這就是中國優(yōu)勢 | 科技優(yōu)勢（十六）夸父探日：開啟中國太陽觀測新時代

【導語】“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還?！边@是一種豪情與詩意，也是當今中國正創(chuàng)造的奇跡。中國人對未知的好奇、對探索的渴望、對困境的思考以及對美好未來的期待，推開了一扇扇嶄新世界的大門：空間探測、生物醫(yī)藥、人工智能、量子科學……中國科技創(chuàng)新的步伐從未停止。正如習近平總書記所說，一切偉大成就都是持續(xù)奮斗的結(jié)果，一切偉大事業(yè)都需要在繼往開來中推進。新時代必將是大有可為的時代。

中國傳統(tǒng)神話故事里的“夸父逐日”，如今隨著一顆科學衛(wèi)星的升空來到了現(xiàn)實。10月9日7時43分，中國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”(先進天基太陽天文臺，英文簡稱ASO-S)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，正式開啟了“逐日”的征程。

2022年10月9日，我國成功發(fā)射“夸父一號”衛(wèi)星。（圖源：新華社）

對仗“嫦娥奔月”填補探日空白

大約在46億年前，太陽在距離銀河系中心約2.6萬光年處，由星云在自身引力作用下坍塌凝聚而形成，太陽壽命大致為100億年，目前正處于壯年期。太陽對地球演化和人類文明發(fā)展的作用不可或缺，同時太陽對地球的影響也無所不在。不管是從天文學的角度去探尋恒星奧秘，還是從實際生產(chǎn)生活的角度來講，對太陽開展系統(tǒng)深入的觀測都十分必要。

“夸父一號”衛(wèi)星效果圖（圖源：中國科學院紫金山天文臺）

中國空間太陽探測的嘗試最早在20世紀70年代中期，1976年曾提出主要觀測太陽的“天文一號”衛(wèi)星；在2001年發(fā)射神舟二號飛船上搭載的空間天文(主要觀測太陽)分系統(tǒng)取得成功；期間還提出“空間太陽望遠鏡計劃”；2004年提出中法合作“太陽爆發(fā)探測小衛(wèi)星計劃”，以及日地三星計劃；2011年中科院空間科學先導專項(一期)正式啟動，先進天基太陽天文臺剛好是為響應專項而提出的衛(wèi)星計劃。現(xiàn)在回顧起來，中國之前雖有一系列太陽探測衛(wèi)星計劃的提出和嘗試，但均未走到最后，太陽探測專門衛(wèi)星基本為零，先進天基太陽天文臺衛(wèi)星計劃填補了這一空白。

將先進天基太陽天文臺命名為“夸父一號”，有兩層含義，一方面“夸父”是廣為人知的中國神話人物，“夸父逐日”蘊含了中華民族千百年來試圖揭開太陽神秘面紗的不懈求索。另一方面寓意著“夸父一號”將與未來中國太陽探測衛(wèi)星一道，開啟中國綜合性太陽觀測的新時代?！版隙鸨荚隆睂φ獭翱涓钢鹑铡?，詮釋了中國人熱愛自然、探索自然的情懷與浪漫。

“一磁兩暴”實現(xiàn)三個國際首次

太陽硬X射線成像儀的金屬鎢光柵。（圖源：新華社）

太陽活動的周期約為11年，目前正處于第25個太陽活動周期的初期，太陽黑子數(shù)量逐漸增加，預計2024年至2025年達到最高峰，“夸父一號”將利用該契機，以“一磁兩暴”為科學目標開展觀測?！耙淮艃杀边@個名詞是專門為“夸父一號”提出來的?！耙淮拧奔刺柎艌?，“兩暴”即太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射。該衛(wèi)星將研究“一磁兩暴”的形成、演化、相互作用、彼此關(guān)聯(lián)等，為影響人類航天、通訊、導航等高科技活動的空間災害性天氣預報提供支持。

為實現(xiàn)“一磁兩暴”的科學目標，“夸父一號”衛(wèi)星上搭載有全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠鏡和太陽硬X射線成像儀三臺有效載荷，分別觀測太陽磁場、日冕物質(zhì)拋射和太陽耀斑。

