這就是中國優勢 | 科技優勢（十六）夸父探日：開啟中國太陽觀測新時代

【導語】“可上九天攬月，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還。”這是一種豪情與詩意，也是當今中國正創造的奇跡。中國人對未知的好奇、對探索的渴望、對困境的思考以及對美好未來的期待，推開了一扇扇嶄新世界的大門：空間探測、生物醫藥、人工智慧、量子科學……中國科技創新的步伐從未停止。正如習近平總書記所説，一切偉大成就都是持續奮鬥的結果，一切偉大事業都需要在繼往開來中推進。新時代必將是大有可為的時代。

中國傳統神話故事裏的“夸父逐日”，如今隨著一顆科學衛星的升空來到了現實。10月9日7時43分，中國綜合性太陽探測衛星“夸父一號”(先進天基太陽天文臺，英文簡稱ASO-S)在酒泉衛星發射中心成功發射升空，正式開啟了“逐日”的征程。

2022年10月9日，我國成功發射“夸父一號”衛星。（圖源：新華社）

對仗“嫦娥奔月”填補探日空白

大約在46億年前，太陽在距離銀河系中心約2.6萬光年處，由星雲在自身引力作用下坍塌凝聚而形成，太陽壽命大致為100億年，目前正處於壯年期。太陽對地球演化和人類文明發展的作用不可或缺，同時太陽對地球的影響也無所不在。不管是從天文學的角度去探尋恒星奧秘，還是從實際生産生活的角度來講，對太陽開展系統深入的觀測都十分必要。

“夸父一號”衛星效果圖（圖源：中國科學院紫金山天文臺）

中國空間太陽探測的嘗試最早在20世紀70年代中期，1976年曾提出主要觀測太陽的“天文一號”衛星；在2001年發射神舟二號飛船上搭載的空間天文(主要觀測太陽)分系統取得成功；期間還提出“空間太陽望遠鏡計劃”；2004年提出中法合作“太陽爆發探測小衛星計劃”，以及日地三星計劃；2011年中科院空間科學先導專項(一期)正式啟動，先進天基太陽天文臺剛好是為響應專項而提出的衛星計劃。現在回顧起來，中國之前雖有一系列太陽探測衛星計劃的提出和嘗試，但均未走到最後，太陽探測專門衛星基本為零，先進天基太陽天文臺衛星計劃填補了這一空白。

將先進天基太陽天文臺命名為“夸父一號”，有兩層含義，一方面“夸父”是廣為人知的中國神話人物，“夸父逐日”蘊含了中華民族千百年來試圖揭開太陽神秘面紗的不懈求索。另一方面寓意著“夸父一號”將與未來中國太陽探測衛星一道，開啟中國綜合性太陽觀測的新時代。“嫦娥奔月”對仗“夸父逐日”，詮釋了中國人熱愛自然、探索自然的情懷與浪漫。

“一磁兩暴”實現三個國際首次

太陽硬X射線成像儀的金屬鎢光柵。（圖源：新華社）

太陽活動的週期約為11年，目前正處於第25個太陽活動週期的初期，太陽黑子數量逐漸增加，預計2024年至2025年達到最高峰，“夸父一號”將利用該契機，以“一磁兩暴”為科學目標開展觀測。“一磁兩暴”這個名詞是專門為“夸父一號”提出來的。“一磁”即太陽磁場，“兩暴”即太陽上兩類最劇烈的爆發現象——太陽耀斑和日冕物質拋射。該衛星將研究“一磁兩暴”的形成、演化、相互作用、彼此關聯等，為影響人類航太、通訊、導航等高科技活動的空間災害性天氣預報提供支援。

為實現“一磁兩暴”的科學目標，“夸父一號”衛星上搭載有全日面向量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠鏡和太陽硬X射線成像儀三台有效載荷，分別觀測太陽磁場、日冕物質拋射和太陽耀斑。

“夸父一號”衛星的主要創新點可以總結為“三個首次”：一是國際上首次以“一磁兩暴”作為衛星的科學目標並且配置相應的載荷組合；二是國際上首次在一顆近地衛星平臺上，對全日面向量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像、日冕物質拋射的日面形成和近日面傳播同時進行觀測；三是國際上首次在萊曼阿爾法譜線波段實現全日面和近日冕無縫同時成像觀測。

“夸父”與“羲和”攜手探日

“夸父一號”模型照片。（圖源：新華社）

近年來，全球太陽探測熱潮已近悄然生成，並愈演愈烈……美國2018年曾發射“帕克號”太陽探測衛星，中國2021年曾發射太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”，此次中國“夸父一號”亦發射入軌。同為探日衛星，這三者之間有何關聯與區別?

“帕克號”衛星是美國主導的飛到太陽附近進行觀測的衛星，其軌道近日點可以達到10個太陽半徑左右。這意味著它受到的太陽熱非常強，不可能面對太陽進行觀測，必須加上厚厚的防熱罩，所以它只能探測到太陽附近粒子、磁場這些環境，不能直接看太陽。而“夸父一號”衛星是直接看太陽，用遙測遙感的手段觀測太陽，對太陽進行成像。

“羲和號”衛星于2019年6月立項，主要是從技術上驗證一種超高指向精度、超高穩定度的“雙超”衛星平臺。“羲和號”上的望遠鏡不僅可以在地面工作，到太空後還有極大的優勢，既可以連續對太陽進行觀測，還能克服地球大氣抖動等帶來的一系列問題，在短時間內掃描全日面，並在掃描的波長範圍裏對每個光譜點進行成像。

而“夸父一號”專門為觀測太陽提出，2017年底立項，是完全以科學目標為牽引的空間科學衛星計劃，所以“夸父一號”被稱為“空間科學衛星”，在科學目標、觀測對象、觀測波段等方面與“羲和號”完全不同。兩顆衛星同時在軌工作，非常有利於增加衛星的科學産出。

衛星數據面向全球免費開放

“夸父一號”數據分析中心。（圖源：新華社）

“夸父一號”衛星首席科學家、中科院紫金山天文臺研究員甘為群介紹説，預期“夸父一號”衛星發射後，經過一段時間的在軌測試，正式進入工作模式交付用戶後，每天可觀測到大概500GB的數據量，通過地面支撐系統和科學應用系統處理後向全球開放，數據共用，供科學家進行太陽物理學研究。

“夸父一號”衛星科學應用系統總設計師、中科院紫金山天文臺研究員黎輝強調，“夸父一號”衛星整個數據是完全開放的政策，在衛星在軌測試完成、數據正常生産之後，會及時對全世界相關領域的科研工作者，包括太陽物理、空間環境、空間物理、空間天氣等領域，實時免費開放。他説，這樣的數據共用政策也是基於國際慣例，中國太陽物理學家一直以來都在享受國際開放的數據政策，“我們第一顆綜合性太陽觀測衛星成功之後，也要對世界做出承諾，我們的數據也是完全開放的”。

值得關注的是，“夸父一號”衛星計劃乙太陽活動第25周峰年作為契機，將詳細記錄第25個太陽活動周的“太陽風暴”。屆時，通過“夸父一號”衛星數據全球開放共用，圍繞其觀測結果的研究有望成為國際熱點，科學家在研究太陽活動規律的同時，也會及時預報太陽爆發對人類的影響，以造福全人類。

(資料來源：新華社、中新網、央視新聞、中國科學報、科技日報)