让航天“皇冠上的明珠”闪耀中国光彩
原标题:让航天“皇冠上的明珠”闪耀中国光彩
从古至今,太阳引发了人类太多的思考。夸父逐日的传说,折射着中华民族对这颗耀眼恒星的好奇与向往。
2022年10月9日,中国综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”在酒泉卫星发射中心升空,正式拉开了我国对日空间探测的序章。
2023年1月12日,由两院院士投票评选的2022年中国十大科技进展新闻在京揭晓,“‘夸父一号’发射成功并发布首批科学图像”,位列其中。
仰望天空,风云浩荡,有一群人可以在心中清晰勾勒出“夸父一号”的样貌细节。他们,是“夸父一号”首席科学家、中科院紫金山天文台研究员甘为群率领的科研团队。
“夸父一号”的逐日之旅,凝结着他们长达11年的岁月与心血。
不讲荣誉利益 只管埋头苦干
“虽然现在人类对宇宙的观测已经延伸至130亿光年以外,但迄今为止,太阳仍然是浩瀚宇宙中唯一可供人类详细研究的恒星。”甘为群说,“太阳上发生的活动,不只影响着地球和人类,也可能在其他恒星上演。所以人类对太阳的物理过程越了解,对宇宙的认识也会更深刻。”
开启中国太阳探测新时代的“夸父一号”,全称为先进天基太阳天文台,运行在距离地面约720千米的太阳同步晨昏轨道。它是我国第一颗综合性太阳探测专用卫星,上面有3台载荷,实现对太阳“一磁两暴”多波段和空间拓展上的组合观测是其主要特色。
太阳活动以11年为周期,第25个太阳活动周期开始于2020年,将持续到2031年左右。这一周期内的峰值预计将出现在2024年到2025年,那时太阳爆发现象也最频繁。
“‘夸父一号’于2022年发射,可以记录下太阳活动由少变多、逐渐活跃直至达到高峰的过程,有利于捕捉到更多剧烈爆发现象。”“夸父一号”HXI载荷数据科学家、中科院紫金山天文台研究员苏杨表示,“空间探日,是研究和了解太阳的重要一步,对人类自身生存也具有重要现实意义。”
与太阳活动周期11年“同步”,“夸父一号”的发射适逢空间科学先导专项实施11年。“‘夸父一号’缘起于2011年中科院首批空间科学先导专项的立项实施。”甘为群介绍,“从概念性提出,到可行性研究、工程立项、工程实施,‘夸父一号’是一个大科学工程。11年期间,历经各种磨难,有科学上的挑战,更有资金、人员、施工等方面的难关。”
“‘夸父一号’的成功发射和运转,让我们深刻理解了‘两弹一星’精神和载人航天精神,简单说来就是大团队团结协作,不讲荣誉利益,只管埋头苦干。”甘为群强调,“主动肩负起历史重任,把自己的科学追求融入建设社会主义现代化国家的伟大事业中去,是新时代中国科技工作者精神世界的真实写照。”
“24小时在线”的科研团队
“我们的卫星目前还处于在轨测试阶段,这个阶段主要目的是验证载荷的观测能力以及载荷是否先进。”甘为群介绍,为了实现“一磁两暴”的科学目标,“夸父一号”携带了三个载荷——全日面矢量磁像仪(FMG)、太阳硬X射线成像仪(HXI)和莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)。
三个载荷的研制工作,都是全新的。研制团队在几年时间里分头完成了从“0到1”的探索。
HXI载荷的主要科学目标是在约30keV~200keV能量段,对太阳耀斑的高能辐射进行能谱和成像观测。“在国内,我们第一次研制这么高分辨率的硬X射线成像设备,并做到了跟国际最高水平相近。”苏杨说。
为了实现1.2米距离上微米级形变和角秒级扭转的高精度监测,苏杨和团队用了几年时间开展攻关,提出并验证了新的解决方案“太阳指向镜零位定标方案”及配套算法,成功解决了这个难题,同时将太阳中心的定位精度从2个角秒提高到优于0.3个角秒。