科技護(hù)航“首拍”超精超穩(wěn)

“羲和號(hào)”衛(wèi)星全稱是太陽(yáng)Hα光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，主要科學(xué)載荷為太陽(yáng)空間望遠(yuǎn)鏡。“羲和號(hào)”整星重量508公斤，設(shè)計(jì)壽命3年，運(yùn)行于517公里高度、傾角98度的太陽(yáng)同步軌道，該軌道將經(jīng)過(guò)地球的南北極，能夠24小時(shí)連續(xù)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)。

《人民日?qǐng)?bào)》消息，10月14日18時(shí)51分，我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射！

“羲和”探日實(shí)現(xiàn)了我國(guó)太陽(yáng)探測(cè)零的突破，標(biāo)志著我國(guó)太空探測(cè)正式步入“探日”時(shí)代！而且“羲和號(hào)”衛(wèi)星一出手就不凡，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)Hα波段光譜成像的空間探測(cè)，填補(bǔ)了太陽(yáng)爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)的空白，對(duì)我國(guó)空間科學(xué)探測(cè)及衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展都具有重要意義。

從嫦娥“探月”到天問(wèn)“探火”，再到羲和“探日”，中國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)邁出堅(jiān)實(shí)步伐。探測(cè)太陽(yáng)有什么用？我國(guó)的太陽(yáng)探測(cè)計(jì)劃有哪些？“羲和號(hào)”衛(wèi)星有哪些獨(dú)特之處？

為什么要探測(cè)太陽(yáng)？

身處太陽(yáng)系之中，人類(lèi)無(wú)法不對(duì)太陽(yáng)系的中心——給地球帶來(lái)光明與能量的太陽(yáng)產(chǎn)生好奇和探究?？茖W(xué)家表示，大約在46億年前，太陽(yáng)在距離銀河系中心約2.6萬(wàn)光年處，由星云在自身引力作用下坍塌凝聚而形成，太陽(yáng)壽命大致為100億年，目前正處于壯年期。太陽(yáng)直徑達(dá)139萬(wàn)公里，是地球的107倍，質(zhì)量則是地球的33萬(wàn)倍，占整個(gè)太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.87%，可以說(shuō)是太陽(yáng)系的絕對(duì)主宰。這是一顆時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生氫、氦核聚變、發(fā)光發(fā)熱的巨大恒星。

“太陽(yáng)對(duì)地球演化和人類(lèi)文明發(fā)展的作用不可或缺，同時(shí)，太陽(yáng)對(duì)地球的影響也無(wú)所不在，主要體現(xiàn)在太陽(yáng)爆發(fā)產(chǎn)生大量帶電高能粒子，對(duì)地球電磁環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，其中尤以太陽(yáng)黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射對(duì)地球電磁環(huán)境影響最為顯著?！眹?guó)家航天局對(duì)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)中心主任、高分辨率對(duì)地觀測(cè)重大專項(xiàng)工程總設(shè)計(jì)師趙堅(jiān)告訴記者，太陽(yáng)活動(dòng)周期約11年，2021年至2022年是人類(lèi)有記錄以來(lái)第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期的開(kāi)始，全世界又進(jìn)入太陽(yáng)研究新的高峰期。

國(guó)際上太陽(yáng)探測(cè)如火如荼，中國(guó)的太陽(yáng)探測(cè)計(jì)劃當(dāng)然不能落后?！笆濉逼陂g，國(guó)家航天局就組織中國(guó)航天科技集團(tuán)、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等單位研究制定了空間科學(xué)研究發(fā)展路線圖，并且緊鑼密鼓開(kāi)始實(shí)施。

“探測(cè)和研究太陽(yáng)活動(dòng)，提出應(yīng)對(duì)措施，能夠降低或規(guī)避對(duì)地球的不利影響。我國(guó)作為航天大國(guó)，及時(shí)開(kāi)展太陽(yáng)探測(cè)活動(dòng)十分必要。”趙堅(jiān)透露，我國(guó)目前已經(jīng)制定了兩個(gè)太陽(yáng)探測(cè)計(jì)劃，分別是“羲和”和“夸父”探測(cè)計(jì)劃，這是太陽(yáng)探測(cè)的中國(guó)方案和中國(guó)貢獻(xiàn)。羲和是中國(guó)上古神話中的太陽(yáng)女神，是掌管時(shí)間和歷法的太陽(yáng)神，并以太陽(yáng)母親的形象為人們所認(rèn)知?！棒撕吞?hào)”實(shí)現(xiàn)了我國(guó)太陽(yáng)探測(cè)破冰之旅。“夸父”計(jì)劃則是研制發(fā)射先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)衛(wèi)星，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)，已納入中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃，計(jì)劃于明年發(fā)射。

