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“羲和号”来了!我国首颗太阳探测科学技术试验卫星发射成功!

原标题:“羲和号”来了!我国首颗太阳探测科学技术试验卫星发射成功!

来源:南京大学

2021年10月14日18时51分,南京大学参与研发的我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在太原卫星发射中心由长征二号丁运载火箭成功发射升空,并顺利进入平均高度517公里的太阳同步轨道,标志着我国正式迈入空间探日时代。

“羲和号”来了!我国首颗太阳探测科学技术试验卫星发射成功!

“羲和号”一飞冲天

“羲和号”卫星全称为“太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星”,简称太阳双超卫星,英文名称为Chinese Hα Solar Explorer (CHASE)。正好是英文中“追”的意思。运行于高度为517公里的太阳同步轨道,主要科学载荷为太阳空间望远镜。“羲和号”由国家航天局批复立项,其中科学与应用系统由南京大学负责建设,卫星系统由上海航天技术研究院抓总研制,卫星载荷由中科院长春光机所负责研制。

“羲和号”来了!我国首颗太阳探测科学技术试验卫星发射成功!太阳双超卫星及其科学载荷示意图“羲和号”来了!我国首颗太阳探测科学技术试验卫星发射成功!

太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星(动画)

“羲和号”的在轨运行将首次实现全日面Hα波段光谱成像观测,Hα是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一,通过对该谱线的数据分析,可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化记录,有助于研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。

“羲和号”卫星在轨运行期间,将观测太阳耀斑和日冕物质抛射的光球及色球表现,探究太阳爆发的源区动态特性和触发机制,同时探测太阳暗条形成和演化过程的色球表现,揭示其与太阳爆发的内在联系,还将获取全日面Hα波段多普勒速度分布,研究太阳低层大气动力学过程,为解决“太阳爆发由里及表能量传输全过程物理模型”等科学问题提供重要支撑。

◎◎◎

此前“羲和号”在南京进行的地面观测试验表明其各项技术指标均达到了设计要求,例如像元光谱分辨率达到了0.025埃,全日面扫描时间小于60秒。下图所示为地面测试数据,在一分钟扫描时间内获得了百余幅Hα波段不同波长点的太阳光谱图像,每一幅图像对应了光球和色球不同的大气层次,信息含量异常丰富。在轨运行后,由于不受地球大气视宁度影响,空间分辨率将大幅提升。

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国际首次全日面Hα光谱成像(地面测试数据)

该卫星采用了超高指向精度、超高稳定度的“双超”卫星平台设计。平台将在轨应用磁浮技术,采用“动静隔离非接触”总体设计新方法,将平台舱与载荷舱物理隔离,阻断平台舱微振动对载荷工作的影响,大幅提高载荷姿态指向精度和姿态稳定度。未来,双超平台技术还将在高分辨率对地详查、大比例尺立体测绘、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中开展广泛应用,助推我国空间科学和空间技术跨越式发展。

此次任务是长征系列运载火箭第391次发射,本次任务成功搭载了亚太空间合作组织(APSCO)的2颗政府间合作微小卫星:大学生小卫星-1、大学生小卫星-2A,主要开展盘绕式伸展臂展开、星基广播式监视及星间通信等技术验证。亚太空间合作组织是我国发起成立的第一个高技术领域国际组织,此次任务是该组织成立以来首次发射卫星。此外,本次发射还搭载了8颗商业微小卫星。

为传播航天精神,激发探索热情,发射前夕,国家航天局新闻宣传办公室、中国航天科技集团八院、南京大学联合组织发起了首颗太阳探测科学技术试验卫星网络征名活动,并收到万余份命名方案,经过征集、遴选和专家推介三个环节,最终定名“羲和号”。羲和为中国上古神话中的太阳女神与制定时历的女神,并以太阳母亲的形象为人们所认知。此名取义“效法羲和驭天马,志在长空牧群星”,象征中国对太阳探索的缘起与拓展。

参加本次发射任务的南京大学研发团队包括“羲和号”科学总顾问方成院士、首席科学家丁明德教授、科学应用系统总指挥李向东教授、总设计师李川副教授、副总设计师李臻高工等。南京大学副校长陆延青、科技处处长姜田、学科办副主任王林章、天文与空间科学学院党委书记顾秋生等观摩了此次发射任务。“羲和号”发射任务完成之后,南京大学研发团队即刻与卫星系统、测控系统和地面系统联合开展在轨测试工作,近期将获得首批观测数据,在进行科学标定处理后,向国内外公布。

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南大研发团队成员

另据了解,在此次发射任务期间,南京大学和上海航天技术研究院发起举办了“太阳双超卫星科学应用及后续发展研讨会”,通过广泛交流和深入研讨,凝练出若干使用卫星科学数据进行创新研究的课题,并一致同意积极推动我国后续太阳空间探测任务。在“羲和号”之后,明年我国将发射先进天基太阳天文台(ASO-S),未来还将争取实施太阳空间立体探测工程。

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延伸阅读

“追日”而行

——专访“羲和号”探日卫星南大研发团队负责人

(记者/王晟)

当中国探索宇宙的范围,已经从月球延伸到火星;当我们从仰望璀璨的星空,到求索暗物质和引力波,甚至打量起太空中更深邃的未知区域时,为什么还要转过身来,把目光投向熟悉又灼烈的太阳?

