錢航 鄒粟

錢航，中國(guó)航天科技集團(tuán)一院航天科普專家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心博士、錢學(xué)森青少年航天科學(xué)院專家、青少年科技教育專家，多次參與載人航天發(fā)射任務(wù)，擔(dān)任探月、探火等多次重要發(fā)射任務(wù)中央電視臺(tái)直播嘉賓。

要說(shuō)屬于全人類最終極的浪漫，答案應(yīng)該只有一個(gè)：宇宙。而太陽(yáng)作為太陽(yáng)系中質(zhì)量最大的天體，是太陽(yáng)系的焦點(diǎn)， 也是人類探索恒星的前哨站。在地球上，我們能擁抱這顆質(zhì)量是地球33萬(wàn)倍的恒星所散發(fā)出的刺眼亮光及其帶來(lái)的溫暖;穿越1.5億千米，我們依然能感受到陽(yáng)光照射到肌膚的熾熱;即使在漆黑的夜晚， 被月球反射的太陽(yáng)光芒仍然能成為星空中最亮眼、潔白的光……

太陽(yáng)作為整個(gè)太陽(yáng)系中唯一的恒星，成為我們觀察宇宙其他天體的參考標(biāo)準(zhǔn)。古往今來(lái)，我們從沒(méi)停止過(guò)對(duì)它的好奇和探索的腳步。但是，在探索太陽(yáng)的過(guò)程中，我們?nèi)匀挥泻芏鄦?wèn)題尚未解決。令人期待的是，10月，我國(guó)即將發(fā)射第一顆綜合性太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星——先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)（簡(jiǎn)稱“ASO-S”），它將有助于我們揭開(kāi)太陽(yáng)的神秘面紗。

那么，為什么觀測(cè)太陽(yáng)非要與它“肩并肩”？我們以前都做了什么？這次任務(wù)能獲得什么？帶著這些問(wèn)題，我們一起走進(jìn)本篇文章吧！

為什么不能在地面全方位觀察太陽(yáng)活動(dòng)

打個(gè)比方，假如現(xiàn)在距離我們10米的地方有一支點(diǎn)燃的蠟燭，站在原地，我們能觀測(cè)到什么？通過(guò)肉眼，我們能觀測(cè)到蠟燭火焰所散發(fā)出的光芒;借助科學(xué)儀器，我們可以對(duì)蠟燭火焰的顏色進(jìn)行光譜分析，從而獲知蠟燭火焰中等離子體的電離能量;利用溫度計(jì)，比較蠟燭點(diǎn)燃前后的室內(nèi)溫度，我們能知道蠟燭燃燒時(shí)的熱傳導(dǎo)和熱輻射是怎樣的。

但是，如果此時(shí)蠟燭的火焰上方冒出黑煙，我們可能會(huì)認(rèn)為這是由于蠟燭的不完全燃燒所導(dǎo)致的。那么，為什么蠟燭會(huì)不完全燃燒呢？是什么物質(zhì)導(dǎo)致了蠟燭不完全燃燒？蠟燭是由什么物質(zhì)構(gòu)成的呢？……想要解答諸如此類的問(wèn)題，我們就需要靠近蠟燭，更加清晰地對(duì)蠟燭進(jìn)行觀察。

同樣，在地面借助望遠(yuǎn)鏡、電磁測(cè)量?jī)x等科學(xué)儀器以及科學(xué)模型，我們能大概分析出太陽(yáng)的組成、光亮度、表面溫度、輻射等，解釋太陽(yáng)的組成和活動(dòng)。但是，這些理論僅僅停留在對(duì)太陽(yáng)表面及其能給予我們的科學(xué)數(shù)據(jù)上的推斷。對(duì)這些理論模型的驗(yàn)證和對(duì)太陽(yáng)異?；顒?dòng)的解釋，是我們?cè)诘孛嫔蠠o(wú)法直接觀測(cè)的，所以我們需要把儀器搬到太陽(yáng)附近進(jìn)行觀察，從而盡可能地獲得更多的科學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)行更全面、更詳細(xì)的研究。

人類對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行過(guò)的研究

在幾千年的中華大地上，人們用“圈中一點(diǎn)”來(lái)表示太陽(yáng)。許多史學(xué)家和文字學(xué)家推斷這“圈中一點(diǎn)”便是最早對(duì)太陽(yáng)黑子的記錄。

幾千年前，人類對(duì)浩瀚宇宙所知甚少，甚至對(duì)地球是什么樣子、地球之外有什么等都沒(méi)有多少了解，太陽(yáng)對(duì)于古時(shí)候的人們來(lái)說(shuō)更像一個(gè)神話，這也更加促進(jìn)了人類對(duì)太陽(yáng)的科學(xué)探索。

公元前1000年，古巴比倫天文學(xué)家觀察到太陽(yáng)沿著黃道面（地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面）的運(yùn)動(dòng)并不均勻。這個(gè)在如今看似簡(jiǎn)單的觀察，卻在當(dāng)時(shí)促進(jìn)了人們對(duì)幾何物理的研究，以及后來(lái)人們對(duì)太陽(yáng)軌道的推測(cè)。在公元前28 年的漢朝，中國(guó)最早的天文學(xué)家對(duì)太陽(yáng)黑子進(jìn)行了觀測(cè)并做了明確的記錄，這為后來(lái)探索太陽(yáng)黑子的周期奠定了基礎(chǔ)，給予了更多的科學(xué)數(shù)據(jù)。

