“效法羲和馭天馬,志在長空牧群星”,我國首顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”成功發(fā)射后一直受到關(guān)注。8月30日,“
羲和號”成果發(fā)布會在京舉行。“羲和號”取得了哪些重要成果?有何意義?記者采訪了相關(guān)專家。
國際上首次給太陽低層大氣做“CT”
太陽是地球人類文明和經(jīng)濟社會發(fā)展最重要的環(huán)境影響因素,是萬物生長的源泉。太陽是太陽系中最大的天體,是離地球最近、
與人類關(guān)系最密切的恒星。太陽對地球演化和人類文明發(fā)展的作用是不可或缺的。
同時,太陽對地球的影響也無所不在。人類已建立了地面太陽監(jiān)測網(wǎng),但由于地球大氣對紫外、X射線、伽馬射線等電磁波是不
透明的,地面上的可見光波段也會受到地球大氣吸收、擾動和陰雨天氣等因素的影響,探測行星際等離子體、磁場信息,必須到深空
中去。
高分專項總設(shè)計師兼副總指揮、國防科工局重大專項工程中心主任趙堅介紹,近一年來,國家航天局組織航天科技集團、南京大
學等工程任務(wù)團隊,開展衛(wèi)星平臺超高指向精度、超高穩(wěn)定度技術(shù)試驗300余次,太陽光譜成像1000余次,圓滿完成了“羲和號”測
試和試驗工作,取得了重要科研成果,包含5項國際首次成果。
“我們在國際上首次實現(xiàn)了在空間對太陽Hα波段的光譜掃描成像,記錄了太陽活動在光球?qū)雍蜕驅(qū)拥捻憫?yīng)過程。” 通過一次掃
描,“羲和號”可獲取376個波長位置的太陽圖像,不同波長對應(yīng)了光球和色球不同層次的太陽大氣。
趙堅說,對于太陽物理研究而言,Hα譜線十分重要。“因為它是太陽活動在太陽低層大氣中響應(yīng)最強的譜線。對這條譜線開展探
測,就可以同時獲得光球?qū)雍蜕驅(qū)拥幕顒有畔ⅲ蟠筇岣呶覀儗μ柋l(fā)物理機制的認知。”
據(jù)悉,“羲和號”此次利用Hα成像光譜儀的分辨率比地面濾光器提高了約10倍,達到國際先進水平。
“羲和號”衛(wèi)星首席科學家、南京大學教授丁明德表示,“羲和號”在國際上首次在軌獲取了太陽Hα譜線、SiⅠ和FeⅠ譜線,得
到了完整的譜線輪廓,這些數(shù)據(jù)有助于科學家計算出太陽大氣的溫度、密度、速度,更加深入地研究太陽大氣結(jié)構(gòu),了解太陽爆發(fā)活
動的觸發(fā)原因和傳播過程,從而更好地開展空間天氣預報,保障人類生命安全。
丁明德介紹,“羲和號”衛(wèi)星科學數(shù)據(jù)已向全球開放共享,可通過南京大學太陽科學數(shù)據(jù)中心查詢和下載,目前已得到美、法、德
等國太陽物理研究學者的廣泛應(yīng)用。
太空“磁懸浮”,讓拍照又準又穩(wěn)
作為一名“攝影師”,相機既要對得準,又要拍得穩(wěn)。“羲和號”在國際上首次采用基于“動靜隔離、主從協(xié)同”理念的非接觸式
磁浮衛(wèi)星平臺,就像裝上了“云臺”。
航天科技集團八院“羲和號”衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮陳建新介紹,傳統(tǒng)衛(wèi)星均采用平臺艙和載荷艙固定連接的設(shè)計方法,平臺艙飛輪、陀
螺等活動部件的振動,將不可避免地傳遞至載荷艙,影響相機觀測質(zhì)量。“羲和號”采用“動靜隔離非接觸”的總體設(shè)計新方法,將平
臺艙與載荷艙物理隔離,有效隔絕了衛(wèi)星平臺的干擾,通過大帶寬、超高精度的磁浮作動器,實現(xiàn)了相機指向精度和穩(wěn)定度指標較傳統(tǒng)
衛(wèi)星提升一至兩個數(shù)量級。
同時,為實現(xiàn)平臺艙對載荷艙的能源供給以及兩艙之間的信息傳輸,“羲和號”還在軌驗證了艙間無線能源傳輸、激光通信、無線
通信等多項衛(wèi)星平臺新技術(shù)。未來,新型平臺還將應(yīng)用于空間天文探測、高分辨率對地詳查等新一代航天任務(wù)中,有效完成高精度觀測。
空間測速探索全新解決方案
衛(wèi)星在茫茫太空飛行,如何準確獲取自身的位置和速度?趙堅告訴記者,與近地空間任務(wù)相比,深空探測任務(wù)由于缺乏導航衛(wèi)星的輔
助,只能依靠傳統(tǒng)的無線電測距、測速導航方法。然而,無線電導航的精確性會隨著衛(wèi)星飛行距離的增加而大幅下降。此次“羲和號”搭
載了原子鑒頻太陽測速導航儀,就試圖克服這一困難。
衛(wèi)星在太空中運動,太陽發(fā)出的光到達衛(wèi)星時將產(chǎn)生頻率變化,也就是多普勒頻移,頻移的大小與衛(wèi)星相對太陽的視向速度成正比。
因此,如果能測出太陽光的頻率變化,也就能知道衛(wèi)星相對太陽的視向速度。
趙堅告訴記者,“羲和號”在國際上首次在軌采用原子鑒頻原理,利用鈉原子自身的超精細光譜作為頻率標準,實時準確地確定太陽
光的頻率變化,進而獲取衛(wèi)星相對太陽的視向速度。經(jīng)過在軌實測,導航儀的速度測量精度優(yōu)于2米每秒,為未來深空探測任務(wù)中的自主導
航提供了一種新型的速度測量技術(shù)手段,夯實了我國在深空探測領(lǐng)域的原創(chuàng)性技術(shù)積累。
此外,相關(guān)科學與工程部門已聯(lián)合提出了未來開展日地L5點太陽探測、太陽極軌探測、太陽抵近探測等一系列任務(wù)規(guī)劃,將對太陽進
行全方位立體探測,進一步深入認識太陽活動的起源和演化,監(jiān)測太陽爆發(fā)的行星際傳播和對地響應(yīng),為推動人類科學文明的發(fā)展貢獻力量。