10月9日7時43分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號丁型運載火箭，成功將先進(jìn)天基太陽天文臺“夸父一號”發(fā)射升空。衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

“夸父一號”衛(wèi)星示意圖。中科院紫金山天文臺供圖

“夸父一號”全稱“先進(jìn)天基太陽天文臺”（簡稱ASO-S），是由中國太陽物理學(xué)家自主提出的綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，也是中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項繼“悟空”“墨子號”“慧眼”“實踐十號”“太極一號”“懷柔一號”之后，研制發(fā)射的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星，實現(xiàn)了我國天基太陽探測衛(wèi)星跨越式突破。

“夸父一號”是用來干什么的？它與去年發(fā)射的“羲和號”衛(wèi)星有何區(qū)別？針對這些問題，《中國科學(xué)報》采訪了“夸父一號”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員甘為群，衛(wèi)星系統(tǒng)總師、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員諸成，科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師、中科院紫金山天文臺研究員黎輝。

《中國科學(xué)報》：為何以“夸父一號”為衛(wèi)星命名？

甘為群：將先進(jìn)天基太陽天文臺命名為“夸父一號”有兩個方面的含義。

一方面，“夸父”是廣為人知的中國神話人物，“夸父逐日”的故事表達(dá)了中國古代先民胸懷大志、探索自然、英勇頑強(qiáng)的精神，體現(xiàn)了中華民族千百年來試圖揭開太陽神秘面紗的不懈求索。“夸父逐日”對仗“嫦娥奔月”，完美詮釋了中國人熱愛自然、探索自然的情懷與浪漫。另一方面，這個命名寓意著“夸父一號”將與未來中國太陽探測衛(wèi)星一道，開啟中國綜合性太陽觀測新時代。

《中國科學(xué)報》：“夸父一號”衛(wèi)星是用來干什么的？

甘為群：這顆衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)就是4個字，即“一磁兩暴”?！按拧笔谴艌?，“兩暴”是太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑、日冕物質(zhì)拋射。

我們要研究這三者之間的關(guān)系，即磁場與耀斑的關(guān)系、磁場與日冕物質(zhì)拋射的關(guān)系、日冕物質(zhì)拋射與耀斑的關(guān)系，還要研究它們的形成、演化、相互作用和可能存在的因果關(guān)聯(lián)，為空間天氣預(yù)警提供支持。

“夸父一號”實現(xiàn)了3個“國際首次”——國際上首次以“一磁兩暴”作為衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)，并且配置相應(yīng)的載荷組合；國際上首次在一顆近地衛(wèi)星平臺上，對全日面矢量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像、日冕物質(zhì)拋射的日面形成和近日冕傳播同時進(jìn)行觀測；國際上首次實現(xiàn)萊曼阿爾法波段從日面到近日冕同時觀測。

《中國科學(xué)報》：最近太陽物理領(lǐng)域非常熱，例如，美國宇航局發(fā)射了“帕克號”衛(wèi)星，我國去年發(fā)射了“羲和號”衛(wèi)星，今年又發(fā)射了“夸父一號”衛(wèi)星。這些探日衛(wèi)星的區(qū)別在哪里？

甘為群：“帕克號”衛(wèi)星是美國主導(dǎo)的飛到太陽附近進(jìn)行觀測的衛(wèi)星，其軌道是一個大的橢圓，最近的近日點可以達(dá)到10個太陽半徑左右。這意味著它受到的太陽熱非常強(qiáng)，不可能面對太陽進(jìn)行觀測，必須加上厚厚的防熱罩，所以它只能探測到太陽附近粒子、磁場這些環(huán)境，不能直接看太陽。而“夸父一號”衛(wèi)星是直接看太陽，用遙測遙感的手段觀測太陽，對太陽進(jìn)行成像。所以說它們是互補(bǔ)關(guān)系?！芭量颂枴碑?dāng)然是非常先進(jìn)的，但二者的科學(xué)目標(biāo)不一樣。

我國去年10月發(fā)射的“羲和號”衛(wèi)星全稱為“太陽探測科學(xué)試驗衛(wèi)星”，于2019年6月立項，主要是從技術(shù)上驗證一種超高指向精度、超高穩(wěn)定度的“雙超”衛(wèi)星平臺?！棒撕吞枴鄙系耐h(yuǎn)鏡不僅可以在地面工作，到太空后還有極大的優(yōu)勢，既可以連續(xù)對太陽進(jìn)行觀測，還能克服地球大氣抖動等帶來的一系列問題，在短時間內(nèi)掃描全日面，并在掃描的波長范圍里對每個光譜點進(jìn)行成像。

