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            中國初步建立綜合性太陽觀測網

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            中國初步建立綜合性太陽觀測網

            2022年10月25日 03:23 來源:科技日報
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              “夸父”升空與“羲和”共同逐日

              中國初步建立綜合性太陽觀測網

              記者 張 曄

              去年發射的“羲和號”可以稱為我國探日工程的“探路者”,而“夸父一號”則是觀察太陽的多面手,它可以從紫外線、可見光和X射線波段等對太陽進行觀測。我國發射的兩顆探日衛星各有側重,將共同提升我國在世界太陽物理研究領域的影響力。

              10月9日上午,我國綜合性太陽探測衛星“夸父一號”,在酒泉衛星發射中心搭乘長征二號丁型運載火箭發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

              “夸父一號”的中文全稱為先進天基太陽天文臺(ASO-S)。它是中國科學院空間科學先導專項繼“悟空”“墨子號”“慧眼”“實踐十號”“太極一號”“懷柔一號”之后,研制發射的又一顆空間科學衛星,實現了我國天基太陽探測衛星的跨越式突破。

              中國科學院紫金山天文臺研究員、先進天基太陽天文臺首席科學家甘為群表示,“夸父一號”作為我國綜合性太陽探測專用衛星,將實現3個首次:國際上首次以“一磁兩暴”作為科學目標并配置相應的載荷組合;國際上首次在一顆衛星平臺上對全日面矢量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像、日冕物質拋射的日面形成以及日冕傳播同時進行觀測;國際上首次在萊曼阿爾法波段實現全日面和日冕同時觀測。

              去年我國發射了第一顆探日衛星“羲和號”,此次“夸父一號”也順利升空。盡管“夸父”與“羲和”的觀測任務不盡相同,但它們或將成為我國科學家“追日”的最強搭檔。

              主要任務是觀測“一磁兩暴”

              太陽是距離地球最近的恒星,人類對這顆耀眼的“火球”充滿了好奇。

              “從研究自然規律、自然科學的角度來說,太陽是一個非常好的天然物理‘實驗室’,除了太陽內部的物理過程外,太陽的表面、大氣、磁場、結構、波動、全波段輻射、等離子體、流體規律等都值得觀測研究?!备蕿槿赫f。

              關于太陽,普通人最為關心的問題總是繞不開太陽會對地球造成的影響。

              2003年萬圣節期間,太陽暴發了一次強磁暴,使歐美的一系列科學衛星都遭受了不同程度的損害,導致全球衛星通信受到干擾,全球定位系統受到影響,定位精度出現了偏差,致使地面和空間一些需要即時通信和定位的系統出現不同程度的癱瘓。

              究其原因,就是太陽發射出大量帶電高能粒子,對地球電磁環境造成嚴重破壞。

              “太陽表面看起來很平靜,其實很活躍。原因在于太陽有磁場,而且磁場超級亂。當磁場在太陽表面聚集,就會形成太陽黑子。太陽黑子容易引起日珥、耀斑和日冕物質拋射等太陽暴發現象?!备蕿槿航榻B,太陽一發威,就會對地球造成不小的影響。不僅身在太空的航天員會面臨危險,還會造成地球電力系統損壞、通信系統癱瘓……

              太陽活動11年為一周期,根據推算,2024—2025年是太陽活動第25周峰年。甘為群表示,“夸父一號”將以太陽活動第25周峰年為契機,詳細記錄這期間的“太陽風暴”。簡言之,它的主要科學目標就是4個字:“一磁兩暴”。所謂“一磁”就是太陽的磁場,“兩暴”就是太陽上兩類最劇烈的暴發現象——耀斑和日冕物質拋射。

              “觀測和研究太陽磁場、耀斑和日冕物質拋射的形成,以及它們的關聯和相互作用,可以及時預報太陽暴發對人類的影響,為空間天氣預警提供支持?!备蕿槿航忉?。

              據計算,一旦太陽發生日冕物質拋射等現象,科學家可以在它影響地球的至少40個小時前得到信息,從而及時做出防護,避免可能造成的損失。

              “夸父”與“羲和”各有千秋

              近年來,太陽物理研究這個領域非常熱,我國去年發射了“羲和”,現在又有“夸父”,這兩顆探日衛星的區別在哪里?

