“夸父”探日怎么探

文／王玨玢 張泉

我國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”——先進天基太陽天文臺（ASO-S）10月9日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。“夸父一號”的探日之路為何開啟？又如何推進？

“夸父一號”有哪些絕活兒？

衛(wèi)星首席科學家、中科院紫金山天文臺研究員甘為群介紹，“夸父一號”上搭載了三臺載荷，它們既有組合優(yōu)勢，也各有各的特色和本領。

“夸父一號”上搭載的全日面矢量磁像儀可以觀測太陽的全日面矢量磁像數(shù)據(jù)，它的觀測靈敏度和時間分辨率在國際上同類探測器中位居前列；萊曼阿爾法太陽望遠鏡對應著太陽觀測的“新窗口”，可能帶回全新的太陽物理信息；而太陽硬X射線成像儀可以對30至200keV能段的X射線成像，其傅里葉分量在空間調制同類設備中最高。

“夸父一號”于2022年10月9日清晨發(fā)射升空，隨即衛(wèi)星和各單機按計劃依次開機，此后進入4至6個月的在軌測試。測試期間，科學家要對衛(wèi)星平臺和三臺載荷的各種性能、功能、觀測模式等進行測試，還要進行在軌數(shù)據(jù)定標。測試完成后，衛(wèi)星將正式交付科學應用系統(tǒng)管理，屆時經(jīng)過處理后的觀測數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析軟件將實時對外開放，讓全球的太陽物理學家都有機會使用“夸父一號”的科學數(shù)據(jù)開展研究工作。

“希望三臺儀器的組合觀測，能發(fā)揮出特色和本領，給我們帶來驚喜。”甘為群說。

“夸父一號”能干哪些事兒？

“夸父一號”的科學目標總結起來是“一磁兩暴”。“一磁”指的是太陽磁場，“兩暴”指的是太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，即太陽耀斑和日冕物質拋射。搞清楚了這三者之間的聯(lián)系，不僅有助于解釋太陽活動是怎樣形成和演化的，對預報空間天氣也將提供重要的物理基礎。

除了做科研，“夸父一號”還有潛力成為一名為人類服務的空間天氣“預報員”和“研究員”。

從廣義上看，硬X射線成像儀提供的耀斑非熱輻射數(shù)據(jù)以及全日面矢量磁像儀觀測的太陽磁場信息，可為中長期空間天氣預報研究提供基礎數(shù)據(jù)。

“而更直接地講，衛(wèi)星上搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡，可以‘看見’日冕物質拋射的規(guī)模、方向、速度，提前40小時左右對災害性空間天氣事件發(fā)出預警。”甘為群說。

為什么選擇在此時展開探日征途？

甘為群介紹，太陽活動以11年為周期。第25個太陽活動周期開始于2020年下半年，將持續(xù)到2031年左右。這一周期內的峰值預計將出現(xiàn)在2024年下半年到2025年上半年，那時太陽爆發(fā)現(xiàn)象也最頻繁。

“夸父一號”于2022年發(fā)射，可以記錄下太陽活動由少變多、逐漸活躍直至達到高峰的過程，有利于捕捉到更多的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。

雖然現(xiàn)在人類對宇宙的觀測已經(jīng)延伸至130億光年以外，但迄今為止，太陽仍然是唯一一顆可供我們詳細研究的恒星。“對于太陽上的一系列活動，人類的了解還很粗淺。空間探日，是研究和了解太陽的重要一步，對人類自身生存也具有重要現(xiàn)實意義。”甘為群說。

與“羲和號”攜手探日

2021年10月，我國已經(jīng)發(fā)射了國內首顆太陽探測科學技術試驗衛(wèi)星“羲和號”。同為探日衛(wèi)星，“夸父一號”和“羲和號”有什么不同？

甘為群解釋說，“羲和號”可以稱為我國探日工程的“探路者”。發(fā)射成功后，它除了開展衛(wèi)星平臺超高指向精度、超高穩(wěn)定度技術試驗外，上面的主載荷“Hα成像光譜儀”經(jīng)過一段時間的在軌調試，已經(jīng)達到預期的觀測效果。

而“夸父一號”全稱為先進天基太陽天文臺。它是我國第一顆綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，上面有三臺載荷共五臺望遠鏡，實現(xiàn)對太陽“一磁兩暴”多波段和空間拓展上的組合觀測是其主要特色。

兩顆衛(wèi)星同時在軌工作，非常有利于增加衛(wèi)星的科學產(chǎn)出。