我国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”——先进天基太阳天文台(ASO-S)昨天在酒泉卫星发射中心发射升空,开启对太阳的探测之旅。这位“探秘者”有什么本领?将为人类带回什么信息?
空间“预警员”
“‘夸父一号’的核心科学目标是‘一磁两暴’,即太阳磁场,以及太阳上两类最剧烈的爆发现象——太阳耀斑和日冕物质抛射。”“夸父一号”卫星首席科学家、中科院紫金山天文台研究员甘为群说,将利用太阳活动第25周峰年(预期在2024年到2026年左右)的契机,观测、研究“一磁两暴”的形成、相互作用及彼此关联。
甘为群介绍,这样的设计,既是为了更深入地研究太阳的核心物理现象,也是为了给人类当好“预警员”。“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。
磁场“侦察家”
磁场被称为太阳物理中的“第一观测量”,大部分的太阳活动直接受太阳磁场的支配。如果把指南针放在太阳上,会出现十分奇特的现象:在不同区域,指南针指向不同;即便同一区域,不同时间指南针的指向也不相同。之所以这样,是因为太阳磁场远比地球磁场复杂得多。“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。
观察“多面手”
当我们想象太阳,脑海中总会浮现出一个黄色的耀眼球体。实际上,太阳的“面貌”要丰富得多,它会释放所有波长的光。除了可以被人眼看见的可见光,还有波长更短的伽马射线、X射线、紫外线,以及波长更长的红外线、射电波等。
要看清太阳的“真面目”,需要借助不同波段的望远镜。“夸父一号”就是一个观察太阳的多面手,它搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜和太阳硬X射线成像仪,可以从紫外线、可见光和X射线波段观测太阳。据介绍,太阳硬X射线成像仪像是一个精密“复眼”,可以精准捕捉来自太阳的X射线信息;莱曼阿尔法太阳望远镜可以同时观测全日面和2.5个太阳半径内的近日冕处莱曼阿尔法光。
数据量“大师”
“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”。
与“羲和号”携手探日
2021年10月,我国已经发射了国内首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。同为探日卫星,“夸父一号”和“羲和号”有什么不同?
甘为群解释说,“羲和号”可以称为我国探日工程的“探路者”。发射成功后,它除了开展卫星平台超高指向精度、超高稳定度技术试验,上面的主载荷“Hα成像光谱仪”经过一段时间的在轨调试,已经达到预期的观测效果。高时间分辨地获取全日面Hα光谱扫描成像,观测和研究色球动力学,是“羲和号”的主要特色。“夸父一号”是我国第一颗综合性太阳探测专用卫星,上面有三台载荷共5台望远镜,实现对太阳“一磁两暴”多波段和空间拓展上的组合观测是其主要特色。
两颗卫星同时在轨工作,非常有利于增加卫星的科学产出。
“夸父一号”
有哪些绝活
“夸父一号”上搭载了三台载荷:
全日面矢量磁像仪可以观测太阳的全日面矢量磁像数据。
莱曼阿尔法太阳望远镜对应着太阳观测的“新窗口”,可能带回全新的太阳物理信息。
太阳硬X射线成像仪可以对30至200keV能段的X射线成像。
“夸父一号”
能干哪些事
“夸父一号”的科学目标总结起来是“一磁两暴”。“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,即太阳耀斑和日冕物质抛射。
搞清楚了这三者之间的联系,不仅有助于认识太阳活动是怎样形成和演化的,对预报空间天气也将提供重要的物理基础。
文图据新华社、央视新闻



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