成功在軌運行10個(gè)月后，我國首顆太陽(yáng)探測科學(xué)技術(shù)試驗衛星“羲和號”的科學(xué)探測和衛星技術(shù)成果今天正式公布。從“羲和號”上“看”太陽(yáng)，觀(guān)測到了什么？這些科學(xué)探測成果，對于人類(lèi)認識太陽(yáng)有哪些新貢獻？后續太陽(yáng)探測活動(dòng)，還將如何開(kāi)展？

相當于給太陽(yáng)低層大氣做CT掃描

“羲和號”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(yáng)同步軌道。作為首位太陽(yáng)專(zhuān)屬“攝影師”，“羲和號”的發(fā)射，意味著(zhù)我國實(shí)現太陽(yáng)空間探測“零的突破”。

“在科學(xué)探測方面，‘羲和號’發(fā)射后成功實(shí)現了兩個(gè)首次，即國際首次獲得空間太陽(yáng)Hα（氫阿爾法）波段光譜掃描成像以及國際首次在軌獲取太陽(yáng)Hα譜線(xiàn)、Si I（中性硅原子）譜線(xiàn)和Fe I（中性鐵原子）譜線(xiàn)的精細結構�！眹�家高分辨率對地觀(guān)測系統總設計師兼副總指揮、國家航天局對地觀(guān)測與數據中心主任趙堅介紹。

“羲和號”衛星首席科學(xué)家、南京大學(xué)教授丁明德告訴記者，Hα譜線(xiàn)是太陽(yáng)活動(dòng)在太陽(yáng)低層大氣中響應最強的譜線(xiàn)。對這條譜線(xiàn)開(kāi)展探測，就可以同時(shí)獲得光球層和色球層的活動(dòng)信息，大大提高了我們對太陽(yáng)爆發(fā)物理機制的認知。

“以前對于Hα譜線(xiàn)的探測只能在地球上進(jìn)行，受到大氣干擾，探測數據經(jīng)常不連續不穩定�！壁w堅介紹，“羲和號”的主要科學(xué)載荷為太陽(yáng)Hα成像光譜儀，通過(guò)光譜掃描成像，分辨率達到了0.0024納米，比地面濾光器的分辨率提高了約10倍，達到了國際先進(jìn)水平。每張光譜掃描圖像實(shí)際上都包含了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(yáng)圖像，因此相當于給太陽(yáng)低層大氣做CT掃描。而每一張“CT圖”上，又反映了日面上近1600萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的信息。

除了太陽(yáng)Hα譜線(xiàn)，“羲和號”還同時(shí)獲得了Si I譜線(xiàn)和Fe I譜線(xiàn)。尤其是Si I譜線(xiàn)，以往在地面觀(guān)測時(shí)被地球大氣的水分子譜線(xiàn)掩蓋，“羲和號”在空間直接觀(guān)測到了Si I完整的譜線(xiàn)輪廓，這是國際上的第一次。通過(guò)三條譜線(xiàn)的研究，結合“羲和號”獲得的全日面色球和光球的多普勒速度圖，可以反演計算出太陽(yáng)大氣的溫度、密度、速度，從而幫助我們深入研究太陽(yáng)的大氣結構，了解太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)的觸發(fā)原因和傳播過(guò)程，更好地開(kāi)展空間天氣預報，保障人類(lèi)生命安全。

專(zhuān)家表示，“羲和號”衛星在軌開(kāi)展的相關(guān)試驗，是國際上第一次在太空進(jìn)行Hα譜線(xiàn)研究，目前已經(jīng)獲得了2項太陽(yáng)探測國際科學(xué)成果，顯著(zhù)提高了我國在太陽(yáng)物理領(lǐng)域的國際影響力。

非接觸式磁浮衛星平臺讓拍照更準、更穩

“羲和號”在新型衛星技術(shù)試驗方面也實(shí)現了多個(gè)首次，如國際首次實(shí)現了主從協(xié)同非接觸“雙超”（超高指向精度、超高穩定度）衛星平臺技術(shù)在軌性能驗證及工程應用；實(shí)現了國際首臺太陽(yáng)空間Hα成像光譜儀在軌應用；實(shí)現了國際首臺原子鑒頻太陽(yáng)測速導航儀在軌驗證等。