1904年，盧瑟福首次提出了太陽(yáng)的能源是由內(nèi)部的熱源提供的，并且提出放射性衰變是維持太陽(yáng)生命的關(guān)鍵。從這以后，關(guān)于太陽(yáng)的研究層出不窮，黑子磁場(chǎng)、太陽(yáng)日冕、氫氦聚變、質(zhì)子反應(yīng)鏈等接連被提出。對(duì)這些理論模型的研究，需要通過(guò)觀測(cè)結(jié)果論證。所以，在近代，人類也創(chuàng)造了很多觀測(cè)太陽(yáng)甚至到訪太陽(yáng)的機(jī)會(huì)。

先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)所搭載的主要科學(xué)設(shè)備

全日面矢量磁像儀

用于開(kāi)展太陽(yáng)光球矢量磁場(chǎng)的成像觀測(cè)?？v向分量靈敏度為5G，橫向分量精度為150G

太陽(yáng)硬X 射線成像儀

太陽(yáng)硬X 射線成像儀在30～200keV能量段，以太陽(yáng)耀斑為主要觀測(cè)目標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行成像觀測(cè)

萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡

萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡在萊曼阿爾法波段（121.6±7.5納米）和白光波段對(duì)太陽(yáng)從日面中心到1.2個(gè)太陽(yáng)半徑的全日面和1.1～2.5個(gè)太陽(yáng)半徑的內(nèi)日冕進(jìn)行成像觀測(cè)

美國(guó)國(guó)家航空航天局在20世紀(jì)60年代發(fā)射的“先鋒”號(hào)首次在太陽(yáng)同步軌道上詳細(xì)測(cè)量了太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)磁場(chǎng)。20世紀(jì)70年代，“太陽(yáng)神”號(hào)探測(cè)器和天空試驗(yàn)站任務(wù)為科學(xué)家提供了大量關(guān)于太陽(yáng)風(fēng)暴、太陽(yáng)日冕層和太陽(yáng)日冕物質(zhì)拋射的科學(xué)數(shù)據(jù)。

日本在20世紀(jì)90年代發(fā)射的太陽(yáng)衛(wèi)星長(zhǎng)時(shí)間記錄了太陽(yáng)耀斑的活動(dòng)和分布情況，使得科學(xué)家能夠開(kāi)始區(qū)分并且歸類太陽(yáng)耀斑的不同種類。美國(guó)2018年發(fā)射的“帕克”號(hào)太陽(yáng)探測(cè)器也將于2025年接近太陽(yáng)，對(duì)太陽(yáng)的外層日冕進(jìn)行觀測(cè)。

肩負(fù)重任的先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)

先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)是我國(guó)太陽(yáng)物理學(xué)界在2011年提出的一個(gè)針對(duì)太陽(yáng)探索的任務(wù)計(jì)劃。此項(xiàng)任務(wù)將會(huì)抓住太陽(yáng)活動(dòng)第25個(gè)周峰年的契機(jī)，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行科學(xué)探索。

先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)將對(duì)當(dāng)前天文學(xué)界的“一磁兩暴”進(jìn)行重點(diǎn)科學(xué)數(shù)據(jù)采集。“一磁”指的是太陽(yáng)磁場(chǎng)。無(wú)論是在太陽(yáng)內(nèi)部還是在太陽(yáng)表面，或是在太陽(yáng)周圍，太陽(yáng)磁場(chǎng)都有很多復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化，所以這也成為天文學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)?！皟杀敝傅氖翘?yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射。這“兩暴”其實(shí)對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钪械耐ㄐ哦加泻艽蟮挠绊憽?/p>

配備了全日面矢量磁像儀、太陽(yáng)硬X 射線成像儀、萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)，它的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)都是非常前沿的，也是研究天文學(xué)界亟待解決的問(wèn)題，同時(shí)也與我們的日常生活休戚相關(guān)。通過(guò)對(duì)太陽(yáng)風(fēng)暴的研究，我們可以進(jìn)一步改進(jìn)空間天氣預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，讓航天員能夠在第一時(shí)間獲取太陽(yáng)風(fēng)暴的爆發(fā)信息，使他們?cè)谲壐踩?/p>

先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)成功發(fā)射后，將詳細(xì)記錄第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周峰年的太陽(yáng)風(fēng)暴。屆時(shí)，圍繞先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)觀測(cè)結(jié)果的研究將成為國(guó)際熱點(diǎn)，科學(xué)家在研究“一磁兩暴”自然規(guī)律的同時(shí)，也會(huì)及時(shí)預(yù)報(bào)太陽(yáng)爆發(fā)對(duì)人類的影響，以造福全人類。相信在不久的將來(lái)，我們可以通過(guò)先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)對(duì)太陽(yáng)有更詳細(xì)的認(rèn)識(shí)和了解。

（責(zé)任編輯：陸艷 郝雅文）