“羲和”探日 成果豐碩

◆本刊綜合

2022年8月30日，我國正式公布首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”創下的5個國際首次科學探測和衛星技術成果。

從“羲和號”上看太陽，能觀測到什么？這些科學探測成果對人類認識太陽有哪些新貢獻？后續太陽探測活動還將如何開展？

太陽空間探測實現“零”突破

2021年10月14日，“羲和號”發射升空，作為首位太陽專屬“攝影師”，為我國實現了太陽空間探測的“零”突破。

“羲和號”完成了國際首次太陽空間Hα成像光譜儀在軌應用，成功實現了國際首次空間太陽Hα波段光譜掃描成像，國際首次在軌獲 取 太 陽Hα譜 線、SiI譜 線 和FeI譜 線的精細結構。

其中，Hα成像光譜儀進行光譜掃描成像，分辨率達0.0024納米，每張光譜掃描圖像都包含了300多張照片，分別對應了光球層和色球層不同高度處的太陽圖像，相當于給太陽低層大氣進行“CT”掃描。每一張“CT”圖又反映了日面上近1600萬個點的信息。

根據這些譜線的精細結構，人類可反演出高精度的全日面色球和光球多普勒速度場，可詳細記錄到發生在太陽大氣中的活動，進而研究太陽活動的物理過程。

圖1 全日面色球多普勒速度場（圖/國家航天局官網）

拍照又精又穩

在太空中，衛星載荷哪怕一次微小振動，都會讓成像效果差之毫厘、謬以千里。要在距太陽1.5億公里的地球附近對太陽“明察秋毫”，這對相機的指向精度和穩定度提出了更高的要求。

“羲和號”首次實現了“雙超”（超高指向精度、超高穩定度）衛星平臺技術在軌性能驗證及工程應用。采用“動靜隔離非接觸”總體設計新方法，將平臺艙與載荷艙物理隔離，有效隔絕了衛星平臺的干擾，通過大帶寬、超高精度磁浮作動器，實現了相機指向精度10-4°量級和穩定度10-5°/s量級的“雙超”指標。就像給相機裝上了高精尖的“云臺”，讓相機對得準、拍得穩。

未來，“雙超”平臺技術將在高分辨率遙感、太陽立體探測、系外行星發現等新一代航天任務中被推廣應用，推動我國空間技術的跨越式發展。

圖2 “羲和號”太陽Hα線心圖像（圖/國家航天局官網）

空間測速全新解決方案

“羲和號”搭載的原子鑒頻太陽測速導航儀，國際首次在軌采用原子鑒頻原理，可實時準確地確定太陽光的頻率變化，進而獲取衛星相對太陽的視向速度。經過在軌實測，導航儀的速度測量精度優于2 m/s，為未來深空探測任務中的自主導航提供了一種新型的速度測量技術手段。

數據開放共享

“羲和號”發射成功后，國家航天局牽頭成立了衛星數據科學委員會，制定了數據政策供國內外科學家研究、使用、共享衛星探測數據。目前，“羲和號”的科學數據已向全球開放共享。

當前正處于第二十五個太陽活動周期，全世界又進入太陽研究新的高峰期。我國作為航天大國，還將發射先進天基太陽天文臺衛星，以“一磁兩暴”為科學目標，對太陽耀斑、日冕物質拋射和全日面矢量磁場開展觀測，為預報嚴重影響人類正常生活的空間災害性天氣提供支持。

此外，我國正在論證后續太陽探測發展計劃，科學家們希望按照在黃道面內多視角探測、大傾角太陽極區探測和太陽抵近觀測“三步走”計劃，進一步了解太陽的構造，確定太陽活動的三維結構，掌握機理和活動規律，為推動人類科學文明的發展貢獻力量。