讓航天“皇冠上的明珠”閃耀中國光彩

　　從古至今，太陽引發(fā)了人類太多的思考?？涓钢鹑盏膫髡f，折射著中華民族對這顆耀眼恒星的好奇與向往。

　　2022年10月9日，中國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，正式拉開了我國對日空間探測的序章。

　　2023年1月12日，由兩院院士投票評選的2022年中國十大科技進展新聞在京揭曉，“‘夸父一號’發(fā)射成功并發(fā)布首批科學(xué)圖像”，位列其中。

　　仰望天空，風(fēng)云浩蕩，有一群人可以在心中清晰勾勒出“夸父一號”的樣貌細(xì)節(jié)。他們，是“夸父一號”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員甘為群率領(lǐng)的科研團隊。

　　“夸父一號”的逐日之旅，凝結(jié)著他們長達11年的歲月與心血。

　　不講榮譽利益 只管埋頭苦干

　　“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，太陽仍然是浩瀚宇宙中唯一可供人類詳細(xì)研究的恒星?！备蕿槿赫f，“太陽上發(fā)生的活動，不只影響著地球和人類，也可能在其他恒星上演。所以人類對太陽的物理過程越了解，對宇宙的認(rèn)識也會更深刻。”

　　開啟中國太陽探測新時代的“夸父一號”，全稱為先進天基太陽天文臺，運行在距離地面約720千米的太陽同步晨昏軌道。它是我國第一顆綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，上面有3臺載荷，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。

　　太陽活動以11年為周期，第25個太陽活動周期開始于2020年，將持續(xù)到2031年左右。這一周期內(nèi)的峰值預(yù)計將出現(xiàn)在2024年到2025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，有利于捕捉到更多劇烈爆發(fā)現(xiàn)象?！薄翱涓敢惶枴盚XI載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員蘇楊表示，“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?！?/p>

　　與太陽活動周期11年“同步”，“夸父一號”的發(fā)射適逢空間科學(xué)先導(dǎo)專項實施11年。

“‘夸父一號’緣起于2011年中科院首批空間科學(xué)先導(dǎo)專項的立項實施?！备蕿槿航榻B，“從概念性提出，到可行性研究、工程立項、工程實施，‘夸父一號’是一個大科學(xué)工程。11年期間，歷經(jīng)各種磨難，有科學(xué)上的挑戰(zhàn)，更有資金、人員、施工等方面的難關(guān)?！?/p>

　　“‘夸父一號’的成功發(fā)射和運轉(zhuǎn)，讓我們深刻理解了‘兩彈一星’精神和載人航天精神，簡單說來就是大團隊團結(jié)協(xié)作，不講榮譽利益，只管埋頭苦干?！备蕿槿簭娬{(diào)，“主動肩負(fù)起歷史重任，把自己的科學(xué)追求融入建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的偉大事業(yè)中去，是新時代中國科技工作者精神世界的真實寫照?！?/p>

　　“24小時在線”的科研團隊

　　“我們的衛(wèi)星目前還處于在軌測試階段，這個階段主要目的是驗證載荷的觀測能力以及載荷是否先進。”甘為群介紹，為了實現(xiàn)“一磁兩暴”的科學(xué)目標(biāo)，“夸父一號”攜帶了三個載荷——全日面矢量磁像儀(FMG)、太陽硬X射線成像儀(HXI)和萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡(LST)。

　　三個載荷的研制工作，都是全新的。研制團隊在幾年時間里分頭完成了從“0到1”的探索。

　　HXI載荷的主要科學(xué)目標(biāo)是在約30keV～200keV能量段，對太陽耀斑的高能輻射進行能譜和成像觀測?！霸趪鴥?nèi)，我們第一次研制這么高分辨率的硬X射線成像設(shè)備，并做到了跟國際最高水平相近?！碧K楊說。

　　為了實現(xiàn)1.2米距離上微米級形變和角秒級扭轉(zhuǎn)的高精度監(jiān)測，蘇楊和團隊用了幾年時間開展攻關(guān)，提出并驗證了新的解決方案“太陽指向鏡零位定標(biāo)方案”及配套算法，成功解決了這個難題，同時將太陽中心的定位精度從2個角秒提高到優(yōu)于0.3個角秒。

　　在對HXI準(zhǔn)直器飛行件進行詳細(xì)標(biāo)定和測量過程中，由于現(xiàn)有設(shè)備達不到目標(biāo)要求，一項重要測試結(jié)果一直不盡如人意。HXI主任設(shè)計師張哲帶領(lǐng)的技術(shù)團隊重新采購了高精度設(shè)備，并自行設(shè)計搭建了25米X射線束流測試平臺。場地條件簡陋，團隊成員的吃住行需要克服重重困難。最終，團隊成功獲得了91個子準(zhǔn)直器的測試曲線。