              據悉,去年10月份發射的“羲和號”衛星全稱為太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術試驗衛星,主要是從技術上驗證衛星“雙超”平臺,就是利用高精度指向和指向穩定度這兩個指標開展試驗。

              Hα波段地面望遠鏡也可以觀測,但是在太空進行觀測更有利,“羲和號”上搭載的望遠鏡可以連續對太陽進行觀測,還克服地球大氣抖動等帶來的一系列問題,能在短時間內光譜掃描全日面,在掃描的波長范圍里可以對每一個光譜點進行成像,其科學目標是太陽色球動力學。

              “而‘夸父一號’是專門為觀測太陽而提出的,完全以科學目標為牽引的空間科學衛星計劃,所以‘夸父’被歸類為空間科學衛星,它在科學目標、觀測對象、觀測波段等方面與‘羲和’完全不同?!备蕿槿赫f。

              科技日報記者了解到,“夸父一號”攜帶了3臺儀器載荷,分別是專門觀測太陽磁場的全日面矢量磁像儀,專門觀測太陽耀斑的太陽硬X射線成像儀,專門觀測日冕物質拋射的萊曼阿爾法太陽望遠鏡,該望遠鏡也幫助“夸父一號”首次實現萊曼阿爾法波段全日面和近日冕同時觀測。

              這3臺儀器各有自己的“獨門武功”。全日面矢量磁像儀是我國第一臺空間太陽磁場測量設備,其時間分辨率相對較高,可實現全日面光球矢量磁場的持續觀測,與國際同類載荷相比具有更高的磁場測量靈敏度和時間分辨率。

              硬X射線成像儀用于對太陽耀斑非熱輻射探測,比國際同類儀器探頭數目要多,有99個探測器,能實現高分辨成像,還有大動態范圍高速電子學讀出技術,確保了“夸父一號”對高級別耀斑暴發的探測能力。

              萊曼阿爾法太陽望遠鏡是我國第一臺空間萊曼阿爾法太陽望遠鏡,不僅可以實現對太陽從日冕到內日冕的無縫觀測,還具備自動監測太陽耀斑暴發的能力,并且其觀測模式能夠自主轉換。同時,萊曼阿爾法譜線本身也是一個新的觀測波段窗口。

              將在距離地面720千米的太陽同步軌道上至少服役4年的“夸父一號”,可以稱得上是“工作狂”,在全年的絕大部分時間內,可以24小時不間斷對太陽進行觀測。僅僅在每年5月至8月,每天會有短暫的時間進入地球陰影,“休息”最長的一天也不超過18分鐘。它每天將產生大約500吉字節的數據量,通過地面支撐系統和科學應用系統的處理后向全球開放,數據共享。

              因此,我國發射的兩顆探日衛星各有側重,將共同提升我國在世界太陽物理研究領域的影響力。

              可探測太陽大氣各層次

              20世紀60年代以來,世界各國已經先后發射了數十顆太陽探測相關衛星進入太空。

              在這場“群雄逐日”的國際太陽探測熱潮中,我國在太陽物理學上的研究并未缺席。甘為群介紹,我國對于太陽物理的研究在國際上的地位很高,2010年中國在太陽物理領域發表論文的總量已位居世界第二。

              去年發射的“羲和號”可以稱為我國探日工程的“探路者”,而“夸父一號”則是觀察太陽的多面手,它可以從紫外線、可見光和X射線波段等對太陽進行觀測。

              “從去年開始,可以說我國正式進入了空間探日時代?!北本┐髮W地球與空間科學學院教授、中國科學院太陽活動重點實驗室主任田暉介紹說,除了上述兩顆衛星外,去年夏天發射的氣象衛星風云三號E星上搭載了一臺太陽X射線—極紫外成像儀,首次實現了我國空間日冕探測;今年夏天發射的中國科學院空間新技術試驗衛星上搭載的46.5納米極紫外太陽成像儀首次實現了我國對太陽過渡區的探測。

              田暉表示,我國已實現對太陽大氣各個層次的探測。配合地面望遠鏡在可見光、紅外和射電波段的探測,我國已初步建立綜合性的太陽觀測網。(科技日報)

            【編輯:蘇亦瑜】
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