本報(bào)記者 鄧孝慈
中國(guó)在探索太空領(lǐng)域正穩(wěn)步前進(jìn),繼嫦娥五號(hào)探測(cè)器在月球采樣返回、天問一號(hào)探測(cè)器奔赴火星后,中國(guó)首顆太陽探測(cè)衛(wèi)星也即將于2022年升空。為何要去探測(cè)遙遠(yuǎn)的太陽?中國(guó)的太陽探測(cè)衛(wèi)星有什么特長(zhǎng)?《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者近日專訪了南京中科院紫金山天文臺(tái)的該項(xiàng)目首席科學(xué)家甘為群。
太陽對(duì)我們?nèi)粘I钣惺裁从绊懩兀砍吮娝苤墓庹胀?,甘為群介紹說,太陽的異?;顒?dòng)同樣會(huì)沖擊現(xiàn)代生活。太陽距離地球平均達(dá)1.5億公里,但一旦它“發(fā)威”,耀斑和日冕物質(zhì)拋射產(chǎn)生的磁云會(huì)裹挾著大量帶電高能粒子,直奔地球而來,與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的電磁環(huán)境將受到嚴(yán)重破壞。例如2003年萬圣節(jié)期間,太陽就給地球搗了一次大亂,不但多顆科學(xué)衛(wèi)星遭受不同程度損害,全球衛(wèi)星通信受到干擾,GPS定位也大受影響,從太空到地面,各種需要即時(shí)通信和定位的交通系統(tǒng)都不同程度癱瘓。這次太陽風(fēng)暴事件被稱為“萬圣節(jié)風(fēng)暴”。因此持續(xù)地對(duì)太陽活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是非常有必要的。
我國(guó)第一顆綜合性太陽探測(cè)衛(wèi)星——先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)(ASO-S)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是揭示太陽磁場(chǎng)、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射(一磁兩暴)的形成及相互關(guān)系,預(yù)期在軌運(yùn)行不少于4年。ASO-S也可以通過監(jiān)測(cè)日冕物質(zhì)拋射在太陽上的爆發(fā)情況,準(zhǔn)實(shí)時(shí)地預(yù)報(bào)它對(duì)地球的可能影響,提前1-3天警示人類做好防護(hù)工作。
甘為群還強(qiáng)調(diào)說,“ASO-S是科學(xué)衛(wèi)星,不是應(yīng)用衛(wèi)星,它首先關(guān)注的是科學(xué)問題”。大眾對(duì)科學(xué)往往首先提出“這個(gè)東西有什么用”。但什么叫科學(xué)?科學(xué)就是發(fā)現(xiàn)和研究自然的規(guī)律。太陽是體現(xiàn)物理規(guī)律的理想場(chǎng)所,被認(rèn)為是“天然實(shí)驗(yàn)室”。例如在太陽表面,流體、磁流體、等離子體,全波段輻射,各種波動(dòng),各種結(jié)構(gòu),各種動(dòng)力學(xué)過程,從高溫到低溫,從高密度到低密度,從強(qiáng)磁場(chǎng)到弱磁場(chǎng),從小尺度到大尺度,從粒子加速和核反應(yīng)過程……可謂應(yīng)有盡有,而這些要在天文學(xué)科的其他研究對(duì)象上進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)是不可想象的。
那么該如何觀測(cè)太陽呢?甘為群表示,為避開地球大氣的影響,人類早期曾通過氣球進(jìn)行觀測(cè)。隨著太空時(shí)代拉開序幕,完全脫離地球大氣影響的科學(xué)衛(wèi)星成為研究太陽的主力。ASO-S搭載3臺(tái)有效載荷,用于測(cè)量太陽磁場(chǎng),以及觀測(cè)日冕物質(zhì)拋射和太陽耀斑。它將工作在距離地表720公里的地球極軌,可以滿足近乎24小時(shí)連續(xù)觀測(cè)太陽的要求。甘為群表示,對(duì)于太陽觀測(cè)能力的優(yōu)劣不能以距離太陽遠(yuǎn)近來衡量。美國(guó)曾在2018年發(fā)射“帕克”太陽探測(cè)器,旨在近距離觀測(cè)太陽。它將在2025年運(yùn)行到距離太陽最近的地方,與太陽中心僅有9.86太陽半徑(約690萬公里)。但由于沒有哪個(gè)儀器可以在數(shù)千攝氏度的高溫下正常工作,因此“帕克”衛(wèi)星上的探測(cè)器只能在擋板后面工作,測(cè)量太陽附近衛(wèi)星經(jīng)過地方的環(huán)境參數(shù)。從這個(gè)意義上看,“帕克”衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)與我們ASO-S衛(wèi)星的目標(biāo)完全不同。
為什么ASO-S選擇在2022年發(fā)射?甘為群解釋說,太陽磁場(chǎng)活動(dòng)周期具有11年的周期,下一個(gè)太陽活動(dòng)周期差不多從2021年開始,2022年逐步進(jìn)入上升期,預(yù)期在2024年到2025年左右達(dá)到極大峰值。所以ASO-S從2022年發(fā)射正好能覆蓋從早期到上升期到極大的全過程。
據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解,ASO-S在2017年年底順利正式批復(fù)工程立項(xiàng)。目前衛(wèi)星工程樣機(jī)已經(jīng)研制完成,進(jìn)入工程飛行樣前期階段。甘為群表示,衛(wèi)星初樣性能已通過所有試驗(yàn),包括環(huán)境模擬和高低溫試驗(yàn),預(yù)計(jì)今年1月底前完成整機(jī)轉(zhuǎn)正樣即飛行樣機(jī)研制階段,今年年底完成飛行樣機(jī)研制,2022年上半年擇機(jī)發(fā)射?!?/p>