　　“LST載荷提供了首個在萊曼阿爾法波段的全日面和內(nèi)日冕的連續(xù)觀測?！盠ST載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員封莉介紹，LST包含太陽日面成像儀、太陽白光望遠(yuǎn)鏡、太陽日冕儀三臺子載荷。

　　2021年夏天，為如期完成太陽日冕儀的研發(fā)工作，封莉和團隊成員與技術(shù)難題展開“死磕”?！皫讉€人基本上是輪流通宵?！狈饫蚧貞浀?，“從原始物理參數(shù)的模擬，到合成萊曼阿爾法波段的成像，再到給載荷研制方提供具體技術(shù)參數(shù)，大家面臨的挑戰(zhàn)層出不窮?！?/p>

　　“這是一個痛并快樂的過程?？朔萍茧y題，實現(xiàn)我國太陽衛(wèi)星探測多項零的突破，對大家既是挑戰(zhàn)又是動力。”“夸父一號”LST載荷科學(xué)團隊成員、中科院紫金山天文臺副研究員盧磊說，“我們是一個‘24小時在線’的團隊，任何時間在線上拋出問題，都會有人立即響應(yīng)，研討交流隨時都在進行?！?/p>

　　“從吃‘現(xiàn)成飯’，到‘燒大餐’給大家吃”

　　2022年10月9日，7時43分。

　　黃宇這一生都會記得，在那個秋意微涼的清晨，長征二號丁型運載火箭成功將“夸父一號”發(fā)射升空。

　　作為“夸父一號”衛(wèi)星首席科學(xué)家助理、科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師，黃宇親歷了“夸父一號”研制的全過程。他強調(diào)：“經(jīng)歷4到6個月調(diào)試后，‘夸父一號’每天將產(chǎn)生大約500GB的科學(xué)探測數(shù)據(jù)，我們對太陽的研究將不再完全依靠國外的空間數(shù)據(jù)。”

　　“‘夸父一號’進入科學(xué)運行階段后，它的衛(wèi)星數(shù)據(jù)連同數(shù)據(jù)分析軟件將對國內(nèi)外同行開放共享，圍繞其觀測結(jié)果的研究有望成為國際熱點?！备蕿槿赫f。

　　2022年12月13日，我國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”首批科學(xué)圖像在京發(fā)布，其中多幅圖像達到國際先進水平。

　　“當(dāng)前，我國的太陽物理研究論文總數(shù)已居世界第二位，但這些論文所使用的研究數(shù)據(jù)大都來自國外的衛(wèi)星，缺少自己原創(chuàng)性貢獻。”黃宇表示，“‘夸父一號’不僅可以讓我們擁有第一手的太陽研究數(shù)據(jù)，也將為國際天文學(xué)研究貢獻中國力量?！?/p>

　　“一個完整的科研體系包括儀器、觀測、研究。我們之前更多的是利用國外衛(wèi)星的數(shù)據(jù)直接研究。”甘為群說，“打個比喻，以前我們吃‘現(xiàn)成飯’，現(xiàn)在我們‘自己燒飯’，以后我們要‘燒大餐’給大家吃?！?/p>

　　路雖遠(yuǎn)，行則將至?！霸谛l(wèi)星研制階段，任何一個考慮不周都會帶來嚴(yán)重后果?！薄翱涓敢惶枴盚XI載荷科學(xué)團隊成員、中科院紫金山天文臺博士后夏凡小雨于2018年加入團隊的科研工作。她說：“這幾年，不僅跟著老師們開展了一系列開拓性的科研工作，而且培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，最重要的是樹立了攀登世界空間科學(xué)最高峰的信心。”

　　早春二月，萬物萌發(fā)，“夸父二號”的規(guī)劃研發(fā)工作也已蓄勢待發(fā)?！白鳛榭臻g科學(xué)先導(dǎo)專項，我們的衛(wèi)星肩負(fù)著采擷航天‘皇冠上的明珠’的使命，必須能夠增進人類前沿科學(xué)認(rèn)知、實現(xiàn)更多從‘0到1’的突破?！备蕿槿航榻B，“夸父二號”研發(fā)方案國內(nèi)目前有好幾個候選，前提必須是國際領(lǐng)先，我們團隊也有一個從技術(shù)到科學(xué)均絕對先進的編隊飛行太陽觀測提案，簡單講就是前面一顆衛(wèi)星攜帶新技術(shù)鏡頭，后面一顆衛(wèi)星放探測器，通過長焦距得到前所未有的超高空間分辨太陽探測圖像。

　　天空的點點繁星，始終是人類的夢想所在。甘為群團隊以“現(xiàn)代夸父逐日”的科研故事告訴世界，在探索深空、探索自然的長路上，中國正迎光啟航。

　　(本報記者 羅 旭)

來源：光明日報