我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”成果正式發布——

　　“探日”零的突破

　　光明日報記者 陳海波 袁於(yu) 飛

　　8月30日，我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”成果正式發布。這些探日成果，以太陽科學探測和新型衛星技術為(wei) 主，創下5個(ge) 國際首次。

　　“實現了我國空間太陽探測成果零的突破，標誌著我國正式步入自主‘探日’時代。”高分專(zhuan) 項工程總設計師兼副總指揮、國家航天局對地觀測與(yu) 數據中心主任趙堅如此形容。

　　五個(ge) 國際首次

　　“羲和號”的學名，叫作太陽Hα（氫阿爾法）光譜探測與(yu) 雙超平台科學技術試驗衛星，於(yu) 2021年10月14日發射升空，運行於(yu) 平均高度為(wei) 517公裏的太陽同步軌道，主要科學載荷為(wei) 太陽Hα成像光譜儀(yi) 。

　　近一年來，國家航天局組織航天科技集團、南京大學等工程任務團隊，開展衛星平台超高指向精度、超高穩定度技術試驗300餘(yu) 次，太陽光譜成像1000餘(yu) 次，圓滿完成了“羲和號”在軌測試和試驗工作。這些努力，取得了重要成果，其中5項為(wei) 國際首次。

　　作為(wei) 我國首位太陽專(zhuan) 屬“攝影師”，“羲和號”在太陽科學探測方麵成功實現兩(liang) 個(ge) “國際首次”：國際首次空間太陽Hα波段光譜掃描成像，國際首次在軌獲取太陽Hα譜線、SiΙ（矽一）譜線和FeΙ（鐵一）譜線的精細結構。

　　“根據這些譜線的精細結構，可反演出高精度的全日麵色球和光球多普勒速度場，發生在太陽大氣中的活動可被詳細記錄到，進而研究太陽活動的物理過程。”趙堅說。

　　除了太陽科學探測，“羲和號”在新型衛星技術試驗方麵取得3個(ge) “國際首次”成果：實現國際首次主從(cong) 協同非接觸“雙超”（超高指向精度、超高穩定度）衛星平台技術在軌性能驗證及工程應用；實現國際首台太陽空間Hα成像光譜儀(yi) 在軌應用；實現國際首台原子鑒頻太陽測速導航儀(yi) 在軌驗證。

　　“羲和號”衛星係統總指揮陳建新解釋，在太空中，衛星載荷一次微小的振動，都會(hui) 使得成像效果失之毫厘、謬之千裏。“雙超”衛星平台打破傳(chuan) 統衛星平台微振動“難測、難控”的技術瓶頸，采用磁浮控製技術，將平台與(yu) 載荷的物理接觸徹底隔絕，確保載荷成像不受平台擾動的影響，讓其拍照“更穩、更準”，將我國衛星平台的姿態控製水平提升了1至2個(ge) 數量級，達到國際先進水平。

　　未來，“雙超”平台技術將在高分辨率遙感、太陽立體(ti) 探測、係外行星發現等新一代航天任務中得到推廣應用，推動我國空間技術的跨越式發展。

　　　給太陽做深度“CT”掃描

　　在五個(ge) 國際首次中，Hα波段光譜掃描成像特別值得關(guan) 注。

　　對太陽物理研究而言，太陽Hα譜線十分重要。它是光子與(yu) 氫原子相互作用後電子能級躍遷產(chan) 生的譜線之一，是太陽爆發時響應最強的色球譜線，能夠直接反映爆發的源區特征。對這條譜線開展探測，可以大大提高我們(men) 對太陽爆發物理機製的認識。

　　太陽大氣從(cong) 裏向外，可分為(wei) 光球層、色球層和日冕層。與(yu) 以往太陽探測衛星主要通過紫外和X射線對太陽高層大氣日冕層進行觀測不同，“羲和號”衛星配備的太陽空間Hα成像光譜儀(yi) ，專(zhuan) 門觀測太陽低層大氣光球和色球，從(cong) 而全麵了解太陽活動的演化過程和物理機製。

