我國(guó)首位太陽專屬“攝影師”——“羲和號(hào)”取得了哪些成果？

新華社記者胡喆、陳席元、宋晨

“效法羲和馭天馬，志在長(zhǎng)空牧群星”，我國(guó)首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”成功發(fā)射后一直受到關(guān)注。8月30日，“羲和號(hào)”成果發(fā)布會(huì)在京舉行?！棒撕吞?hào)”取得了哪些重要成果？有何意義？記者采訪了相關(guān)專家。

國(guó)際上首次給太陽低層大氣做“CT”

太陽是地球人類文明和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展最重要的環(huán)境影響因素，是萬物生長(zhǎng)的源泉。太陽是太陽系中最大的天體，是離地球最近、與人類關(guān)系最密切的恒星。太陽對(duì)地球演化和人類文明發(fā)展的作用是不可或缺的。

同時(shí)，太陽對(duì)地球的影響也無所不在。人類已建立了地面太陽監(jiān)測(cè)網(wǎng)，但由于地球大氣對(duì)紫外、X射線、伽馬射線等電磁波是不透明的，地面上的可見光波段也會(huì)受到地球大氣吸收、擾動(dòng)和陰雨天氣等因素的影響，探測(cè)行星際等離子體、磁場(chǎng)信息，必須到深空中去。

高分專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師兼副總指揮、國(guó)防科工局重大專項(xiàng)工程中心主任趙堅(jiān)介紹，近一年來，國(guó)家航天局組織航天科技集團(tuán)、南京大學(xué)等工程任務(wù)團(tuán)隊(duì)，開展衛(wèi)星平臺(tái)超高指向精度、超高穩(wěn)定度技術(shù)試驗(yàn)300余次，太陽光譜成像1000余次，圓滿完成了“羲和號(hào)”在軌測(cè)試和試驗(yàn)工作，取得了重要科研成果，包含5項(xiàng)國(guó)際首次成果。

“我們?cè)趪?guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了在空間對(duì)太陽Hα波段的光譜掃描成像，記錄了太陽活動(dòng)在光球?qū)雍蜕驅(qū)拥捻憫?yīng)過程?！壁w堅(jiān)告訴記者，通過一次掃描，“羲和號(hào)”可獲取376個(gè)波長(zhǎng)位置的太陽圖像，不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)了光球和色球不同層次的太陽大氣。

趙堅(jiān)說，對(duì)于太陽物理研究而言，Hα譜線十分重要?！耙?yàn)樗翘柣顒?dòng)在太陽低層大氣中響應(yīng)最強(qiáng)的譜線。對(duì)這條譜線開展探測(cè)，就可以同時(shí)獲得光球?qū)雍蜕驅(qū)拥幕顒?dòng)信息，大大提高我們對(duì)太陽爆發(fā)物理機(jī)制的認(rèn)知。”

據(jù)悉，“羲和號(hào)”此次利用Hα成像光譜儀的分辨率比地面濾光器提高了約10倍，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

“羲和號(hào)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、南京大學(xué)教授丁明德表示，“羲和號(hào)”在國(guó)際上首次在軌獲取了太陽Hα譜線、SiⅠ和FeⅠ譜線，得到了完整的譜線輪廓，這些數(shù)據(jù)有助于科學(xué)家計(jì)算出太陽大氣的溫度、密度、速度，更加深入地研究太陽大氣結(jié)構(gòu)，了解太陽爆發(fā)活動(dòng)的觸發(fā)原因和傳播過程，從而更好地開展空間天氣預(yù)報(bào)，保障人類生命安全。

丁明德介紹，“羲和號(hào)”衛(wèi)星科學(xué)數(shù)據(jù)已向全球開放共享，可通過南京大學(xué)太陽科學(xué)數(shù)據(jù)中心查詢和下載，目前已得到美、法、德等國(guó)太陽物理研究學(xué)者的廣泛應(yīng)用。

太空“磁懸浮”，讓拍照又準(zhǔn)又穩(wěn)

