我國綜合性太陽探測衛星『夸父一號』發射成功
將以『一磁兩暴』為科學目標開展觀測
上古神話中的『夸父』
承載了人類最原始的
探尋自然的渴望
千百年來我們始終仰望
『與日逐走』的浪漫和堅韌
也被一代代傳承着
一夢五千年 逐日再啟程
『夸父一號』奔向的不只是太陽
更是中國航天的執着理想
征途雖遠
也遠不過永不止步
意義
從立項獲批到發射升空歷時5年
開啟了中國綜合性太陽觀測的新時代
硬件
搭載的磁像儀、望遠鏡和成像儀在技術上實現三個『首次』
任務
通過遙測遙感手段觀測『一磁兩暴』
即太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射
價值
偵查、破解太陽能量釋放的奧秘
當好空間災害性天氣『預報員』
■昨晨我國成功發射『夸父一號』綜合性太陽探測衛星
■在約720公里高的太陽同步 晨昏軌道上對日觀測
■衛星首席科學家解讀關於『夸父』的三大疑問
中國古代與「嫦娥奔月」齊名的「夸父逐日」神話故事，如今也在神州天地間成為現實——10月9日7時43分，中國綜合性太陽探測衛星「夸父一號」(先進天基太陽天文台，英文簡稱ASO-S)在酒泉衛星發射中心成功發射升空，正式開啟了「逐日」的征程。這位「探秘者」有什麼本領？衛星載荷有何特色優勢？科學目標有哪些？如何實施「逐日」探測？
1.為什麼一定要「夸父」逐日？
太陽是太陽系中最大的天體，距離地球約1.5億公里（一個天文單位），是離地球最近、與人類關係最密切的恆星。太陽壽命大致為100億年，目前正處於壯年期。太陽直徑達139萬公里，是地球的107倍，質量是地球的33萬倍，占整個太陽系總質量的99.87%。太陽對地球演化和人類文明發展的作用是不可或缺的，同時，太陽對地球的影響也是無所不在。
有人疑問，國際上已有70多顆太陽探測專用衛星或相關衛星，且中國在太陽物理地面設施和包括發表學術論文的研究方面已位居世界前列，為什麼還要自主研製太陽探測專門衛星？
「夸父一號」衛星首席科學家、中科院紫金山天文台甘為群研究員指出，中國科學家發表研究論文所用的絕大部分觀測數據，都是來自國際上太陽衛星共享的資料、軟件、數據。「作為一個科研工作者，作為中國的太陽物理學家，你覺得你是世界領先的嗎？正是在這樣的背景下，我們一定要發射自己的(太陽探測)科學衛星」。從這個角度來講，提出研製發射「夸父一號」衛星計劃，就是強調中國要在國際上對太陽物理研究數據源頭作出重要貢獻。
他說，先進天基太陽天文台先後經歷預先研究、背景型號、綜合立項論證等程序，於2017年底獲得工程立項批複，又經過5年的工程研製，突破諸多關鍵技術並克服疫情等重重困難，現在終於成功發射升空，「所以我們把『夸父一號』定義為開啟了中國綜合性太陽觀測的新時代」。作為中國的綜合性太陽探測專用衛星，「夸父一號」將實現中國太陽衛星探測跨越式突破。
2.這個「夸父」有啥本領？
據了解，「夸父一號」衛星設計壽命4年，它有哪些創新？對此，甘為群總結為「三個首次」：一是國際上首次以「一磁兩暴」作為衛星的科學目標並且配置相應的載荷組合，而為了實現這一科學目標，「夸父一號」衛星上搭載有全日面矢量磁像儀(FMG)、萊曼阿爾法太陽望遠鏡(LST)和硬X射線成像儀(HXI)3個各具特色的有效載荷，分別觀測太陽磁場、日冕物質拋射和太陽耀斑；二是國際上首次在一顆近地衛星平台上，對全日面矢量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像、日冕物質拋射的日面形成和近日面傳播同時進行觀測；三是國際上首次在萊曼阿爾法譜線波段實現全日面和近日冕無縫同時成像觀測。
空間「預警員」
「『夸父一號』的核心科學目標是『一磁兩暴』，即太陽磁場，以及太陽上兩類最劇烈的爆發現象——太陽耀斑和日冕物質拋射。」甘為群說，將利用太陽活動第25周峰年（預期在2024年到2026年左右）的契機，觀測、研究「一磁兩暴」的形成、相互作用及彼此關聯。這樣的設計，既是為了更深入地研究太陽的核心物理現象，也是為了給人類當好「預警員」。「夸父一號」依靠多個波段的探測，可以較為連續地觀測、追蹤太陽爆發的全過程，為影響人類航天、導航等高科技活動的空間災害性天氣預報提供支持。
磁場「偵察家」
