大約46億年前，在距離銀河系中心約2.6萬(wàn)光年之處的螺旋臂上，一團分子云開(kāi)始在自身的引力作用下坍縮，并逐漸形成了今天我們所熟悉的太陽(yáng)。

    

    

    從古至今，太陽(yáng)引發(fā)了人類(lèi)太多的思考，我們對這顆耀眼的恒星充滿(mǎn)了好奇。不過(guò)，人們最為關(guān)心的問(wèn)題總是繞不開(kāi)太陽(yáng)對地球造成的影響。

    

    

    盡管太陽(yáng)與地球平均距離達1.5億公里，但一旦太陽(yáng)“發(fā)威”,就會(huì )給地球帶來(lái)不可估量的后果。

    

    

    2003年10月31日，太陽(yáng)爆發(fā)了一次強磁暴，使歐美的GOES、ACE、SOHO、WIND等一系列科學(xué)衛星都遭受了不同程度損害，導致全球衛星通訊受到干擾，GPS全球定位系統受到影響，定位精度出現了偏差，致使地面和空間一些需要即時(shí)通訊和定位的交通系統出現不同程度的癱瘓。

    

    

    究其原因，就是太陽(yáng)發(fā)射出大量帶電高能粒子，對地球電磁環(huán)境造成嚴重破壞，其中尤以太陽(yáng)黑子、耀斑和日冕物質(zhì)拋射對地球電磁環(huán)境影響最為顯著(zhù)。

    

    

    太陽(yáng)黑子存在于太陽(yáng)光球表面，是磁場(chǎng)的聚集之處，借助現代科技，科學(xué)家們觀(guān)測到太陽(yáng)黑子的數量和位置每隔11年就會(huì )出現周期性的變化。

    

    

    太陽(yáng)耀斑則是一種強烈的輻射爆炸，是太陽(yáng)系中最激烈的局地爆炸事件，它所輻射出的光的波長(cháng)橫跨整個(gè)電磁波譜。

    

    

    日冕物質(zhì)拋射則是太陽(yáng)釋放能量的另一種形式，一次巨大的日冕物質(zhì)拋射可讓數十億噸的物質(zhì)短時(shí)間內離開(kāi)太陽(yáng)。

    

    

    “從自然科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)是一個(gè)非常好的天然物理實(shí)驗室，除了太陽(yáng)內部物理過(guò)程，對于太陽(yáng)的表面、大氣、磁場(chǎng)、結構、波動(dòng)、全波段輻射、等離子體、流體的規律等我們都可以進(jìn)行觀(guān)測研究。”甘為群說(shuō)道。

    

    

    據計算，一旦發(fā)生日冕物質(zhì)拋射等爆發(fā)活動(dòng)，科學(xué)家可以在它影響地球前至少40個(gè)小時(shí)以?xún)鹊玫叫畔?，從而及時(shí)做出防護，避免可能的破壞。

    

    

    為天文學(xué)研究貢獻中國力量

    

    

    自上世紀60年代以來(lái)，世界各國已經(jīng)先后發(fā)射了70多顆太陽(yáng)探測衛星。

    

    

    2018年，備受矚目的美國帕克太陽(yáng)探測器發(fā)射升空，它以前所未有的近距離對太陽(yáng)進(jìn)行觀(guān)測，并已經(jīng)獲取了相當的成果。

    

    

    為什么要在空間進(jìn)行太陽(yáng)探測？甘為群解釋說(shuō)，由于地球存在大氣層，在地面只能觀(guān)測到太陽(yáng)可見(jiàn)光和有限的射電輻射，它們在寬廣的太陽(yáng)輻射波譜中只占很小的一部分。而更多波段輻射，比如大部分紫外和紅外線(xiàn)、X射線(xiàn)和伽馬射線(xiàn)等高能輻射，在到達地面前就被地球大氣吸收掉了。

    

    

    去年7月，我國首次火星探測任務(wù)“天問(wèn)一號”探測器成功發(fā)射，時(shí)隔多月，嫦娥五號返回器在眾盼之下攜帶月球樣品安全著(zhù)陸……近年來(lái)，我國“探月”“探火”工程逐步推進(jìn)，不斷取得重大突破，我國“探日”工程也提上日程。

    

    

    2016年4月28日，中國科學(xué)院空間科學(xué)戰略性先導科技專(zhuān)項背景型號項目“先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺（ASO-S）”通過(guò)了由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心組織的項目結題評審。之后經(jīng)過(guò)1年多的深化研究和綜合論證，ASO-S在2017年底終于獲得中國科學(xué)院批復工程立項。

    

    

    早在1976年，我國就嘗試提出和實(shí)施太陽(yáng)空間探測衛星計劃，數十年過(guò)去，迄今我國仍沒(méi)有發(fā)射過(guò)一顆太陽(yáng)探測專(zhuān)用衛星。因此，中國第一顆綜合性太陽(yáng)探測衛星ASO-S受到了人們的密切關(guān)注。

