【“羲和号”卫星—— 从太空“看”太阳】方 成
《 人民日报 》( 2021年11月19日 第 20 版)
2021年10月14日 ， 由国家航天局批复立项的我国第一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顺利升空 ， 拉开了我国太阳空间探测的序幕 。 “羲和号”的全名为太阳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 。
太阳观测研究 ， 认识与人类关系最密切的恒星
太阳是我们了解宇宙的一个窗口 。 这颗银河系中极其普通的恒星 ， 是人类目前唯一可进行高时空分辨率和高光谱分辨率观测的恒星 。 它距地球约1.5亿公里 ， 直径约139万公里 ， 质量是地球的33万倍 。 通过观测和研究太阳 ， 我们可以了解一些基本的天体物理过程 ， 比如磁场的产生和演化、粒子的加速和传播、天体爆发的物理机制等 。
太阳也是宇宙中与人类关系最密切、对人类社会生活影响最大的一颗恒星 。 俗话说 ， 万物生长靠太阳 。 太阳在地球演化和人类文明发展过程中发挥着不可替代的作用 。 作为距离我们最近的恒星 ， 太阳在超过45亿年的时间里 ， 孕育了地球上的天气、气候以及我们所依赖的生态环境 。 它的能量来源于自身时刻发生的氢、氦核聚变 。 大众熟知的光合作用 ， 就离不开太阳的光能 。 太阳对人类的影响特别表现在时有发生的耀斑和日冕物质抛射现象上 。 耀斑是太阳局部突然增亮的爆发活动 。 一个中等强度的耀斑 ， 可发射出从伽马射线到无线电波段的强大辐射 ， 总能量相当于约10亿—100亿个原子弹爆炸 。 日冕物质抛射则是太阳上大规模物质爆发的现象 ， 一次爆发能把约1亿—10亿吨物质抛射到行星际空间 。 这两种现象是空间灾害性天气的源头 ， 影响空间飞行器安全甚至地球上的人类生活 。 因此 ， 对太阳的观测研究同时具有重要科学意义和实际应用价值 。
从肉眼到望远镜再到空间探测器 ， 太阳观测手段不断进步
人类对太阳的观测由来已久 ， 广义的观测最早可以追溯到上古时代 。 我国早在汉成帝河平元年(公元前28年)就有了肉眼观测太阳黑子的记录 。 对太阳进行系统观测则始于1610年 ， 即伽利略发明天文望远镜后的第二年 ， 人类开始用望远镜观测和记录太阳黑子 ， 开启了太阳科学观测的时代 。 经过400多年的发展 ， 尤其自上世纪50年代末进入太空时代以来 ， 通过地基太阳望远镜和天基太阳探测器的联合观测 ， 人类对太阳有了全新认识 。 我们了解到 ， 太阳的内部结构可分为核心区、辐射层和对流层 ， 太阳的大气层次可分为光球层、色球层、过渡区和日冕层 。 我们也在一定程度上理解了太阳活动的周期性、产生太阳磁场的发电机理论、太阳磁场和太阳爆发的内在联系等 。
以“羲和号”为代表的太阳探测卫星 ， 是太阳空间探测的“千里眼” 。 上世纪60年代以来 ， 国际上已陆续发射70余颗太阳专用或相关卫星 。 近代太阳物理的许多开拓性成果都来自于这些卫星的观测 ， 例如太阳爆发和磁重联过程、日冕结构和加热问题、太阳风的起源和传播等 。 我国太阳空间探测有一定成果 ， 如神舟二号空间天文分系统取得太阳X射线和伽马射线流量数据 ， 气象卫星风云三号E星取得在极紫外和X射线波段的成像等 。 但在“羲和号”之前 ， 我们还未通过太阳专用卫星获得过观测数据 。 “羲和号”打破了我国无太阳探测专用卫星的历史 ， 迈出了我国太阳空间探测的重要一步 。
“羲和号”卫星 ， 给太阳做CT扫描
顾名思义 ， 太阳空间探测就是通过卫星等航天器在太空中观测太阳 。 “羲和号”的全名“太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星”也道出它的两方面任务：科学观测和技术试验 。