“羲和号”的研究目标是太阳低层大气 ， 即光球层和色球层的动力学过程 ， 以及太阳爆发活动的物理机制 。 太阳的光球层是我们肉眼可见的部分 ， 在光球层上面大约2000公里的范围内 ， 则是太阳的色球层 。 “羲和号”通过其主要科学载荷Hα成像光谱仪 ， 专门观测光球层和色球层 ， 在国际上首次实现了全日面Hα波段的光谱成像 。 Hα是氢原子的一条人眼可见的、红色的谱线 。 对于太阳物理研究而言 ， Hα谱线十分重要 。 它的线心反映了色球层的信息 ， 线翼反映了光球层的信息 。 如果提高仪器光谱分辨率 ， 将这条谱线细分 ， 可以获得光球层和色球层不同高度处的太阳图像 ， 相当于给太阳大气做了一次CT扫描 。
Hα波段的光谱成像 ， 是“羲和号”实现研究目标的“金钥匙” 。 通过一次扫描(时间小于60秒) ， 可以获得日面上近1600万个点的光谱信息 ， 这是前所未有的观测 。 另外 ， “羲和号”是在太空“看”太阳 ， 不受地球大气扰动、天气影响 ， 避免了以往地面观测的局限性 。 目前 ， “羲和号”正处于在轨测试阶段 ， 从得到的初步观测数据来看 ， 数据质量达到了预期指标 。 未来 ， “羲和号”的观测数据在经过科学标定后将对全世界科学用户开放 ， 在国际太阳物理和空间物理研究中贡献中国力量 。
在技术试验方面 ， “羲和号”将自身卫星平台的控制精度提高两个数量级 ， 即“双超”(超高指向精度、超高稳定度平台) 。 它实现了平台舱和载荷舱“动静隔离非接触”总体设计 ， 不仅阻断了平台舱微振动的传递路径 ， 同时解决了平台舱热变形对载荷舱的影响 。 Hα成像光谱仪不再需要导行系统和稳像系统 ， 大大降低了载荷的研制难度和成本 。 如果说“羲和号”是一位拍摄太阳的摄影师 ， 那么“双超”将让他在举起相机时 ， 瞄得快、对得准、拍得稳 。 未来 ， 这种新型的卫星平台还可以广泛应用于其他高精度的空间天文探测中 。
各显神通 ， 太阳空间探测进入新阶段
当前 ， 太阳空间探测已进入新阶段 。 高时空分辨率、高光谱分辨率、多波段、多视角探测等多种技术、多种方式各显神通 。 例如2018年8月发射的帕克太阳探测器可以到达距太阳约600万公里处 ， 直接测量日冕等离子体参数 ， 研究太阳风的起源和加速、太阳高能粒子的加速和传播、日冕加热等科学问题 。 2020年2月发射的太阳轨道探测器 ， 最近可到达距太阳约4200万公里的地方 ， 可以在一定程度上观测太阳的极区 ， 研究诸如极区磁场和日震学等科学问题 。
在国际太阳探测的热潮中 ， 我国的相关科研工作也将更上一层楼 。 目前 ， 我国的太阳物理学界与相关工程部门已联合提出日地L5点太阳探测工程、环日探测计划、太阳极轨探测计划、太阳抵近探测计划等 。 这些工程和计划均属太阳空间立体探测 ， 即从不同方向观测太阳 。 要想解决诸如太阳磁场的产生和演化及其与太阳活动的关系、太阳爆发的物理机制及其对空间天气的影响这类重大科学和应用问题 ， 空间立体探测必不可少 。
以日地L5点太阳探测工程为例 。 该工程计划可以长期稳定地观测太阳及行星际空间环境 。 日地L5点与太阳和地球的连线呈等边三角形 ， 卫星可以提前4到5天观测到即将面向地球的活动区 ， 也可以监测太阳爆发向地球传播的整个过程 。 这将帮助我们探索太阳磁场的起源和演化、揭示太阳活动的三维结构和物理机制、监测太阳爆发的行星际传播和对地响应 。
从夸父逐日到羲和探日 ， 中华民族对太阳的求知探索从未停歇 。 中国太阳物理科研工作者和航天工作者 ， 将以更加坚定的信念、更为严谨的态度 ， 继续扬帆星辰大海 。