“夸父一號”專門為觀測太陽提出，2017年底立項，是完全以科學(xué)目標(biāo)為牽引的空間科學(xué)衛(wèi)星計劃，所以“夸父一號”被稱為“空間科學(xué)衛(wèi)星”，在科學(xué)目標(biāo)、觀測對象、觀測波段等方面與“羲和號”完全不同。

《中國科學(xué)報》：國際上太陽探測發(fā)展的整體情況如何？我國處于什么樣的位置？

甘為群：2011年，中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項（一期）正式啟動，我們提出了“夸父一號”衛(wèi)星計劃。當(dāng)時，國際上已經(jīng)有70多顆太陽探測專用衛(wèi)星或相關(guān)領(lǐng)域衛(wèi)星。作為太陽物理研究工作者，我們非常著急。

太陽物理在中國天文學(xué)研究中占據(jù)的體量超過1/10。2010年左右，中國在太陽物理領(lǐng)域發(fā)表論文的總量已經(jīng)在國際上排名第二，但寫論文所用的觀測數(shù)據(jù)絕大部分來自國際上的太陽衛(wèi)星。作為中國的太陽物理學(xué)家，能說自己是“世界領(lǐng)先”嗎？正是在這樣的背景下，我們下決心一定要發(fā)射自己的科學(xué)衛(wèi)星?！翱涓敢惶枴本褪且苿游覈鴮H太陽物理研究作出原創(chuàng)性的重大貢獻(xiàn)。

“夸父一號”先后經(jīng)歷了預(yù)先研究、背景型號、綜合立項論證等程序，最終在2017年底獲得工程立項批復(fù)，又經(jīng)過了5年的工程研制，克服重重困難，終于發(fā)射成功。

《中國科學(xué)報》：“夸父一號”衛(wèi)星將如何實現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)？

甘為群：為實現(xiàn)“一磁兩暴”的科學(xué)目標(biāo)，“夸父一號”上配了3個有效載荷，即全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡、硬X射線成像儀，分別觀測太陽磁場、日冕物質(zhì)拋射和太陽耀斑。每臺儀器都有自己的特色。

諸成：全日面矢量磁像儀是我國第一臺空間太陽磁場測量設(shè)備，可實現(xiàn)全日面光球矢量磁場的持續(xù)觀測，與國際同類載荷相比具有更高的磁場測量靈敏度和時間分辨率。

萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡是我國第一臺空間萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡，可以實現(xiàn)萊曼阿爾法波段從日面到近日冕同時觀測，具有極高的雜散光抑制能力、自動監(jiān)測太陽耀斑爆發(fā)能力，觀測模式能在軌自主轉(zhuǎn)換。

太陽硬X射線成像儀采用獨特的傅里葉變換調(diào)制成像原理，對太陽耀斑活動中的30~200keV高能輻射進(jìn)行全日面高分辨率成像和能譜探測，性能指標(biāo)達(dá)到國際一流水平。

《中國科學(xué)報》：“夸父一號”衛(wèi)星發(fā)射成功后還要做什么？

甘為群：衛(wèi)星發(fā)射后要經(jīng)歷一段時間的在軌調(diào)試，之后會進(jìn)入正常工作模式。3個載荷每天可以觀測到的數(shù)據(jù)量大約為500GB，通過地面支撐系統(tǒng)和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)處理后向全球開放。

太陽活動有11年的周期，“夸父一號”的設(shè)計壽命不少于4年，可以基本覆蓋太陽峰年的極大期。這對于進(jìn)行科學(xué)研究、實現(xiàn)衛(wèi)星科學(xué)目標(biāo)是非常有利的。

《中國科學(xué)報》：“夸父一號”衛(wèi)星在數(shù)據(jù)共享方面有什么計劃？

黎輝：“夸父一號”的數(shù)據(jù)是完全開放的。數(shù)據(jù)正常生成后會及時對全世界太陽物理、空間環(huán)境、空間物理、空間天氣等相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者實時免費開放。這樣的數(shù)據(jù)共享政策也是基于國際慣例。中國太陽物理學(xué)家一直以來都在享受國際開放的數(shù)據(jù)政策紅利，我國綜合性太陽觀測衛(wèi)星成功在軌運行之后，也會對世界作出回饋。