　　“‘羲和號’衛星在軌開展的相關(guan) 試驗，是國際上第一次在太空進行Hα譜線研究。”趙堅說，此前，人類隻能在地球上探測太陽Hα譜線，但由於(yu) 受大氣幹擾，探測數據不連續、不穩定。

　　據“羲和號”衛星首席科學家丁明德介紹，“羲和號”可以在46秒內(nei) 掃描全日麵，獲得約1600萬(wan) 個(ge) 點的光譜信息，這是以往太陽觀測從(cong) 未實現的。通過一次掃描可獲得376個(ge) 波長位置的太陽圖像，不同波長對應了光球和色球不同的大氣層次，相當於(yu) 給太陽低層大氣做了一次深度“CT”掃描。

　　通過深度“CT”掃描，獲得精細的色球和光球二維光譜數據，可以更加準確地獲得太陽爆發時大氣溫度、速度等物理量的變化，進而建立太陽爆發從(cong) 光球到日冕的能量積累、釋放、傳(chuan) 輸的完整物理模型。這對研究太陽爆發的動力學過程及物理機製提供關(guan) 鍵依據，對太陽低層大氣和太陽爆發的觀測具有重要意義(yi) 。

　　目前，“羲和號”每天都在按照既定任務計劃開展科學觀測，已經觀測到了近百個(ge) 太陽爆發活動，相關(guan) 研究工作正在開展。

　　　全球進入太陽研究新的高峰期

　　為(wei) 什麽(me) 要探日？

　　作為(wei) 太陽係的中心天體(ti) ，太陽對地球的影響無所不在。

　　“太陽爆發產(chan) 生大量帶電高能粒子，對地球電磁環境造成嚴(yan) 重破壞，其中尤以太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射對地球電磁環境影響最為(wei) 顯著。”趙堅解釋，強耀斑和日冕物質拋射等太陽活動幹擾通信和導航、威脅航天員的健康，甚至毀壞航天器，對太陽活動的觀測和研究不僅(jin) 具有重要的科學意義(yi) ，更具有巨大的應用價(jia) 值。此外，通過對太陽的探測，人類可以深入了解天體(ti) 磁場的起源和演化、高能粒子的加速和傳(chuan) 播等重要物理過程，對天體(ti) 物理學研究具有重要意義(yi) 。

　　人類對太陽的觀測和研究已有400多年曆史，但對太陽的科學認識仍然很不夠。自20世紀60年代以來，隨著航天技術的快速發展，全世界已發射了70多顆太陽觀測衛星，聚焦太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射等的觀測和研究。

　　“太陽活動周期約11年，2021年至2022年是人類有記錄以來第25個(ge) 太陽活動周期的開始，全世界又進入太陽研究新的高峰期。探測和研究太陽活動，提出應對措施，可以降低或規避對地球的不利影響。”趙堅說。

　　　“羲和號”科學數據向全球開放共享

　　“羲和號”的成功發射和在軌應用，讓我們(men) 的科學家可以“站高望遠”，也更加自主。

　　趙堅告訴記者，國際太陽探測發展變化很快，我國在太陽觀測領域發表論文數量已居世界第二位，但是使用的數據均來自國外衛星數據。

　　“‘羲和號’打破了我們(men) 在此領域的被動局麵。”趙堅說。

　　自主的同時，我們(men) 還要開放——“羲和號”的科學數據向全球開放共享。

　　目前，國家航天局牽頭成立了衛星數據科學委員會(hui) ，製定了數據政策，供國內(nei) 外科學家研究、使用、共享衛星探測數據。“力爭(zheng) 產(chan) 生更多的原創性科學成果，為(wei) 人類科學事業(ye) 作出中國貢獻。”趙堅說。