    

    

    “打造這顆衛星的想法在上世紀90年代就已形成，之后經(jīng)過(guò)不斷修正完善，直到2011年中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)空間科學(xué)先導專(zhuān)項，ASO-S才得以走上正軌，經(jīng)歷了空間科學(xué)衛星項目的一套標準程序。”甘為群表示，ASO-S預估在2022年完成發(fā)射任務(wù)，隨后按照計劃進(jìn)入720公里高的太陽(yáng)同步軌道開(kāi)始肩負起探索太陽(yáng)的重任。

    

    

    “在國際天文學(xué)中，我國的太陽(yáng)物理研究論文總數已經(jīng)位居世界第二，但這些論文所使用的數據大都來(lái)自國外衛星的觀(guān)測，我們缺少原創(chuàng )性貢獻。ASO-S上天后不僅可以擁有第一手數據，也將為國際天文學(xué)研究貢獻中國力量。”甘為群說(shuō)。

    

    

    中國“探日”衛星攜帶3件“法寶”

    

    

    與國際上之前的70多顆太陽(yáng)探測衛星相比，ASO-S衛星最大的特點(diǎn)是要實(shí)現 “一磁兩暴”的科學(xué)目標，即在一個(gè)衛星平臺上同時(shí)觀(guān)測太陽(yáng)磁場(chǎng)、太陽(yáng)耀斑和日冕拋射，研究它們三者之間的關(guān)系。

    

    

    為了觀(guān)測“一磁兩暴”,ASO-S將搭載3臺不同功能的太陽(yáng)探測望遠鏡，它們的有機組合，是ASO-S的又一個(gè)大特色。

    

    

    “我們的ASO-S衛星將攜帶3臺儀器，一個(gè)叫全日面矢量磁像儀，專(zhuān)門(mén)觀(guān)測太陽(yáng)磁場(chǎng)；一個(gè)叫硬X射線(xiàn)成像儀，專(zhuān)門(mén)觀(guān)測太陽(yáng)耀斑；一個(gè)叫萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠鏡，專(zhuān)門(mén)觀(guān)測日冕物質(zhì)拋射。”甘為群說(shuō)，除了3臺儀器的組合特色外，3臺儀器又各有一些自己的特色。比如全日面矢量磁像儀，其時(shí)間分辨率相對較高；硬X射線(xiàn)成像儀比國際同類(lèi)儀器探頭數目要多，有99個(gè)探測器；萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠鏡則不僅能進(jìn)行內日冕觀(guān)測，同時(shí)萊曼阿爾法譜線(xiàn)本身又是一個(gè)新的觀(guān)測波段窗口。

    

    

    在此之前，我國的“探日”衛星屬于空白，沒(méi)有多少經(jīng)驗可循，關(guān)鍵技術(shù)的攻堅克難可謂“難比登天”.就拿硬X射線(xiàn)成像儀來(lái)說(shuō)，需要攻克3項關(guān)鍵技術(shù)。以光柵的加工為例，硬X射線(xiàn)成像儀的99個(gè)探頭相當于一個(gè)個(gè)的小眼睛，這些小眼睛前面是由硬金屬加工的光柵構成的，X射線(xiàn)光子需要穿過(guò)光柵中的縫隙，而最窄的縫隙只有18微米，比頭發(fā)絲還要細。甘為群把制作過(guò)程比作加工一本書(shū)，首先要生產(chǎn)出帶有狹縫的“紙”,再?lài)栏窨刂坪眉埮c紙之間的距離，黏成一本縫隙均勻的厚“書(shū)”.此外，還要綜合考慮熱脹冷縮、空間環(huán)境惡劣、經(jīng)歷發(fā)射過(guò)程等因素。

    

    

    2021-2022年正處于第二十五個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期的開(kāi)始階段，太陽(yáng)黑子將越來(lái)越多，太陽(yáng)磁場(chǎng)也會(huì )越來(lái)越強，太陽(yáng)的爆發(fā)會(huì )增加，預期在2025年前后達到峰值，ASO-S衛星2022年發(fā)射應該是一個(gè)非常好的時(shí)機，能夠觀(guān)測到一個(gè)較為完整的太陽(yáng)周期。

    

    

    升空后，ASO-S衛星將在距離地表720公里的太陽(yáng)同步軌道運行，該軌道穿過(guò)地球的南極和北極，傾角在98度，這個(gè)角度能夠確保衛星24小時(shí)連續不斷地觀(guān)測到太陽(yáng)。ASO-S衛星的預期在軌運行時(shí)間將不少于4年。（◎實(shí)習生 季天宇 記者 張 曄）