8月30日，我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”成果正式發(fā)布。這些探日成果，以太陽(yáng)科學(xué)探測(cè)和新型衛(wèi)星技術(shù)為主，創(chuàng)下五個(gè)國(guó)際首次。“實(shí)現(xiàn)了我國(guó)空間太陽(yáng)探測(cè)成果零的突破，標(biāo)志著我國(guó)正式步入自主‘探日時(shí)代?！备叻謱ｍ?xiàng)工程總設(shè)計(jì)師兼副總指揮、國(guó)家航天局對(duì)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)中心主任趙堅(jiān)如此形容。

五個(gè)國(guó)際首次

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

近一年來(lái)，國(guó)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(duì)，開(kāi)展衛(wèi)星平臺(tái)超高指向精度、超高穩(wěn)定度技術(shù)試驗(yàn)300余次，太陽(yáng)光譜成像1000余次，圓滿完成了“羲和號(hào)”在軌測(cè)試和試驗(yàn)工作。這些努力，取得了重要成果，其中五項(xiàng)為國(guó)際首次。

作為我國(guó)首位太陽(yáng)專屬“攝影師”，“羲和號(hào)”在太陽(yáng)科學(xué)探測(cè)方面成功實(shí)現(xiàn)兩個(gè)“國(guó)際首次”：國(guó)際首次空間太陽(yáng)Hα波段光譜掃描成像，國(guó)際首次在軌獲取太陽(yáng)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(chǎng)，發(fā)生在太陽(yáng)大氣中的活動(dòng)可被詳細(xì)記錄到，進(jìn)而研究太陽(yáng)活動(dòng)的物理過(guò)程?！壁w堅(jiān)說(shuō)。

除了太陽(yáng)科學(xué)探測(cè)外，“羲和號(hào)”在新型衛(wèi)星技術(shù)試驗(yàn)方面取得三個(gè)“國(guó)際首次”成果：實(shí)現(xiàn)國(guó)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(tái)技術(shù)在軌性能驗(yàn)證及工程應(yīng)用;實(shí)現(xiàn)國(guó)際首臺(tái)太陽(yáng)空間Hα成像光譜儀在軌應(yīng)用;實(shí)現(xiàn)國(guó)際首臺(tái)原子鑒頻太陽(yáng)測(cè)速導(dǎo)航儀在軌驗(yàn)證。

“羲和號(hào)”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(dòng)，都會(huì)使得成像效果失之毫厘、謬之千里?！半p超”衛(wèi)星平臺(tái)打破傳統(tǒng)衛(wèi)星平臺(tái)微振動(dòng)“難測(cè)、難控”的技術(shù)瓶頸，采用磁浮控制技術(shù)，將平臺(tái)與載荷的物理接觸徹底隔絕，確保載荷成像不受平臺(tái)擾動(dòng)的影響，讓其拍照“更穩(wěn)、更準(zhǔn)”，將我國(guó)衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)控制水平提升了1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

未來(lái)，“雙超”平臺(tái)技術(shù)將在高分辨率遙感、太陽(yáng)立體探測(cè)、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(dòng)我國(guó)空間技術(shù)的跨越式發(fā)展。

給太陽(yáng)作深度“CT”掃描

在五個(gè)國(guó)際首次中，Hα波段光譜掃描成像特別值得關(guān)注。

對(duì)太陽(yáng)物理研究而言，太陽(yáng)Hα譜線十分重要。它是光子與氫原子相互作用后電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生的譜線之一，是太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)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(duì)這條譜線開(kāi)展探測(cè)，可以大大提高我們對(duì)太陽(yáng)爆發(fā)物理機(jī)制的認(rèn)識(shí)。

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

“‘羲和號(hào)衛(wèi)星在軌開(kāi)展的相關(guān)試驗(yàn)，是國(guó)際上第一次在太空進(jìn)行Hα譜線研究?！壁w堅(jiān)說(shuō)，此前，人類只能在地球上探測(cè)太陽(yáng)Hα譜線，但由于受大氣干擾，探測(cè)數(shù)據(jù)不連續(xù)、不穩(wěn)定。

據(jù)“羲和號(hào)”衛(wèi)星首席科學(xué)家丁明德介紹，“羲和號(hào)”可以在46秒內(nèi)掃描全日面，獲得約1600萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的光譜信息，這是以往太陽(yáng)觀測(cè)從未實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)一次掃描可獲得376個(gè)波長(zhǎng)位置的太陽(yáng)圖像，不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)了光球和色球不同的大氣層次，相當(dāng)于給太陽(yáng)低層大氣作了一次深度“CT”掃描。

通過(guò)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(yáng)爆發(fā)時(shí)大氣溫度、速度等物理量的變化，進(jìn)而建立太陽(yáng)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(duì)研究太陽(yáng)爆發(fā)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及物理機(jī)制提供關(guān)鍵依據(jù)，對(duì)太陽(yáng)低層大氣和太陽(yáng)爆發(fā)的觀測(cè)具有重要意義。

作為太陽(yáng)系的中心天體，太陽(yáng)對(duì)地球的影響無(wú)所不在。人類對(duì)太陽(yáng)的觀測(cè)和研究已有400多年歷史，但對(duì)太陽(yáng)的科學(xué)認(rèn)識(shí)仍然很不夠。自1960年代以來(lái)，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(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星，聚焦太陽(yáng)黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射等的觀測(cè)和研究。“太陽(yáng)活動(dòng)周期約11年，2021年至2022年是人類有記錄以來(lái)第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期的開(kāi)始，全世界又進(jìn)入太陽(yáng)研究新的高峰期。探測(cè)和研究太陽(yáng)活動(dòng)，提出應(yīng)對(duì)措施，可以降低或規(guī)避對(duì)地球的不利影響?！壁w堅(jiān)說(shuō)。

（摘自《光明日?qǐng)?bào)》陳海波、袁于飛）