羲和号捕捉太阳的一举一动
来源:【中国科普网】
"羲和号"效果图 (图片来源:中国航天科技集团八院)
已观测到近百个太阳爆发活动,首次在轨获取太阳Hα谱线精细结构、进一步试验我国新型卫星技术……8月30日,国家航天局在京正式发布我国首颗太阳探测科学技术试验卫星"羲和号"取得的系列新成果。
本次发布的成果以太阳科学探测和新型卫星技术为主,对于后续开展太阳空间探测任务,以及提升我国在空间科学领域国际影响力等具有重要意义。
太阳爆发产生大量带电高能粒子,对地球电磁环境造成严重破坏,其中尤以太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射对地球电磁环境影响最为显著。强耀斑和日冕物质抛射等太阳活动干扰通信和导航,威胁航天员健康,甚至毁坏航天器,对太阳活动的观测和研究不仅具有重要的科学意义,更具有巨大的应用价值。此外,通过对太阳的探测,人类可以深入了解天体磁场的起源和演化、高能粒子的加速和传播等重要物理过程,对天体物理学研究具有重要意义。
"羲和号"全称太阳Hα(氢阿尔法)光谱探测与双超平台科学技术试验卫星,于2021年10月14日发射升空,运行于平均高度为517公里的太阳同步轨道,主要科学载荷为太阳Hα成像光谱仪。
作为我国首位太阳专属"摄影师",经过前期在轨测试与调试,"羲和号"已成功实现了国际首次空间太阳Hα波段光谱扫描成像,国际首次在轨获取太阳Hα谱线、SiⅠ(中性硅原子)谱线和FeⅠ(中性铁原子)谱线的精细结构。根据这些谱线的精细结构,可反演出高精度的全日面色球和光球多普勒速度场,发生在太阳大气中的活动可被详细记录到,进而研究太阳活动的物理过程。目前,"羲和号"每天都在按照既定任务计划开展科学观测,已经观测到近百个太阳爆发活动。相关研究工作正在开展,"羲和号"的科学数据已向全球开放共享。
除了太阳科学探测取得的成果,在新型卫星技术试验方面,"羲和号"国际首次实现了主从协同非接触"双超"(超高指向精度、超高稳定度)卫星平台技术在轨性能验证及工程应用,实现了国际首台太阳空间Hα成像光谱仪在轨应用,实现了国际首台原子鉴频太阳测速导航仪在轨验证。在太空中,卫星载荷一次微小的振动,都会使得成像效果差之毫厘、谬以千里。"双超"卫星平台打破传统卫星平台微振动"难测、难控"的技术瓶颈,采用磁浮控制技术,将平台与载荷的物理接触彻底隔绝,确保载荷成像不受平台扰动的影响,让其拍照"更稳、更准",将我国卫星平台的姿态控制水平提升了一至两个数量级,达到了国际先进水平。未来,双超平台技术将在高分辨率遥感、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中得到推广应用,推动我国空间技术跨越式发展。
一年以来,国家航天局组织航天科技集团、南京大学、中科院等任务承研单位,圆满完成了"羲和号"在轨测试和试验工作,取得了"羲和"探日重大成果,是我国政、产、学、研、用通力合作的典范工程。高分专项总设计师兼副总指挥、国防科工局重大专项工程中心主任赵坚表示,这些重要成果,有望在将来的对地观测、空间科学探测等新一代航天任务中得到广泛应用,前景广阔。
赵坚透露,太阳探测作为空间科学发展的重要领域,我国目前已经制定了两个太阳探测计划,除了已经发射的"羲和号",还有"先进天基太阳天文台"计划。
"先进天基太阳天文台"是中科院先导专项规划的一颗太阳综合观测卫星,以"一磁两暴"为科学目标,对太阳耀斑、日冕物质抛射和全日面矢量磁场开展观测,研究"一磁两暴"的起源、相互作用及彼此关联,为严重影响人类正常生活的空间灾害性天气预报提供支持,计划今年10月发射。
目前,国家航天局已组织相关单位提出了日地L5点太阳探测、太阳极轨探测、太阳抵近探测等一系列任务规划,将对太阳进行全方位立体探测,进一步深入认识太阳活动的起源和演化,为推动人类科学文明的发展贡献力量。
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