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        來,和“夸父一號(hào)”一起開啟太陽探測(cè)之旅

        2022-11-18 07:20:24
        大眾科學(xué) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:萊曼太陽活動(dòng)夸父

        10月9日,我國綜合性太陽探測(cè)專用衛(wèi)星“夸父一號(hào)”——先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)(ASO-S)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,開啟對(duì)太陽的探測(cè)之旅。

        這位“探秘者”有什么本領(lǐng)?將為人類帶回什么信息?記者走近衛(wèi)星首席科學(xué)家和研制團(tuán)隊(duì),揭開“夸父一號(hào)”的五重“身份”。

        空間“預(yù)警員”

        “‘夸父一號(hào)’的核心科學(xué)目標(biāo)是‘一磁兩暴’,即太陽磁場(chǎng),以及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?!薄翱涓敢惶?hào)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)研究員甘為群說,將利用太陽活動(dòng)第25周峰年(預(yù)期在2024年到2026年左右)的契機(jī),觀測(cè)、研究“一磁兩暴”的形成、相互作用及彼此關(guān)聯(lián)。

        甘為群介紹,這樣的設(shè)計(jì),既是為了更深入地研究太陽的核心物理現(xiàn)象,也是為了給人類當(dāng)好“預(yù)警員”。“夸父一號(hào)”依靠多個(gè)波段的探測(cè),可以較為連續(xù)地觀測(cè)、追蹤太陽爆發(fā)的全過程,為了解影響人類航天、導(dǎo)航等高科技活動(dòng)的空間災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)提供支持。

        磁場(chǎng)“偵察家”

        磁場(chǎng)被稱為太陽物理中的“第一觀測(cè)量”,大部分的太陽活動(dòng)直接受太陽磁場(chǎng)的支配。

        如果把指南針放在太陽上,會(huì)出現(xiàn)十分奇特的現(xiàn)象:在不同區(qū)域,指南針指向不同;即便同一區(qū)域,不同時(shí)間指南針的指向也不相同。之所以這樣,是因?yàn)樘柎艌?chǎng)遠(yuǎn)比地球磁場(chǎng)復(fù)雜得多。

        “在太陽爆發(fā)時(shí),‘夸父一號(hào)’上搭載的全日面矢量磁像儀,每18分鐘就可以對(duì)全日面磁場(chǎng)進(jìn)行一次高精度成像,有助于完整、準(zhǔn)確地記錄下太陽磁場(chǎng)的變化,進(jìn)而偵察、破解太陽能量釋放的一系列奧秘?!比彰媸噶看畔駜x載荷主任設(shè)計(jì)師章海鷹說。

        觀察“多面手”

        當(dāng)我們想象太陽,腦海中總會(huì)浮現(xiàn)出一個(gè)黃色的耀眼球體。實(shí)際上,太陽的“面貌”要豐富得多,它會(huì)釋放所有波長(zhǎng)的光。除了可以被人眼看見的可見光,還有波長(zhǎng)更短的伽馬射線、X射線、紫外線,以及波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外線、射電波等。

        要看清太陽的“真面目”,需要借助不同波段的望遠(yuǎn)鏡?!翱涓敢惶?hào)”就是一個(gè)觀察太陽的多面手,它搭載的萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡和太陽硬X射線成像儀,可以從紫外線、可見光和X射線波段觀測(cè)太陽。據(jù)介紹,太陽硬X射線成像儀像是一個(gè)精密“復(fù)眼”,可以精準(zhǔn)捕捉來自太陽的X射線信息,萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡可以同時(shí)觀測(cè)全日面和2.5個(gè)太陽半徑內(nèi)的近日冕處萊曼阿爾法光。

        科研“工作狂”

        從地球上看,太陽東升西落,大約只有一半的“露臉”時(shí)間。而飛行在約720公里高的太陽同步晨昏軌道上的“夸父一號(hào)”,全年有96%以上的時(shí)間處于工作狀態(tài),是個(gè)實(shí)打?qū)嵉摹肮ぷ骺瘛薄?/p>

        通常情況下,星上載荷每幾秒至幾分鐘成像一次,在太陽爆發(fā)期,能變?yōu)?秒內(nèi)成像1次,詳細(xì)記錄下太陽活動(dòng)的整個(gè)過程。甘為群介紹,“夸父一號(hào)”在全年的絕大部分時(shí)間可以24小時(shí)不間斷對(duì)日觀測(cè)。僅僅在每年5至8月,每天會(huì)有短暫時(shí)間進(jìn)入地球的陰影,“休息”最長(zhǎng)的一天也不超過18分鐘。

        數(shù)據(jù)量“大師”

        “夸父一號(hào)”總重約859公斤,在太陽探測(cè)衛(wèi)星中體型“中等”,但它是個(gè)吞吐數(shù)據(jù)的“大胃王”。“每天,它將積累和回傳約500GB數(shù)據(jù),相當(dāng)于向地球發(fā)送幾萬幅太陽的‘高清大圖’?!毙l(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師黃宇說,如果算上處理和加工,每天產(chǎn)出的數(shù)據(jù)將“塞滿”一臺(tái)家用電腦的硬盤,這在全球的太陽探測(cè)衛(wèi)星中也屬于“第一梯隊(duì)”。

        這些數(shù)據(jù)被接收、還原后,將被打包發(fā)送到位于中科院紫金山天文臺(tái)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析中心。未來4年衛(wèi)星在軌積累的數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在這里,并由科研人員“翻譯”成為可供科學(xué)研究的圖像和資料。

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