作為一名“攝影師”，相機(jī)既要對(duì)得準(zhǔn)，又要拍得穩(wěn)。“羲和號(hào)”在國(guó)際上首次采用基于“動(dòng)靜隔離、主從協(xié)同”理念的非接觸式磁浮衛(wèi)星平臺(tái)，就像裝上了“云臺(tái)”。

航天科技集團(tuán)八院“羲和號(hào)”衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮陳建新介紹，傳統(tǒng)衛(wèi)星均采用平臺(tái)艙和載荷艙固定連接的設(shè)計(jì)方法，平臺(tái)艙飛輪、陀螺等活動(dòng)部件的振動(dòng)，將不可避免地傳遞至載荷艙，影響相機(jī)觀測(cè)質(zhì)量?！棒撕吞?hào)”采用“動(dòng)靜隔離非接觸”的總體設(shè)計(jì)新方法，將平臺(tái)艙與載荷艙物理隔離，有效隔絕了衛(wèi)星平臺(tái)的干擾，通過大帶寬、超高精度的磁浮作動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了相機(jī)指向精度和穩(wěn)定度指標(biāo)較傳統(tǒng)衛(wèi)星提升一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)艙對(duì)載荷艙的能源供給以及兩艙之間的信息傳輸，“羲和號(hào)”還在軌驗(yàn)證了艙間無線能源傳輸、激光通信、無線通信等多項(xiàng)衛(wèi)星平臺(tái)新技術(shù)。未來，新型平臺(tái)還將應(yīng)用于空間天文探測(cè)、高分辨率對(duì)地詳查等新一代航天任務(wù)中，有效完成高精度觀測(cè)。

空間測(cè)速探索全新解決方案

衛(wèi)星在茫茫太空飛行，如何準(zhǔn)確獲取自身的位置和速度？趙堅(jiān)告訴記者，與近地空間任務(wù)相比，深空探測(cè)任務(wù)由于缺乏導(dǎo)航衛(wèi)星的輔助，只能依靠傳統(tǒng)的無線電測(cè)距、測(cè)速導(dǎo)航方法。然而，無線電導(dǎo)航的精確性會(huì)隨著衛(wèi)星飛行距離的增加而大幅下降。此次“羲和號(hào)”搭載了原子鑒頻太陽測(cè)速導(dǎo)航儀，就試圖克服這一困難。

衛(wèi)星在太空中運(yùn)動(dòng)，太陽發(fā)出的光到達(dá)衛(wèi)星時(shí)將產(chǎn)生頻率變化，也就是多普勒頻移，頻移的大小與衛(wèi)星相對(duì)太陽的視向速度成正比。因此，如果能測(cè)出太陽光的頻率變化，也就能知道衛(wèi)星相對(duì)太陽的視向速度。

趙堅(jiān)告訴記者，“羲和號(hào)”在國(guó)際上首次在軌采用原子鑒頻原理，利用鈉原子自身的超精細(xì)光譜作為頻率標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地確定太陽光的頻率變化，進(jìn)而獲取衛(wèi)星相對(duì)太陽的視向速度。經(jīng)過在軌實(shí)測(cè)，導(dǎo)航儀的速度測(cè)量精度優(yōu)于2米每秒，為未來深空探測(cè)任務(wù)中的自主導(dǎo)航提供了一種新型的速度測(cè)量技術(shù)手段，夯實(shí)了我國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域的原創(chuàng)性技術(shù)積累。

此外，相關(guān)科學(xué)與工程部門已聯(lián)合提出了未來開展日地L5點(diǎn)太陽探測(cè)、太陽極軌探測(cè)、太陽抵近探測(cè)等一系列任務(wù)規(guī)劃，將對(duì)太陽進(jìn)行全方位立體探測(cè)，進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)太陽活動(dòng)的起源和演化，監(jiān)測(cè)太陽爆發(fā)的行星際傳播和對(duì)地響應(yīng)，為推動(dòng)人類科學(xué)文明的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。