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“羲和号”带你探索太阳的奥秘

　　“效法羲和驭天马，志在长空牧群星。”羲和作为我国上古神话中太阳女神与制定时历的女神，象征我国对太阳探索的缘起与拓展。近日，国家航天局在北京发布了我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”探日成果。据悉，此次发布的“羲和号”探日成果以太阳科学探测和新型卫星平台技术为主，创下5个国际首次，有助于后续开展空间探测任务，提升我国在空间科学领域国际影响力。

　　光谱成像 给太阳做“CT”

　　去年10月14日，我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射了“羲和号”。自那天起，我国正式步入“探日时代”，将逐渐揭开太阳的神秘面纱。截至今年9月14日，“羲和号”已在高度为517公里，与太阳同步轨道上正常运行了11个多月。

　　那么，“羲和号”究竟探测到了什么？这背后又有哪些创新技术呢？中国航天科技集团八院（下称航天八院）“羲和号”卫星执行经理兼副总设计师陈昌亚博士告诉中国知识产权报，“羲和号”主要科学载荷为太阳Hα成像光谱仪，已成功实现国际首次在轨空间太阳Hα波段光谱扫描成像，国际首次在轨获取太阳Hα谱线、中性硅原子（Sil）谱线和中性铁原子（Fel）谱线的精细结构。

　　对于Hα谱线、Sil谱线，人们过去只能在地球上进行探测，容易受到大气干扰，探测数据经常不连续且不稳定。得益于“羲和号”三条谱线结构，同时结合“羲和号”获得的全日面色球和光球的多普勒速度图，科学家可以更加精细地计算出太阳大气的温度、密度、速度，从而深入研究太阳的大气结构，了解太阳爆发活动的触发原因和传播过程，更好地开展空间天气预报，保障通讯乃至人类生命安全。

　　“羲和号”实现明察秋毫的背后，离不开研发团队的专利支持。从材料选择到各系统设计，再到最后的在轨验证，航天八院与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、南京大学等单位，在产、学、研、用上实现通力合作，相关专利产出层出不穷。

　　通过光谱扫描成像，“羲和号”能够给太阳低层大气做电子计算机断层扫描（CT）。如今，在相关专利技术的支持下，“羲和号”可在46秒的时间内完成4600余步全日面扫描，分辨率达到了0.0024纳米，比地面滤光器的分辨率提高了约10倍，达到了国际先进水平。而每一张“CT图”上，实际上都包含了300多张照片，分别对应了光球层和色球层不同高度处的太阳图像，有近1600万个点的光谱信息。

　　研究数据显示，做一次全日面扫描仅需1分钟，而获得的数据近16G。每次10个小时的观测数据，经过解压有5T左右。如今，在南京大学天文与空间科学学院成立的太阳科学数据中心，太阳双超卫星科学应用团队已经收集了海量的数据，正在进行专项分析研究。而通过处理后的数据，将进一步支持相关单位对太阳进行科学探测。

　　磁浮控制 给“相机”装“云台”

　　太阳距离地球平均约1.5亿公里，究竟怎样使“羲和号”看得更远、更准呢？在太空中，卫星平台一次微小的振动，都会使得成像效果失之毫厘、谬以千里。对于传统卫星平台微振动“难测、难控”的这块“硬骨头”，团队无论如何也要啃下来。

　　“既然云台可以让‘相机’对得准、拍得稳，为什么不在‘羲和号’的“相机”上装上‘云台’呢？”团队成员集思广益，顺着这一思路不断摸索。最终，通过研发并布局“双超卫星平台磁浮PCB地线连接系统”“一种过约束条件下的卫星舱间连接方法”等专利，使这个看似异想天开的想法，逐渐成为了现实。

　　回忆起“羲和号”的研发过程，陈昌亚博士感慨万千。在进行磁悬浮试验的过程中，为保证最好的磁浮试验效果，整整一周的时间，团队成员一直坚守在试验现场，白天进行数据整理，凌晨时分进行试验，最终圆满完成了“羲和号”的磁浮试验工作。“羲和号”也得以迅速“上岗”。

　　陈昌亚博士介绍，团队采用“动静隔离非接触”“动静隔离、磁浮控制、主从协同”总体设计新方法，研制出了高精度、大带宽、自身无干扰的磁浮作动器及其控制系统。应用磁浮控制技术，可以将平台与载荷的物理接触基本隔绝，还可以通过无线供电和通信措施实现平台与载荷彻底隔绝，确保载荷成像不受平台扰动影响，从而提高卫星的指向精度与姿态稳定性，使其拍照更准、更稳。

　　“羲和号”发射成功后，国家航天局牵头成立了卫星数据科学委员会，制定了数据政策，供国内外科学家研究、使用、共享卫星探测数据，力争产生更多的原创性科学成果，为人类科学事业做出中国贡献。目前，“羲和号”还在轨验证了舱间无线能源传输、激光通信、无线通信等多项卫星平台新技术，每天都在按照既定任务计划开展科学观测，已经观测到了近百个太阳爆发活动，相关研究工作正在稳步开展。

　　据介绍，“羲和号”每天会产生约1.2TB的原始数据，在进行分析处理后，相关科学数据已向全球开放共享。陈昌亚博士透露，为进一步研究太阳耀斑、日冕物质抛射和太阳磁场，今年10月，国家航天局还将发射先进天基太阳天文台卫星。“羲和号”卫星将与先进天基太阳天文台卫星相互配合使用，对太阳开展持续观测，为空间灾害性天气预报提供技术支持，进一步推动我国太阳探测、空间技术实现跨越式发展。（刘弘一）

 

（编辑：晏如）

 

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