用中國方案看清太陽

■科技創(chuàng)新 教育力量·高?？萍紕?chuàng)新成果巡禮

自2021年發(fā)射升空，我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號”取得一系列原創(chuàng)性科學(xué)成果，至今仍在軌穩(wěn)定運(yùn)行，為人類進(jìn)一步探索太陽奧秘奠定基礎(chǔ)。

太陽，離人類最近的恒星，燃燒澎湃在1.5億公里外，直接或間接賜予人類能源、食物等生存“剛需”，也吸引著人類不斷探索光與火背后的奧秘。

6月13日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》刊發(fā)了中國團(tuán)隊(duì)率全球之先為太陽“畫像”相關(guān)論文。“利用‘羲和號’采集到的多譜線、全日面、高精度觀測數(shù)據(jù)，我們對太陽大氣層自轉(zhuǎn)規(guī)律有了較為精確的認(rèn)識，精確繪制出國際首個太陽大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像?！闭撐牡谝蛔髡?、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院博士生饒世豪介紹。通過分析我國首顆探日衛(wèi)星“羲和號”的觀測數(shù)據(jù)，南京大學(xué)與中國科學(xué)院云南天文臺、中國航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院的科研人員在人類“逐日”之路上又跨出重要一步。

這是這支“逐日”團(tuán)隊(duì)取得的最新成果。在中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授方成的帶領(lǐng)下，一批青年教師和學(xué)生全面參與“羲和號”工程從論證、立項(xiàng)，到研制、發(fā)射和試驗(yàn)的全過程。作為“羲和號”科學(xué)與應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)單位，南京大學(xué)也磨煉出一支兼具理論分析和工程實(shí)踐能力的優(yōu)秀隊(duì)伍，他們熱切地關(guān)注、探索太陽，為打造空間探測領(lǐng)域的國家戰(zhàn)略科技力量持續(xù)貢獻(xiàn)力量。

太陽每時每刻都在發(fā)生氫、氦核聚變，或大或小的爆發(fā)都會引發(fā)巨大的能量釋放，由此引發(fā)的高能粒子、電磁暴等一旦襲向地球，小則影響信鴿方向和導(dǎo)航，大則危及航天員安全、損毀衛(wèi)星?！爸袊奶帐聵I(yè)已經(jīng)從資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星，走向載人航天，對太陽進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報(bào)勢在必行?！弊鳛榭茖W(xué)總顧問，方成提出并全程參與了“羲和號”衛(wèi)星的研制。在他看來，作為航空航天大國，中國必將加強(qiáng)對太陽的觀測研究，“羲和號”就是中國探日從地面跨入太空最堅(jiān)實(shí)的一級臺階。

2021年10月14日，距離工程立項(xiàng)僅過去兩年多，長征二號運(yùn)載火箭搭載“羲和號”從太原衛(wèi)星發(fā)射中心遠(yuǎn)赴太空，方成和團(tuán)隊(duì)守在發(fā)射現(xiàn)場，見證了我國“逐日”的腳步從地面跨入太空，太陽空間觀測自此有了“中國視角”。

“羲和號”發(fā)射之前，世界各國發(fā)射的太陽探測衛(wèi)星大多在紫外線、伽馬射線、X射線等波段探測太陽活動。而“羲和號”的全名是“太陽Hα（氫阿爾法）光譜探測與雙超平臺科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星”，在國際上首次實(shí)現(xiàn)太陽Hα譜線的空間探測，這種譜線能夠反映太陽光球?qū)雍蜕驅(qū)拥男畔?，?xì)分后可獲得光球?qū)雍蜕驅(qū)硬煌叨忍幍奶枅D像，相當(dāng)于給太陽大氣做CT掃描。

“將‘羲和號’觀測結(jié)果與其他太陽探測設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)結(jié)合分析，多波段多角度了解太陽爆發(fā)的物理過程，對太陽有更全面的了解，有利于我們開展空間天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警。”方成說。

發(fā)射以來，“羲和號”持續(xù)在軌穩(wěn)定運(yùn)行，基于其觀測產(chǎn)出數(shù)據(jù)的科研成果持續(xù)涌現(xiàn)——南京大學(xué)太陽物理團(tuán)隊(duì)借助“羲和號”再現(xiàn)太陽暗條爆發(fā)三維動力學(xué)過程；北京大學(xué)、南京大學(xué)、云南大學(xué)、中國科學(xué)院云南天文臺科學(xué)家團(tuán)隊(duì)合作利用“羲和號”衛(wèi)星的Hα光譜成像和美國太陽動力學(xué)天文臺數(shù)據(jù)，揭示太陽大氣中一種特殊磁場位型的形成過程及其內(nèi)部能量變化情況，為太陽噴流過程中的能量儲存和釋放機(jī)制提供重要線索……此外，“羲和號”每天的觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件自動處理和人工校對后毫無保留向全球開放，目前已經(jīng)累計(jì)發(fā)布超過500T觀測數(shù)據(jù)。

“羲和號”的穩(wěn)定運(yùn)行，讓我國“逐日”的步伐日益穩(wěn)健。在方成和科研團(tuán)隊(duì)的構(gòu)想中，這只是太陽探測的“開胃菜”和“新起點(diǎn)”。

這樣的激情和決心，驅(qū)動相關(guān)科研更上層樓，當(dāng)前，“羲和二號”已開展詳細(xì)方案論證。方成和團(tuán)隊(duì)希望這顆新的探日衛(wèi)星停留在距離地球約1.5億公里的日地第五拉格朗日點(diǎn)（L5點(diǎn)）展開觀測。在這里，衛(wèi)星將觀測太陽的“側(cè)臉”，旁觀日地互動全過程。目前，這里還沒有人類飛行器長期駐留，也無在此觀測太陽的先例。

作為人類當(dāng)前唯一可以近距離探測的恒星，研究太陽的經(jīng)驗(yàn)對人類探索浩瀚深空非常重要，“未來，我們需要建立立體觀日體系，越來越抵近太陽?！狈匠烧f。

《中國教育報(bào)》2024年06月21日第1版