相距1.5亿公里，给太阳大气做CT（科技自立自强）

成功在轨运行10个月后，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”的科学探测和卫星技术成果今天正式公布。从“羲和号”上“看”太阳，观测到了什么？这些科学探测成果，对于人类认识太阳有哪些新贡献？后续太阳探测活动，还将如何开展？

　　相当于给太阳低层大气做CT扫描

　　“羲和号”于2021年10月14日发射升空，运行于平均高度为517公里的太阳同步轨道。作为首位太阳专属“摄影师”，“羲和号”的发射，意味着我国实现太阳空间探测“零的突破”。

　　“在科学探测方面，‘羲和号’发射后成功实现了两个首次，即国际首次获得空间太阳Hα（氢阿尔法）波段光谱扫描成像以及国际首次在轨获取太阳Hα谱线、Si I（中性硅原子）谱线和Fe I（中性铁原子）谱线的精细结构。”国家高分辨率对地观测系统总设计师兼副总指挥、国家航天局对地观测与数据中心主任赵坚介绍。

　　“羲和号”卫星首席科学家、南京大学教授丁明德告诉记者，Hα谱线是太阳活动在太阳低层大气中响应最强的谱线。对这条谱线开展探测，就可以同时获得光球层和色球层的活动信息，大大提高了我们对太阳爆发物理机制的认知。

　　“以前对于Hα谱线的探测只能在地球上进行，受到大气干扰，探测数据经常不连续不稳定。”赵坚介绍，“羲和号”的主要科学载荷为太阳Hα成像光谱仪，通过光谱扫描成像，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。每张光谱扫描图像实际上都包含了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，因此相当于给太阳低层大气做CT扫描。而每一张“CT图”上，又反映了日面上近1600万个点的信息。

　　除了太阳Hα谱线，“羲和号”还同时获得了Si I谱线和Fe I谱线。尤其是Si I谱线，以往在地面观测时被地球大气的水分子谱线掩盖，“羲和号”在空间直接观测到了Si I完整的谱线轮廓，这是国际上的第一次。通过三条谱线的研究，结合“羲和号”获得的全日面色球和光球的多普勒速度图，可以反演计算出太阳大气的温度、密度、速度，从而帮助我们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，保障人类生命安全。

　　专家表示，“羲和号”卫星在轨开展的相关试验，是国际上第一次在太空进行Hα谱线研究，目前已经获得了2项太阳探测国际科学成果，显著提高了我国在太阳物理领域的国际影响力。

　　非接触式磁浮卫星平台让拍照更准、更稳

　　“羲和号”在新型卫星技术试验方面也实现了多个首次，如国际首次实现了主从协同非接触“双超”（超高指向精度、超高稳定度）卫星平台技术在轨性能验证及工程应用；实现了国际首台太阳空间Hα成像光谱仪在轨应用；实现了国际首台原子鉴频太阳测速导航仪在轨验证等。

　　“羲和号”卫星系统总指挥、中国航天科技集团八院科技委常委陈建新表示，要在相距太阳1.5亿公里远的地球附近对太阳“明察秋毫”，就对相机的指向精度和稳定度提出了更高的要求。“羲和号”卫星在国际首次采用基于“动静隔离、主从协同”理念的非接触式磁浮卫星平台，就像给相机装上了高精尖的“云台”，让相机对得准、拍得稳。

　　“在太空中，卫星载荷哪怕一次微小振动，都会让成像效果差之毫厘、谬以千里。”陈建新介绍，“双超”卫星平台采用磁浮控制技术，将平台与载荷的物理接触彻底隔绝，确保载荷成像不受平台扰动的影响，将我国卫星平台的姿态控制水平提升了1至2个数量级，达到了国际先进水平。