属于中国的“探日时代”即将到来。
9月28日，第十三届中国国际航空航天博览会在广东珠海开幕，现场展出了由中国航天科技集团八院抓总研制的太阳双超卫星，该院专家向中青报·中青网记者透露，作为中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，太阳双超卫星预计今年发射。
(图为第十三届中国国际航空航天博览会上，中国航天科技集团八院展出的中国首颗太阳探测科学技术试验卫星模型。)
为何要开展空间太阳探测?
中国航天科技集团八院509所副所长王伟表示，太阳是宇宙中唯一可以进行高空间分辨观测的恒星，通过对太阳的探测，人们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。
他告诉记者，太阳的变化深刻地影响着地球上生命的生存。强耀斑和日冕物质抛射等太阳活动事件更是时刻影响着地球的空间环境，干扰通信和导航、威胁航天员的健康，甚至毁坏航天器。因此，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。
“目前，我国已初步建立了地面太阳监测网，并在太阳光谱、太阳磁场领域取得了一定的成果，但空间探测仍待全面发展。”王伟说，开展空间太阳探测将有效服务于中国基础科学研究，带动相关高科技产业链发展，甚至在不远的将来引领国际太阳物理研究发展。
开展太阳探测难点在哪?
王伟说，由于地球大气对紫外和X射线等电磁波是不透明的，因此，历史上的空间太阳观测在资源有限、技术条件不足的情况下，其观测对象重点是太阳的高层大气，而可见光等波段观测主要基于地面望远镜。
不过，地面上的可见光波段观测会受到阴雨天气影响，无法做到连续观测，而且受到地球大气吸收、扰动等因素的影响，观测分辨率很低。“因此，开展光学波段的空间观测是国际太阳物理研究领域必然的发展趋势。”王伟说。
据他介绍，太阳Hα谱线是太阳爆发时响应最强的色球谱线，能够直接反映爆发的源区特征，可以弥补当前空间望远镜在太阳低层大气观测上的不足。利用高光谱成像技术，可以在同一时间得到Hα波段附近任意波长点的全日面图像，实现全天候、高时空分辨率、高光谱分辨率的太阳观测，可为太阳爆发的研究提供准确可靠的数据。
“实现高光谱分辨率成像，则要求成像过程中探测载荷具有极高的指向精度和稳定度，这对卫星平台的性能提出了极大的挑战。”王伟说。
当前全球空间太阳探测现状如何?
上世纪70年代至今，美、欧、日已发射数十颗专用太阳探测卫星。具有代表性的探测器有：1990年发射的“尤利西斯”探测器，该探测器轨道倾角为76°，首次实现了太阳极轨探测;1995年发射并首次在日地拉格朗日L1点开展探测的“太阳和日球层天文台”探测器;2006年发射采用双探测器绕日方式、首次实现了太阳立体探测的“日地关系天文台”探测器，等等。
王伟说，这些探测器取得了许多开创性的科学成就。当前，空间太阳探测正在向多波段、多视角、近距离、高时空分辨率的方向发展，空间太阳探测已成为推动太阳物理学科发展的主要动力。
他告诉记者，我国即将发射的太阳双超卫星的主要科学载荷，为太阳Hα成像光谱仪，将在国际上首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测。该探测器通过对这条谱线的数据分析，可获得太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化，研究太阳爆发的动力学过程及物理机制，显著提高中国在太阳物理领域的国际影响力。
“该卫星采用超高指向精度、超高稳定度平台设计。通过采用平台舱、载荷舱磁浮可分离式设计理念，将实现载荷舱的超高精度指向与稳定控制，较现有水平提升1-2个数量级。”王伟说。 |
