本刊綜合

2022年8月30日，我國(guó)正式公布首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”創(chuàng)下的5個(gè)國(guó)際首次科學(xué)探測(cè)和衛(wèi)星技術(shù)成果。

從“羲和號(hào)”上看太陽，能觀測(cè)到什么？這些科學(xué)探測(cè)成果對(duì)人類認(rèn)識(shí)太陽有哪些新貢獻(xiàn)？后續(xù)太陽探測(cè)活動(dòng)還將如何開展？

太陽空間探測(cè)實(shí)現(xiàn)“零”突破

2021年10月14日，“羲和號(hào)”發(fā)射升空，作為首位太陽專屬“攝影師”，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)了太陽空間探測(cè)的“零”突破。

“羲和號(hào)”完成了國(guó)際首次太陽空間Hα成像光譜儀在軌應(yīng)用，成功實(shí)現(xiàn)了國(guó)際首次空間太陽Hα波段光譜掃描成像，國(guó)際首次在軌獲取太陽Hα譜線、SiΙ譜線和FeΙ譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

其中，Hα成像光譜儀進(jìn)行光譜掃描成像，分辨率達(dá)0.0024納米，每張光譜掃描圖像都包含了300多張照片，分別對(duì)應(yīng)了光球?qū)雍蜕驅(qū)硬煌叨忍幍奶枅D像，相當(dāng)于給太陽低層大氣進(jìn)行“CT”掃描。每一張“CT”圖又反映了日面上近1600萬個(gè)點(diǎn)的信息。

根據(jù)這些譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)，人類可反演出高精度的全日面色球和光球多普勒速度場(chǎng)，可詳細(xì)記錄到發(fā)生在太陽大氣中的活動(dòng)，進(jìn)而研究太陽活動(dòng)的物理過程。

拍照又精又穩(wěn)

在太空中，衛(wèi)星載荷哪怕一次微小振動(dòng)，都會(huì)讓成像效果差之毫厘、謬以千里。要在距太陽1.5億公里的地球附近對(duì)太陽“明察秋毫”，這對(duì)相機(jī)的指向精度和穩(wěn)定度提出了更高的要求。

“羲和號(hào)”首次實(shí)現(xiàn)了“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。采用“動(dòng)靜隔離非接觸”總體設(shè)計(jì)新方法，將平臺(tái)艙與載荷艙物理隔離，有效隔絕了衛(wèi)星平臺(tái)的干擾，通過大帶寬、超高精度磁浮作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了相機(jī)指向精度10-4°量級(jí)和穩(wěn)定度10-5°/s量級(jí)的“雙超”指標(biāo)。就像給相機(jī)裝上了高精尖的“云臺(tái)”，讓相機(jī)對(duì)得準(zhǔn)、拍得穩(wěn)。

未來，“雙超”平臺(tái)技術(shù)將在高分辨率遙感、太陽立體探測(cè)、系外行星發(fā)現(xiàn)等新一代航天任務(wù)中被推廣應(yīng)用，推動(dòng)我國(guó)空間技術(shù)的跨越式發(fā)展。

空間測(cè)速全新解決方案

“羲和號(hào)”搭載的原子鑒頻太陽測(cè)速導(dǎo)航儀，國(guó)際首次在軌采用原子鑒頻原理，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地確定太陽光的頻率變化，進(jìn)而獲取衛(wèi)星相對(duì)太陽的視向速度。經(jīng)過在軌實(shí)測(cè)，導(dǎo)航儀的速度測(cè)量精度優(yōu)于2 m/s，為未來深空探測(cè)任務(wù)中的自主導(dǎo)航提供了一種新型的速度測(cè)量技術(shù)手段。

數(shù)據(jù)開放共享

“羲和號(hào)”發(fā)射成功后，國(guó)家航天局牽頭成立了衛(wèi)星數(shù)據(jù)科學(xué)委員會(huì)，制定了數(shù)據(jù)政策供國(guó)內(nèi)外科學(xué)家研究、使用、共享衛(wèi)星探測(cè)數(shù)據(jù)。目前，“羲和號(hào)”的科學(xué)數(shù)據(jù)已向全球開放共享。

當(dāng)前正處于第二十五個(gè)太陽活動(dòng)周期，全世界又進(jìn)入太陽研究新的高峰期。我國(guó)作為航天大國(guó)，還將發(fā)射先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)衛(wèi)星，以“一磁兩暴”為科學(xué)目標(biāo)，對(duì)太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射和全日面矢量磁場(chǎng)開展觀測(cè)，為預(yù)報(bào)嚴(yán)重影響人類正常生活的空間災(zāi)害性天氣提供支持。

此外，我國(guó)正在論證后續(xù)太陽探測(cè)發(fā)展計(jì)劃，科學(xué)家們希望按照在黃道面內(nèi)多視角探測(cè)、大傾角太陽極區(qū)探測(cè)和太陽抵近觀測(cè)“三步走”計(jì)劃，進(jìn)一步了解太陽的構(gòu)造，確定太陽活動(dòng)的三維結(jié)構(gòu)，掌握機(jī)理和活動(dòng)規(guī)律，為推動(dòng)人類科學(xué)文明的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。