用中國(guó)方案看清太陽(yáng)

■科技創(chuàng)新 教育力量·高?？萍紕?chuàng)新成果巡禮

自2021年發(fā)射升空，我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”取得一系列原創(chuàng)性科學(xué)成果，至今仍在軌穩(wěn)定運(yùn)行，為人類進(jìn)一步探索太陽(yáng)奧秘奠定基礎(chǔ)。

太陽(yáng)，離人類最近的恒星，燃燒澎湃在1.5億公里外，直接或間接賜予人類能源、食物等生存“剛需”，也吸引著人類不斷探索光與火背后的奧秘。

6月13日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文學(xué)》刊發(fā)了中國(guó)團(tuán)隊(duì)率全球之先為太陽(yáng)“畫(huà)像”相關(guān)論文?！袄谩撕吞?hào)’采集到的多譜線、全日面、高精度觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們對(duì)太陽(yáng)大氣層自轉(zhuǎn)規(guī)律有了較為精確的認(rèn)識(shí)，精確繪制出國(guó)際首個(gè)太陽(yáng)大氣自轉(zhuǎn)的三維圖像?！闭撐牡谝蛔髡?、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院博士生饒世豪介紹。通過(guò)分析我國(guó)首顆探日衛(wèi)星“羲和號(hào)”的觀測(cè)數(shù)據(jù)，南京大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)、中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院的科研人員在人類“逐日”之路上又跨出重要一步。

這是這支“逐日”團(tuán)隊(duì)取得的最新成果。在中國(guó)科學(xué)院院士、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授方成的帶領(lǐng)下，一批青年教師和學(xué)生全面參與“羲和號(hào)”工程從論證、立項(xiàng)，到研制、發(fā)射和試驗(yàn)的全過(guò)程。作為“羲和號(hào)”科學(xué)與應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)單位，南京大學(xué)也磨煉出一支兼具理論分析和工程實(shí)踐能力的優(yōu)秀隊(duì)伍，他們熱切地關(guān)注、探索太陽(yáng)，為打造空間探測(cè)領(lǐng)域的國(guó)家戰(zhàn)略科技力量持續(xù)貢獻(xiàn)力量。

太陽(yáng)每時(shí)每刻都在發(fā)生氫、氦核聚變，或大或小的爆發(fā)都會(huì)引發(fā)巨大的能量釋放，由此引發(fā)的高能粒子、電磁暴等一旦襲向地球，小則影響信鴿方向和導(dǎo)航，大則危及航天員安全、損毀衛(wèi)星?！爸袊?guó)的太空事業(yè)已經(jīng)從資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星，走向載人航天，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)勢(shì)在必行。”作為科學(xué)總顧問(wèn)，方成提出并全程參與了“羲和號(hào)”衛(wèi)星的研制。在他看來(lái)，作為航空航天大國(guó)，中國(guó)必將加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)的觀測(cè)研究，“羲和號(hào)”就是中國(guó)探日從地面跨入太空最堅(jiān)實(shí)的一級(jí)臺(tái)階。

2021年10月14日，距離工程立項(xiàng)僅過(guò)去兩年多，長(zhǎng)征二號(hào)運(yùn)載火箭搭載“羲和號(hào)”從太原衛(wèi)星發(fā)射中心遠(yuǎn)赴太空，方成和團(tuán)隊(duì)守在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)，見(jiàn)證了我國(guó)“逐日”的腳步從地面跨入太空，太陽(yáng)空間觀測(cè)自此有了“中國(guó)視角”。

“羲和號(hào)”發(fā)射之前，世界各國(guó)發(fā)射的太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星大多在紫外線、伽馬射線、X射線等波段探測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)。而“羲和號(hào)”的全名是“太陽(yáng)Hα（氫阿爾法）光譜探測(cè)與雙超平臺(tái)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星”，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)Hα譜線的空間探測(cè)，這種譜線能夠反映太陽(yáng)光球?qū)雍蜕驅(qū)拥男畔?，?xì)分后可獲得光球?qū)雍蜕驅(qū)硬煌叨忍幍奶?yáng)圖像，相當(dāng)于給太陽(yáng)大氣做CT掃描。

“將‘羲和號(hào)’觀測(cè)結(jié)果與其他太陽(yáng)探測(cè)設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)結(jié)合分析，多波段多角度了解太陽(yáng)爆發(fā)的物理過(guò)程，對(duì)太陽(yáng)有更全面的了解，有利于我們開(kāi)展空間天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警。”方成說(shuō)。

發(fā)射以來(lái)，“羲和號(hào)”持續(xù)在軌穩(wěn)定運(yùn)行，基于其觀測(cè)產(chǎn)出數(shù)據(jù)的科研成果持續(xù)涌現(xiàn)——南京大學(xué)太陽(yáng)物理團(tuán)隊(duì)借助“羲和號(hào)”再現(xiàn)太陽(yáng)暗條爆發(fā)三維動(dòng)力學(xué)過(guò)程；北京大學(xué)、南京大學(xué)、云南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)合作利用“羲和號(hào)”衛(wèi)星的Hα光譜成像和美國(guó)太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)數(shù)據(jù)，揭示太陽(yáng)大氣中一種特殊磁場(chǎng)位型的形成過(guò)程及其內(nèi)部能量變化情況，為太陽(yáng)噴流過(guò)程中的能量?jī)?chǔ)存和釋放機(jī)制提供重要線索……此外，“羲和號(hào)”每天的觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)軟件自動(dòng)處理和人工校對(duì)后毫無(wú)保留向全球開(kāi)放，目前已經(jīng)累計(jì)發(fā)布超過(guò)500T觀測(cè)數(shù)據(jù)。

“羲和號(hào)”的穩(wěn)定運(yùn)行，讓我國(guó)“逐日”的步伐日益穩(wěn)健。在方成和科研團(tuán)隊(duì)的構(gòu)想中，這只是太陽(yáng)探測(cè)的“開(kāi)胃菜”和“新起點(diǎn)”。

這樣的激情和決心，驅(qū)動(dòng)相關(guān)科研更上層樓，當(dāng)前，“羲和二號(hào)”已開(kāi)展詳細(xì)方案論證。方成和團(tuán)隊(duì)希望這顆新的探日衛(wèi)星停留在距離地球約1.5億公里的日地第五拉格朗日點(diǎn)（L5點(diǎn)）展開(kāi)觀測(cè)。在這里，衛(wèi)星將觀測(cè)太陽(yáng)的“側(cè)臉”，旁觀日地互動(dòng)全過(guò)程。目前，這里還沒(méi)有人類飛行器長(zhǎng)期駐留，也無(wú)在此觀測(cè)太陽(yáng)的先例。

作為人類當(dāng)前唯一可以近距離探測(cè)的恒星，研究太陽(yáng)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)人類探索浩瀚深空非常重要，“未來(lái)，我們需要建立立體觀日體系，越來(lái)越抵近太陽(yáng)。”方成說(shuō)。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年06月21日第1版