原标题:10月9日上午7时43分 我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射(引题) 

现代“夸父”今逐日 首次瞄准“一磁两暴”为太阳清晰成像(主题)

10月9日上午7时43分,长征二号丁型运载火箭从我国酒泉卫星发射中心腾空而起,将先进天基太阳天文台“夸父一号”送入距离地球720公里、周期99分钟的太阳同步晨昏轨道。


【资料图】

作为我国综合性太阳探测卫星,这颗以《山海经》中追日化山的“夸父”命名的卫星,搭载了三台各具神通的载荷设备,将以“一磁两暴”为科学目标,实现我国天基太阳探测卫星跨越式突破。

太阳峰年专星启程探日 11年完成跨越式突破

2011年提出、2017年立项、2022年升空,11年的历程对于一颗卫星来说不算短。

为何需要一颗专星来探日?“夸父一号”首席科学家、中国科学院紫金山天文台研究员甘为群说,2010年,我国在太阳物理领域发表的论文数量位居全球第二,这些论文所用的绝大部分观测数据都来自美国、日本、欧洲等的太阳卫星,“‘夸父一号’就是要在国际上对太阳物理研究做出重大原创性贡献。”

太阳活动有11年周期,目前正处于第25个周期的开端。“夸父一号”设计寿命不少于4年,其观测能力足以覆盖太阳峰年(预期在2024~2026年左右)极大期。目前我国已制定两个太阳探测计划“羲和”和“夸父”,两颗卫星在一年内分别升空,标志着我国综合性太阳探测时代正式开启。

瞄准“一磁两暴”

为太阳清晰成像

“一磁两暴”是“夸父一号”的主要科学目标。“一磁”指的是太阳磁场,“两暴”指的是太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑和日冕物质抛射。

甘为群说,“夸父一号”在国际上首次在一个近地卫星上,同时观测磁场、耀斑和日冕物质抛射,在研究三者关系的同时,也为空间天气预警提供支撑。“夸父一号”依靠多个波段的探测,可以较为连续地观测、追踪太阳爆发的全过程,为影响人类航天、导航等高科技活动的空间灾害性天气预报提供支持。为此,“夸父一号”上搭载了三台有效载荷,包括全日面矢量磁像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜、硬X射线成像仪,分别用于观测太阳磁场、日冕物质抛射和太阳耀斑。

其中,全日面矢量磁像仪是我国第一台空间太阳磁场测量设备,可实现全日面光球矢量磁场的持续观测,与国际同类载荷相比,具有更高的磁场测量灵敏度和时间分辨率。“在太阳爆发时,‘夸父一号’上搭载的全日面矢量磁像仪,每18分钟就可以对全日面磁场进行一次高精度成像,有助于完整、准确地记录下太阳磁场的变化,进而侦察、破解太阳能量释放的一系列奥秘。”全日面矢量磁像仪载荷主任设计师章海鹰说。

我国首台莱曼阿尔法太阳望远镜也有过人之处,它由三台设备组成,不仅拥有自动监测太阳耀斑爆发能力,还能给比日面暗1万倍以上的内日冕清晰“照相”,在莱曼阿尔法波段实现从日面到内日冕的无缝观测。

太阳硬X射线成像仪则可对太阳耀斑活动中的3万至20万电子伏特的高能辐射进行全日面高分辨率成像和能谱探测,性能指标达到国际一流。

科研“工作狂”

数据“大胃王”

从地球上看,太阳东升西落,大约只有一半的“露脸”时间。而飞行在约720公里高的太阳同步晨昏轨道上的“夸父一号”,全年有96%以上的时间处于工作状态,是个实打实的“工作狂”。

通常情况下,星上载荷每几秒至几分钟成像一次,在太阳爆发期,能变为1秒内成像1次,详细记录下太阳活动的整个过程。甘为群介绍,“夸父一号”在全年的绝大部分时间可以24小时不间断对日观测。仅仅在每年5至8月,每天会有短暂时间进入地球的阴影,“休息”最长的一天也不超过18分钟。

“夸父一号”总重约859公斤,在太阳探测卫星中体型“中等”,但它是个吞吐数据的“大胃王”。“每天,它将积累和回传约500GB数据,相当于向地球发送几万幅太阳的‘高清大图’。”卫星科学应用系统副总师黄宇说,如果算上处理和加工,每天产出的数据将“塞满”一台家用电脑的硬盘,这在全球的太阳探测卫星中也属于“第一梯队”。

这些数据被接收、还原后,将被打包发送到位于中科院紫金山天文台的卫星数据分析中心。未来4年卫星在轨积累的数据将存储在这里,并由科研人员“翻译”成为可供科学研究的图像和资料。 综合文汇报、新华社

图由中国科学院紫金山天文台提供

关键词: 太阳磁场 紫金山天文台 太阳耀斑