星的想法在20世紀(jì)90年代就已形成，之后經(jīng)過不斷修正完善，直到2011年中國科學(xué)院啟動空間科學(xué)先導(dǎo)專項，ASO-S衛(wèi)星才得以走上正軌，經(jīng)歷了空間科學(xué)衛(wèi)星項目的一套標(biāo)準(zhǔn)程序?！毖芯咳藛T表示。

ASO-S衛(wèi)星升空后將在距離地表720千米的太陽同步軌道運行，該軌道穿過地球的南極和北極，傾角在98°，這個角度能夠確保衛(wèi)星24小時連續(xù)不斷地觀測到太陽。

ASO-S衛(wèi)星的預(yù)期在軌運行時間將不少于4年。這樣就可以覆蓋一個從開始到峰值的較為完整的太陽周期，從而獲得盡可能多的觀測樣本。

ASO-S衛(wèi)星效果圖

將攜帶3臺不同功能的太陽探測望遠鏡

與國際上之前的70多顆太陽探測衛(wèi)星相比，ASO-S衛(wèi)星最大的特點是要實現(xiàn)觀測“一磁兩暴”的科學(xué)目標(biāo)，即在一個衛(wèi)星平臺上同時觀測太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們?nèi)咧g的關(guān)系。

為了觀測“一磁兩暴”，ASO-S衛(wèi)星將搭載3臺不同功能的太陽探測望遠鏡：一個叫全日面矢量磁像儀，專門觀測太陽磁場；一個叫硬X射線成像儀，專門觀測太陽耀斑；一個叫萊曼阿爾法太陽望遠鏡，專門觀測日冕物質(zhì)拋射。

除了3臺太陽探測望遠鏡的組合特色外，它們又各有一些自己的特色。比如全日面矢量磁像儀的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鏡則不僅能進行內(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。

在此之前，我國的探日衛(wèi)星沒有太多經(jīng)驗可循，關(guān)鍵技術(shù)的攻堅克難可謂難比登天。就拿硬X射線成像儀來說，需要攻克3項關(guān)鍵技術(shù)。以光柵的加工為例，硬X射線成像儀的99個探頭相當(dāng)于一個個的小眼睛，這些小眼睛前面是由硬金屬加工的光柵構(gòu)成的，X射線光子需要穿過光柵中的縫隙，而最窄的縫隙只有18微米。

研究人員把制作過程比作加工一本書，首先要生產(chǎn)出帶有狹縫的“紙”，再嚴(yán)格控制好“紙”與“紙”之間的距離，最后粘成一本縫隙均勻的厚“書”。此外，還要綜合考慮熱脹冷縮、空間環(huán)境惡劣、經(jīng)歷發(fā)射過程等因素。

太陽活動

詳細記錄“一磁兩暴”

“之所以選擇在2022年發(fā)射，跟太陽活動周期有關(guān)?！毖芯咳藛T介紹，2021—2022年正處于第25個太陽活動周期的開始階段，隨著太陽周期的開始，太陽黑子越來越多，太陽磁場會越來越強，太陽的爆發(fā)就會增加，達到一個峰值，這個峰值可能在2024—2026年。

太陽研究與人類生活密切相關(guān)。一旦太陽“發(fā)威”，太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射產(chǎn)生的磁云會裹挾著大量帶電高能粒子直奔地球而來，對地球環(huán)境尤其是與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的電磁環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。其中，最狂暴的現(xiàn)象是“太陽風(fēng)暴”。發(fā)生“太陽風(fēng)暴”時，巨大的耀斑、壯觀的日珥爆發(fā)、大量的日冕物質(zhì)拋射都將如期而至。ASO-S衛(wèi)星在研究“一磁兩暴”自然規(guī)律的同時，也會及時預(yù)報太陽爆發(fā)對地球的影響。

“毫無疑問，太陽是一顆充滿奧秘的星球，人類對它的探索會長期持續(xù)下去。探日是一個規(guī)模宏大的工程，必將有眾多探測器前赴后繼飛往太陽?！毖芯咳藛T表示。正因為有了它們，人類了解太陽和日地之間空間環(huán)境的步伐才能夠前所未有地加速。