磁場被稱為太陽物理中的「第一觀測量」，大部分的太陽活動直接受太陽磁場的支配。如果把指南針放在太陽上，會出現十分奇特的現象：在不同區域，指南針指向不同；即便同一區域，不同時間指南針的指向也不相同。之所以這樣，是因為太陽磁場遠比地球磁場複雜得多。「在太陽爆發時，『夸父一號』上搭載的全日面矢量磁像儀，每18分鐘就可以對全日面磁場進行一次高精度成像，有助於完整、準確地記錄下太陽磁場的變化，進而偵察、破解太陽能量釋放的一系列奧秘。」全日面矢量磁像儀載荷主任設計師章海鷹說。
觀察「多面手」
當我們想像太陽，腦海中總會浮現出一個黃色的耀眼球體。實際上，太陽的「面貌」要豐富得多，它會釋放所有波長的光。除了可以被人眼看見的可見光，還有波長更短的伽馬射線、X射線、紫外線，以及波長更長的紅外線、射電波等。
要看清太陽的「真面目」，需要藉助不同波段的望遠鏡。「夸父一號」就是一個觀察太陽的多面手，它搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡和太陽硬X射線成像儀，可以從紫外線、可見光和X射線波段觀測太陽。太陽硬X射線成像儀像是一個精密「複眼」，可以精準捕捉來自太陽的X射線信息；萊曼阿爾法太陽望遠鏡可以同時觀測全日面和2.5個太陽半徑內的近日冕處萊曼阿爾法光。
科研「工作狂」
從地球上看，太陽東升西落，大約只有一半的「露臉」時間。而飛行在約720公里高的太陽同步晨昏軌道上的「夸父一號」，全年有96%以上的時間處於工作狀態，是個實打實的「工作狂」。
通常情況下，星上載荷每幾秒至幾分鐘成像一次，在太陽爆發期，能變為1秒內成像1次，詳細記錄下太陽活動的整個過程。甘為群介紹，「夸父一號」在全年的絕大部分時間可以24小時不間斷對日觀測。僅僅在每年5至8月，每天會有短暫時間進入地球的陰影，「休息」最長的一天也不超過18分鐘。
數據量「大師」
「夸父一號」總重約859公斤，在太陽探測衛星中體型「中等」，但它是個吞吐數據的「大胃王」。「每天，它將積累和回傳約500GB數據，相當於向地球發送幾萬幅太陽的『高清大圖』。」衛星科學應用系統副總師黃宇說，如果算上處理和加工，每天產出的數據將「塞滿」一台家用電腦的硬盤，這在全球的太陽探測衛星中也屬於「第一梯隊」。
這些數據被接收、還原後，將被打包發送到位於中科院紫金山天文台的衛星數據分析中心。未來4年衛星在軌積累的數據將存儲在這裡，並由科研人員「翻譯」成為可供科學研究的圖像和資料。
3.「夸父」和「羲和」有何不同？
中國最新成功發射的「夸父一號」太陽探測衛星，與美國2018年發射的「帕克號」太陽探測衛星，以及中國2021年發射的太陽探測科學技術試驗衛星「羲和號」，這三者之間有何關聯與區別？甘為群指出，「夸父一號」和「帕克號」科學目標不一樣，兩者是互補關係；「羲和號」是一顆科學試驗衛星，而「夸父一號」則是專門為太陽觀測研製的空間科學衛星。
他說，「帕克號」是美國主導的、歷史上是第一次飛到太陽附近進行觀測的衛星，其軌道是個大的橢圓，最近的近日點可以達到10個太陽半徑左右，這意味着它受到太陽的熱非常強，不可能面對太陽來進行觀測，只能在前面加上厚厚的防熱罩，所以這顆非常先進的衛星只能探測到太陽附近粒子、磁場這些環境，不能直接「看」太陽。而「夸父一號」衛星是直接「看」太陽，通過遙測遙感手段觀測太陽，對太陽進行成像。「帕克號」的科學目標主要是針對太陽風和太陽周圍環境，「夸父一號」科學目標是「一磁兩暴」，直接「看」太陽，所以兩顆衛星科學目標不一樣，它們完全是互補關係。
中國「羲和號」衛星於2019年6月立項，是一顆太陽探測科學技術試驗衛星，主要是從技術上驗證一種名為「雙超」的衛星平台，旨在通過高精度指向和指向的穩定度這兩個指標做一個試驗。「羲和號」搭載的望遠鏡是氫阿爾法(Hα)波段，其在地面上也可以觀測，但是放在太空中有非常大的好處，它可以連續對太陽進行觀測，還可以克服地球大氣抖動等等帶來的一系列問題，可在短時間內光譜掃描全日面，在掃描的波長範圍里每一個光譜點都可以進行成像，從而對太陽整個色球大氣動力學進行非常好的「診斷」，開展相關研究。
甘為群表示，「夸父一號」衛星不僅在「一磁兩暴」科學目標、有效載荷觀測波段、觀測對象等方面與「羲和號」衛星完全不一樣，而且「夸父一號」是專門為太陽觀測而提出、完全以科學目標為牽引的空間科學衛星。 綜合新華社、央視等
