现代快报+ 2023-11-08
我国探日工程有何进展?南大专家:近期目标是实现多视角的太阳立体探测
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我国首颗探日卫星 " 羲和号 " 升空两年,传来了哪些不为人知的太阳秘密?已进入详细论证阶段的 " 羲和二号 ",在观测太阳时,为何要选择一个神秘角度?未来,我国的探日工程还有哪些规划?近日,中国科学院院士、南京大学天文与空间科学学院教授方成和 " 羲和号 " 卫星首席科学家、南京大学天文与空间科学学院教授丁明德接受采访,他们透露,我国的立体探日时代有望于 2026 年左右开启;在 2050 年左右,我国有望实现近日探测。

46 秒全身扫描太阳一次," 羲和号 " 有一双南大研制的神秘眼睛

" 羲和号 " 是我国首颗探日卫星,于 2021 年 10 月 14 日在太原卫星发射中心发射升空。这颗以中国上古神话中的太阳女神命名的卫星,开启了我国空间探日的时代。据央视报道,近日," 羲和号 " 科学与应用系统所在地——南京大学太阳科学数据中心,依据 " 羲和号 " 追日两年来的最新观测数据,首次制作成太阳表面壮观景象的科普视频,并发布了一系列原创性科研成果,为研究揭示太阳爆发机制提供更多证据。

" 羲和号 " 是如何精准探测太阳的?背后有怎样的科技突破?方成院士告诉记者,Hα 波段是最适宜观测太阳中低层大气的谱线。为此,南京大学团队提出构想,并在国家航天局的领导下,联合上海航天技术研究院和长春光机所,专门研制了一台 Hα 光谱成像望远镜,这也是世界上第一台在空间用 Hα 谱线观测太阳的望远镜。" 羲和号 " 卫星开创了我国太阳空间探测的时代,为我国太阳物理和空间天气研究提供了崭新的一流资料。

与 " 夸父一号 " 卫星相比," 羲和号 " 卫星的一大特色是全日面扫描,只需要 46 秒,就能对太阳进行一次 " 全身 " 光谱探测。" 羲和号 " 卫星首席科学家、南京大学天文与空间科学学院教授丁明德介绍:" 通俗来讲,全日面扫描就像我们在医院体检时做 CT,太阳大气中的一举一动都可以预测出来;而‘夸父一号’是做核磁共振,或者做 X 射线的检查。" 同时," 羲和号 " 是在太空中观测太阳,不受地球地面天气及大气层的干扰,弥补了以往地面观测太阳的不足。

不过," 羲和号 " 卫星也存在一定的技术局限。据方成院士介绍," 羲和号 " 卫星位于太阳和地球的连接线上,绕地球运行。从地球的方向来看,探测到的各类太阳活动都只是在天空背景下的投影,不能详细地研究太阳的三维结构,也无法很好地预报和预警太阳爆发活动对地球的影响。

" 羲和二号 " 观测点为何选择第五拉格朗日点

为了能够更好探测太阳,在 " 羲和号 " 的基础上,中国科学家又准备在 2026 年左右发射 " 羲和二号 "。

不同于 " 羲和号 "," 羲和二号 " 是一颗远地卫星,它不绕地球旋转,而是计划在日地 L5 点(即日地第五拉格朗日点)进行观测。方成院士介绍,L5 点与太阳和地球构成等边三角形," 羲和二号 " 卫星能够从太阳的侧面观测,提前 4-5 天观测到太阳东边的爆发,从而准确测量出太阳爆发活动向地球传递的速度;和近地与地面上的其他观测设备配合起来,还可以获得三维的太阳活动图像,这能够有效弥补 " 羲和号 " 卫星平面投影观测的不足。

目前,国际上还没有在 L5 点稳定运行的探日卫星。丁明德教授透露,向 L5 点发射卫星主要有两大难点。第一个难点在于轨道设置,地球和 L5 点距离 1.5 亿公里,卫星需要飞行数月才能到达,微小的失误和偏差都会造成卫星脱轨;第二个难点在于通讯,跨越 1.5 亿公里接收大量卫星数据,难度远超近地卫星。如 " 羲和二号 " 发射成功,将为太阳物理和空间天气的研究带来重大突破。

立体探日的三步计划:有望在 2050 年左右实现近日探测

据方成院士介绍,我国的多视角、立体探日计划可分为三步:第一步是将 " 羲和二号 " 投放至 L5 点,有望开启我国的立体探日时代;第二步是发射太阳极区探测卫星,第三步是到太阳附近进行太阳抵近探测。当前,我国探日工程正在逐步推进,有望在 2050 年左右实现第三步近日探测计划。

近几十年来,我国在太阳物理研究方面取得了许多重大成果,但和先进国家相比,仍然存在一定差距,尤其是在空间探日领域。目前,我国正在积极建设大型地面望远镜,有望于 2026 年建成 2.5 米口径的大视场高分辨率望远镜,加上同时期 " 羲和二号 " 等一系列卫星的发射,我国的太阳物理和空间天气研究水平都将会更进一步,方成院士表示:" 希望对国际上的太阳物理和空间天气研究作出中国的重要贡献。"

作者:

南京大学新闻传播学院研一学生 赖雯珺 崔睿泽 易笑嫣

指导老师:

南京大学新闻传播学院 副教授 庄永志

现代快报 + 记者 朱俊骏

(校对 李凯波 编辑 苏湘洋)

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