“夸父一號”衛(wèi)星的主要創(chuàng)新點可以總結(jié)為“三個首次”：一是國際上首次以“一磁兩暴”作為衛(wèi)星的科學目標并且配置相應的載荷組合；二是國際上首次在一顆近地衛(wèi)星平臺上，對全日面矢量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像、日冕物質(zhì)拋射的日面形成和近日面?zhèn)鞑ネ瑫r進行觀測；三是國際上首次在萊曼阿爾法譜線波段實現(xiàn)全日面和近日冕無縫同時成像觀測。

“夸父”與“羲和”攜手探日

“夸父一號”模型照片。（圖源：新華社）

近年來，全球太陽探測熱潮已近悄然生成，并愈演愈烈……美國2018年曾發(fā)射“帕克號”太陽探測衛(wèi)星，中國2021年曾發(fā)射太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”，此次中國“夸父一號”亦發(fā)射入軌。同為探日衛(wèi)星，這三者之間有何關(guān)聯(lián)與區(qū)別?

“帕克號”衛(wèi)星是美國主導的飛到太陽附近進行觀測的衛(wèi)星，其軌道近日點可以達到10個太陽半徑左右。這意味著它受到的太陽熱非常強，不可能面對太陽進行觀測，必須加上厚厚的防熱罩，所以它只能探測到太陽附近粒子、磁場這些環(huán)境，不能直接看太陽。而“夸父一號”衛(wèi)星是直接看太陽，用遙測遙感的手段觀測太陽，對太陽進行成像。

“羲和號”衛(wèi)星于2019年6月立項，主要是從技術(shù)上驗證一種超高指向精度、超高穩(wěn)定度的“雙超”衛(wèi)星平臺。“羲和號”上的望遠鏡不僅可以在地面工作，到太空后還有極大的優(yōu)勢，既可以連續(xù)對太陽進行觀測，還能克服地球大氣抖動等帶來的一系列問題，在短時間內(nèi)掃描全日面，并在掃描的波長范圍里對每個光譜點進行成像。

而“夸父一號”專門為觀測太陽提出，2017年底立項，是完全以科學目標為牽引的空間科學衛(wèi)星計劃，所以“夸父一號”被稱為“空間科學衛(wèi)星”，在科學目標、觀測對象、觀測波段等方面與“羲和號”完全不同。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。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)面向全球免費開放

“夸父一號”數(shù)據(jù)分析中心。（圖源：新華社）

“夸父一號”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說，預期“夸父一號”衛(wèi)星發(fā)射后，經(jīng)過一段時間的在軌測試，正式進入工作模式交付用戶后，每天可觀測到大概500GB的數(shù)據(jù)量，通過地面支撐系統(tǒng)和科學應用系統(tǒng)處理后向全球開放，數(shù)據(jù)共享，供科學家進行太陽物理學研究。

“夸父一號”衛(wèi)星科學應用系統(tǒng)總設(shè)計師、中科院紫金山天文臺研究員黎輝強調(diào)，“夸父一號”衛(wèi)星整個數(shù)據(jù)是完全開放的政策，在衛(wèi)星在軌測試完成、數(shù)據(jù)正常生產(chǎn)之后，會及時對全世界相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者，包括太陽物理、空間環(huán)境、空間物理、空間天氣等領(lǐng)域，實時免費開放。他說，這樣的數(shù)據(jù)共享政策也是基于國際慣例，中國太陽物理學家一直以來都在享受國際開放的數(shù)據(jù)政策，“我們第一顆綜合性太陽觀測衛(wèi)星成功之后，也要對世界做出承諾，我們的數(shù)據(jù)也是完全開放的”。

值得關(guān)注的是，“夸父一號”衛(wèi)星計劃以太陽活動第25周峰年作為契機，將詳細記錄第25個太陽活動周的“太陽風暴”。屆時，通過“夸父一號”衛(wèi)星數(shù)據(jù)全球開放共享，圍繞其觀測結(jié)果的研究有望成為國際熱點，科學家在研究太陽活動規(guī)律的同時，也會及時預報太陽爆發(fā)對人類的影響，以造福全人類。

(資料來源：新華社、中新網(wǎng)、央視新聞、中國科學報、科技日報)