在卫星升空前夕,江苏广电总台荔枝新闻专访了南京大学天文与空间科学学院副教授、太阳双超卫星科学应用系统总设计师李川。

天天见的太阳,是了解宇宙的窗口

太阳距我们约1.5亿公里,直径139万公里,是地球的107倍,质量是地球的33万倍。这颗炙热的大火球,每时每刻都在发生氢、氦核聚变,为地球带来了光明和能量。

“太阳,是所有恒星中离我们最近的一颗。”李川说,宇宙深处有那么多恒星,但是太过遥远,以人类目前的科技水平,还无法详细观测。唯有太阳,与地球的距离恰到好处,让科学家们得以用高时空分辨率和高光谱分辨率,进行深入观察。这个巨大的火球,像天然的“物理实验室”,源源不断释放出大量等离子体、产生超过地球磁场数千倍的强磁场。

太阳上发生的活动,也可能在遥远的恒星上上演。所以人类对太阳的物理过程越了解,对宇宙的认识会更深刻。比如,天体的磁场是怎么产生和演化的,又是如何释放能量的?再比如宇宙中的高能辐射,究竟源自何处去往何方?

抬头可见的太阳,恰恰是探求这些太空奥秘的窗口。

这一次,我们要给太阳做“CT”

“羲和号”卫星,研究目标是太阳的低层大气,即光球层和色球层的动力学过程,以及太阳爆发活动的物理机制。李川介绍,太阳的光球层是我们肉眼可见的部分,在光球层上面大约2000公里的范围内,则是太阳的色球层。

“羲和号”卫星搭载了“Hα成像光谱仪”,专门观测光球和色球,并将实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测。太阳发出的光,本身就是电磁波,Hα是其中的一条谱线,而且它还是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一。

请注意,Hα光谱成像不是为太阳拍照片,而是扫描成像。李川打了个比方:“这就像是给太阳做CT,用一个很窄的小缝接受太阳全日面上某个区域的光谱,从左到右从上到下对太阳进行扫描。”再经过技术处理,就可以得到太阳的全日面光谱数据——不仅要观测得细致,还能把太阳的“大脸”看全了。

通过对其中Hα谱线数据的分析,就可以发现太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化,从而研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。

“羲和号”看得细看得清,还能看得稳

人类对太阳的观测可以追溯到上古时期,科学技术和生产力的发展,让人类的目光可以超越地球大气层,在太空中打量我们最熟悉的这颗恒星。

李川告诉记者,在地面进行太阳Hα光谱探测,因为大气和云层的干扰,视宁度不好,影响了成像质量。而“羲和号”卫星在太阳同步轨道上的观测,不仅没有上述的干扰,还不受地球上日夜交替的影响,观测更“尽兴”,成像质量也将提高几个数量级。

这个卫星除了搭载“太阳Hα光谱探测”设备,还拥有“双超平台”这个神器。所谓‘双超’,是指超高指向精度、超高稳定度。在双超平台上,卫星的载荷(相机、探测器等)无论是拍照还是扫描,都会更准、更稳。

所以,“羲和号”卫星不仅能高质量地观测,还能为我国其它科学探测卫星探路,测试验证“双超平台”的技术指标和实际表现。

“羲和号”明年或将与“夸父”联手探日

“羲和号”卫星从2019年6月正式立项,到2021年10月发射升空,仅仅用了两年就完成了研制攻关。

包括南大在内,所有参与科研和生产的单位团结协作,克服各种技术上的难题,应对疫情防控带来的新困难,时间之紧,工作强度之大,不言而喻。

卫星升空,对李川带领的南京大学太阳双超卫星科学应用团队来说,更紧张的工作才刚刚开始。卫星的“Hα成像光谱仪”,做一次全日面扫描仅需1分钟,而获得的数据将近有16G。每次10个小时的观测数据,经过解压估计有5T。这些海量的数据,将交由南大天文与空间科学学院成立的太阳科学数据中心,进行专项分析研究。

天文科学工作者们非常兴奋,特别是团队中的年轻学子。他们骄傲于自己生逢其时:国家的航天、电子、精密制造等领域的飞速进步,让他们可以用先进的探测卫星获取第一手科学数据。

记者还从国家航天局了解到:2022年,我国将根据另一太阳探测计划——“夸父”,发射天基太阳天文台。届时,“羲和”将和“夸父”联手,以连测互补的方式,对太阳进行更加全面的科学探测。

李川最后说,太阳活动周期约11年,2021年至2022年是人类有纪录以来第25个太阳活动周期的开始,全世界又进入太阳研究新的高峰期。借助专门的探日卫星,未来中国的科学工作者可以更有底气地与全球科学界交流研究数据和成果,为人类科技探索贡献自己的智慧。

 “羲和号”这颗太阳双超卫星,英文名称为Chinese Hα Solar Explorer ,简称CHASE,正好是英文中“追”的意思。

2021年10月14日,“羲和号”卫星发射升空,“追日”而行,开启了中国人探索浩瀚宇宙的又一次“追梦”之旅!

“羲和号”来了!我国首颗太阳探测科学技术试验卫星发射成功!

祝福南大天文人!

奔赴浩瀚太空 与宇宙相拥

解开神秘未知的

每一个壮丽瞬间

   感谢有你!

印刻下南大人的

身影和足迹

效法羲和驭天马

    志在长空牧群星!

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作者: admin

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