此外，我國(guó)正在論證后續(xù)太陽(yáng)探測(cè)發(fā)展計(jì)劃，科學(xué)家們希望按照在黃道面內(nèi)多視角探測(cè)、大傾角太陽(yáng)極區(qū)探測(cè)和太陽(yáng)抵近觀測(cè)“三步走”進(jìn)行實(shí)施，進(jìn)一步了解太陽(yáng)的構(gòu)造，確定太陽(yáng)活動(dòng)的三維結(jié)構(gòu)，掌握其機(jī)理和活動(dòng)規(guī)律，從而造福人類(lèi)，趨利避害。

專家介紹，此次發(fā)射的“羲和號(hào)”衛(wèi)星全稱是太陽(yáng)Hα光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，主要科學(xué)載荷為太陽(yáng)空間望遠(yuǎn)鏡?！棒撕吞?hào)”整星重量508公斤，設(shè)計(jì)壽命3年，運(yùn)行于517公里高度、傾角98度的太陽(yáng)同步軌道，該軌道將經(jīng)過(guò)地球的南北極，能夠24小時(shí)連續(xù)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)。

?“羲和號(hào)”開(kāi)創(chuàng)多個(gè)“首次”

自上世紀(jì)60年代以來(lái)，世界各國(guó)已經(jīng)先后發(fā)射了70多顆太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星。例如，1990年發(fā)射、首次實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)極軌探測(cè)的“尤利西斯號(hào)”探測(cè)器;2018年發(fā)射、首次對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行最近距離（9個(gè)太陽(yáng)半徑）抵近探測(cè)的“帕克”探測(cè)器;2020年發(fā)射、計(jì)劃首次獲取太陽(yáng)極區(qū)圖像并近距離探測(cè)太陽(yáng)風(fēng)等離子體、高能粒子的“太陽(yáng)軌道飛行器”等。

那么，探測(cè)太陽(yáng)的衛(wèi)星與探測(cè)月球、火星的衛(wèi)星又有何不同呢？“羲和號(hào)”科學(xué)與應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、南京大學(xué)副教李川介紹：“由于太陽(yáng)的輻射非常強(qiáng)，在地球軌道處的輻射強(qiáng)度為每平方米1.36千瓦，因此‘羲和號(hào)上的太陽(yáng)空間望遠(yuǎn)鏡首先需要考慮的是溫度控制，要通過(guò)濾光鏡僅讓所需要的波段進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，再通過(guò)相關(guān)熱控技術(shù)將望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)控制在工作溫度范圍內(nèi)。另外，還需要重點(diǎn)考慮雜散光抑制，通過(guò)涂層、光闌等方式將系統(tǒng)內(nèi)的散射光降到最低?！?/p>

Hα是研究太陽(yáng)活動(dòng)在光球和色球響應(yīng)時(shí)最好的譜線之一，“羲和號(hào)”將在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)Hα波段光譜成像的空間探測(cè)。“Hα線翼反映了太陽(yáng)光球?qū)有畔?，而線心則反映了色球?qū)有畔ⅰＲ粭l譜線的光譜成像可獲得光球和色球不同層次的信息，相當(dāng)于給太陽(yáng)做了一個(gè)縱切面的分析?！崩畲ㄕf(shuō)。

中國(guó)航天科技集團(tuán)八院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，傳統(tǒng)衛(wèi)星采用平臺(tái)艙和載荷艙固連的設(shè)計(jì)方法，因此平臺(tái)艙活動(dòng)部件的振動(dòng)不可避免地會(huì)傳遞至載荷艙，造成載荷艙內(nèi)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)質(zhì)量下降。

此次“羲和號(hào)”衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次采用了“動(dòng)靜隔離非接觸”總體設(shè)計(jì)新方法，將飛輪、太陽(yáng)帆板等微振動(dòng)源集中于平臺(tái)艙，將太陽(yáng)Hα光譜儀放置于載荷艙，并首次在軌應(yīng)用磁浮控制技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)將平臺(tái)艙與載荷艙進(jìn)行物理隔離。