它叫“羲和”,取自太阳女神之名。
在距离地球517公里,距离太阳1.5亿公里的太空,默默注视着太阳。
自去年10月14日飞天以来,“羲和号”卫星已经在天上度过了80多天,把观测到的太阳的小秘密,都实时传回地面,供科学家们分析解读。
南京大学天文与空间科学学院副教授、“羲和号”科学与应用系统总设计师李川告诉现代快报记者,“羲和号”非常给力,这个月内将会有首批科学数据发布。未来,太阳打喷嚏、发脾气,都会被“捕捉”。
现代快报+记者 阿里亚 储希豪 胡玉梅
开启“探日”时代,全天候注视太阳
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”(全名为太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星)在太原卫星发射中心顺利升空,这结束了我国无太阳探测专用卫星的历史,标志着我国正式步入空间探日时代。
作为中国卫星史上第一位太阳专属的“摄像师”,“羲和号”开创了多个首次。
“它比中国空间站高100多公里,遨游在距离地球517公里的太阳同步轨道,可以24小时全天候注视太阳,不休息。”作为首颗探日卫星,“羲和号”不受地球大气的影响,没有视宁度的问题,也不受地面上日夜交替的影响,全天候工作,观测更“尽兴”。
李川介绍,“羲和号”重约510公斤,设计寿命3年,从发射到目前为止运行状态良好。
每天海量数据传回,本月公布首批科学数据
李川介绍,“羲和号”经过一步步调整,目前已接近最佳运行状态。再过一段时间,“羲和号”就要结束测试阶段,进入常规太阳观测阶段。
“羲和号”就像是太阳空间探测的“千里眼”。它的工作原理,就像是给太阳做CT一样,在光谱扫描成像模式下,“羲和号”搭载的Hα成像光谱仪对太阳做全日面扫描。每历时约46秒,就可以获得4600多幅光谱,每幅光谱又包含300多个波长点。任取一个波长点,进行4600多次拼接就可以得到对应该波长点的太阳像。信息含量特别丰富,数据量也特别巨大,46秒的数据量大约是15GB。
“羲和号”一直都很勤勉,产生了海量观测数据。“每天大概有1.2Tb,而且是没经过解压的。”这些原始数据,从天上传回后,地面有3个台站负责数据接收,而后通过专线传输到南京大学天文与空间科学学院进行进一步分析。
“接收到的原始数据,我们会把它们解码成0级数据。进而通过一系列的数据分析,再把它们生成为可供科学家直接应用的1级科学数据。”李川说,南京大学天文与空间科学学院的师生们组成了专门的数据分析团队,团队大约10人,一半是老师,一半是学生。
经过科学标定后的数据,供全球科学家们共享。
李川说,这些庞大数据已经初步显示了“羲和号”的能力。预计本月,“羲和号”的首批太阳科学数据将发布。
今年,“羲和号”将与ASO-S联手探日
“一个卫星工程分六大系统,任何一个卫星工程都需要长期的研发过程。早在2015年,南京大学方成院士已经提出‘羲和号’卫星计划,经过几年的论证,2019年获得国家航天局的批复立项。从2019年到2021年这两年间,我们与上海航天技术研究院、中科院长春光机所等单位共同完成卫星的研制工作。”李川说,我国的探日宏图才刚刚开卷。
“‘羲和号’是一颗太阳科学技术试验卫星,并不是综合性的太阳卫星,是我国太阳观测的牛刀小试。”李川告诉现代快报记者,2022年,我国的综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台(ASO-S)将发射升空。
李川介绍,先进天基太阳天文台发射后,将与“羲和号”联合观测,对太阳进行更加全面的科学研究。
“过去我们所发表的研究成果都基于国外卫星的数据。”李川表示,借助专门的探日卫星,未来中国的科学工作者可以更有底气地与全球科学界交流研究数据和成果,为人类科技探索贡献中国智慧。
未来,太阳“打喷嚏”可以精准预告
太阳是个暴脾气,一旦发威,打个“喷嚏”,喷发的太阳耀斑和日冕物质抛射,直奔地球而来……只能说,太阳生气,后果严重。
太阳耀斑是太阳活动的重要表现,是太阳表面局部区域突然和大规模的能量释放过程,辐射的光的波长横跨整个电磁波谱;日冕物质抛射是太阳释放能量的另一种形式,一次巨大的太阳爆发日冕物质抛射事件,可让数十亿吨的物质短时间内离开太阳,喷射到宇宙空间。
李川说,“羲和号”卫星的研究目标是太阳的低层大气,即光球层和色球层的热力学和动力学过程,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。“太阳光球层表面的温度约为5500摄氏度,到了色球层,温度上升到几万摄氏度。再往上,到了日冕区温度陡然升至百万摄氏度。”为什么太阳的日冕层温度最高?太阳为何动不动就“发脾气”?太阳的磁场和活动为什么有周期性?李川说,这些都是有待于解决的重大科学问题。
“现在我们对太阳爆发的物理机制越来越清楚,而最终的目的是希望像预测天气一样预测太阳活动,预测空间天气。”李川说。