“羲和號”衛星系統總指揮、中國航天科技集團八院科技委常委陳建新表示，要在相距太陽(yáng)1.5億公里遠的地球附近對太陽(yáng)“明察秋毫”，就對相機的指向精度和穩定度提出了更高的要求�！棒撕吞枴毙l星在國際首次采用基于“動(dòng)靜隔離、主從協(xié)同”理念的非接觸式磁浮衛星平臺，就像給相機裝上了高精尖的“云臺”，讓相機對得準、拍得穩。

“在太空中，衛星載荷哪怕一次微小振動(dòng)，都會(huì )讓成像效果差之毫厘、謬以千里�！标惤ㄐ陆榻B，“雙超”衛星平臺采用磁浮控制技術(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(dòng)的影響，將我國衛星平臺的姿態(tài)控制水平提升了1至2個(gè)數量級，達到了國際先進(jìn)水平。

此外，“羲和號”還在軌驗證了艙間無(wú)線(xiàn)能源傳輸、激光通信、無(wú)線(xiàn)通信等多項衛星平臺新技術(shù)。

趙堅表示，隨著(zhù)我國航天產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對地觀(guān)測、空間科學(xué)探測等各類(lèi)航天任務(wù)對高性能衛星平臺的需求越來(lái)越迫切，尤其亟須發(fā)展具有超高指向精度、超高穩定度指標的衛星平臺�！啊�羲和號’高性能技術(shù)衛星平臺在軌試驗，是世界上首次將磁浮技術(shù)在航天器上進(jìn)行工程應用，大幅提升了我國空間觀(guān)測技術(shù)水平�！�

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

觀(guān)測到近百個(gè)太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)，數據向全球開(kāi)放共享

目前，“羲和號”每天都在按照既定計劃開(kāi)展科學(xué)觀(guān)測，已經(jīng)觀(guān)測到了近百個(gè)太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)，相關(guān)研究工作正在開(kāi)展。

趙堅介紹，我國在太陽(yáng)觀(guān)測領(lǐng)域發(fā)表論文數量已居世界第二位，但之前使用的數據均來(lái)自國外衛星數據�！棒撕吞枴卑l(fā)射成功后，國家航天局牽頭成立了衛星數據科學(xué)委員會(huì )，制定了數據政策，供國內外科學(xué)家研究、使用、共享衛星探測數據，力爭產(chǎn)生更多的原創(chuàng )性科學(xué)成果，為人類(lèi)科學(xué)事業(yè)做出中國貢獻。目前，“羲和號”的科學(xué)數據已向全球開(kāi)放共享。

“太陽(yáng)爆發(fā)產(chǎn)生大量帶電高能粒子，對地球電磁環(huán)境造成嚴重破壞，其中尤以耀斑和日冕物質(zhì)拋射對地球電磁環(huán)境影響最為顯著(zhù)。這些太陽(yáng)活動(dòng)干擾通信和導航、威脅航天員的健康，甚至毀壞航天器，對太陽(yáng)活動(dòng)的觀(guān)測和研究不僅具有重要的科學(xué)意義，更具有巨大的應用價(jià)值�！壁w堅表示，太陽(yáng)活動(dòng)周期約11年，當前正處于第二十五個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期，全世界又進(jìn)入太陽(yáng)研究新的高峰期。我國作為航天大國，及時(shí)開(kāi)展太陽(yáng)探測活動(dòng)十分必要。

自上世紀60年代以來(lái)，全世界已發(fā)射了70多顆太陽(yáng)觀(guān)測衛星，聚焦于太陽(yáng)黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射的觀(guān)測研究。未來(lái)5年，國外至少將發(fā)射5顆太陽(yáng)探測衛星。

據介紹，今年我國還將發(fā)射先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺衛星，以“一磁兩暴”為科學(xué)目標，對太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射和全日面矢量磁場(chǎng)開(kāi)展觀(guān)測，為預報嚴重影響人類(lèi)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(yáng)探測發(fā)展計劃，科學(xué)家們希望按照在黃道面內多視角探測、大傾角太陽(yáng)極區探測和太陽(yáng)抵近觀(guān)測“三步走”實(shí)施，由易到難，逐步深入，進(jìn)一步了解太陽(yáng)的構造，確定太陽(yáng)活動(dòng)的三維結構，掌握機理和活動(dòng)規律，為人類(lèi)科學(xué)事業(yè)的發(fā)展貢獻中國力量。

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