2022年11月21日下午，「夸父一號」先進天基太陽天文台（ASO-S）載荷「硬X射線成像儀」（HXI）首張科學圖像在中國科學院紫金山天文台發佈。
「夸父一號」衛星HXI載荷對太陽耀斑的兩能段硬X射線成像（25-30和30-35 keV，等值線）
「夸父一號」自2022年10月9日成功發射入軌一個多月以來，三大載荷之一的HXI開展了各項在軌測試和定標工作，結果表明HXI載荷狀態正常，各項功能性能均滿足設計指標要求，已順利投入科學觀測活動。
此次發佈的HXI首圖是對2022年11月11日01時（世界時）爆發的一個M級耀斑的成像，當時HXI開機僅20天。（該圖像尚未進行光柵定標，位置也僅作平移對齊，但圖像和太陽自轉軸的傾角以及平台抖動帶來的影響等均已修正。）從該圖中可以看出經典的雙足點源結構，且其中一個在高能具有精細的雙源結構。
通過對比11月11日爆發的「雙十一」系列耀斑的HXI數據和太陽動力學天文台（SDO）上的太陽大氣成像儀（AIA）圖像，表明HXI各項功能指標達到預期目標，準直器性能、對齊精度、指向鏡數據、探測器性能、成像算法、修正算法、能量定標算法均達到理想的效果。
更難得的一點是，在準直器前後1.2米距離上最難對齊的36微米節距光柵子準直器（最高分辨率達到3.2角秒）在成像中也表現突出。這說明在尚未進行光柵定標的情況下成像的優越性能已經超過HXI團隊的預期，未來在進行詳細的光柵子準直器定標後預計會達到更好的成像質量。
HXI觀測到的2022年11月11日03時（世界時）耀斑的光變及成像
此次發佈的圖像經過了多方比對並經後續觀測反覆確認，是我國首次獲得太陽硬X射線圖像，也是目前國際上地球視角唯一的太陽硬X射線像，其圖像質量達到了國際先進水平。
HXI成像原理
HXI由3台結構上獨立的單機組成:準直器、量能器以及電控箱，它們可分別類比於相機中的鏡頭、CCD和控制系統。
HXI結構圖
當X射線照射HXI準直器時，一部分光子透過金屬鎢光柵（用對X光吸收率較高的材料製成的柵格狀擋板）間的狹縫進入探測器，一部分光子由於光柵的阻擋而無法被探測器探測到。隨着光子入射方向的改變, 它們在探測器上的透過率將會發生變化，並且呈現周期性的三角波函數。
HXI成像原理示意圖
為了獲得太陽源區的硬X射線圖像，HXI使用了多達91個子準直器，它們具有不同的節距和角度組合。我們通過綜合解讀每個探測器的計數，利用它們之間的相互關係來獲得圖像。
HXI探測器就像一隻高科技複眼，其中不同節距不同擺放角的光柵就好比許多大小迥異的鏡筒，各司其職，有的擅長看大輪廓，有的擅長看小細節，把它們都綜合起來，就是一組強大的觀測陣列。HXI共加工了超過3400片鎢光柵，每片光柵上具有成千上萬的狹縫。
每一對子準直器的計數是來自太陽平面所有位置的共同貢獻。那麼反過來，通過一對正弦和餘弦子準直器的計數，我們可得到一個傅里葉分量，利用HXI上91個探測器得到的傅立葉分量，進行傅立葉逆變換，將得到太陽平面的X射線強度分佈。
作者：許琦敏
圖片：受訪者提供
