太阳公公，我们来“看”你了！我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射

2022年10月9日7时43分，我国在酒泉卫星发射中心采用长征二号丁型运载火箭，成功将先进天基太阳天文台“夸父一号”发射升空。

“夸父一号”是由中国太阳物理学家自主提出的综合性太阳探测专用卫星，实现了我国天基太阳探测卫星跨越式突破，开启了我国综合性太阳空间观测的新时代。

与之前备受关注的探日卫星美国“帕克号”和中国“羲和号”不同，“夸父一号”是对太阳进行直接观测。

太阳公公，我们来“看”你了！

【首次以“一磁两暴”作为卫星科学目标】

太阳给我们带来不竭的光明和温暖，但我们对它的了解还远远不够。除了天文学上的探寻，弄清楚太阳爆发的物理属性对空间天气预报也具有重要的现实意义。

上世纪60年代以来，世界空间大国先后发射了70多颗太阳探测卫星，而我国在太阳探测专用卫星方面一直缺席，直到“夸父一号”的出现。“夸父”是广为人知的中国神话人物，“夸父逐日”蕴含了中华民族千百年来试图揭开太阳神秘面纱的不懈求索。

“夸父一号”艺术示意图

太阳活动呈周期性变化，周期平均为11年。太阳黑子数量达到最多的年份，称为太阳活动峰年。太阳活动第25周峰年预期在2024到2025年左右。“夸父一号”计划以此为契机，详细记录第25个太阳活动周的“太阳风暴”。

“这颗卫星的科学目标是‘一磁两暴’。一磁，就是太阳磁场；两暴，就是太阳最剧烈的两类爆发现象——耀斑和日冕物质抛射。我们要研究它们的形成、演化、相互作用和可能存在的因果关联，同时为影响人类航天、通讯、导航等活动的空间灾害性天气预报提供支持。”“夸父一号”首席科学家、中国科学院紫金山天文台研究员甘为群说。这是国际上首次以“一磁两暴”作为卫星科学目标并配置相应的载荷组合。

耀斑，是太阳表面的一种突然、快速的增亮现象。耀斑发生时从射电、光学、紫外、极紫外、X射线到伽玛射线所有波段都会产生强烈辐射。一个普通耀斑可以释放1020-1025焦耳的能量，相当于百亿颗广岛原子弹。

日冕物质抛射，是日冕中的物质(主要是磁场和等离子体)大规模地、剧烈地向日地空间抛射的现象。一次日冕物质抛射可能从太阳上带走几百亿吨的等离子体。日冕物质抛射的典型速度大约为300千米/秒，最慢的可能只有100千米/秒，而最快的可超过3000千米/秒。

【首次对太阳磁场、耀斑、日冕物质抛射同时进行观测】

为实现“一磁两暴”的科学目标，“夸父一号”搭载了三台有效载荷：全日面矢量磁像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜和太阳硬X射线成像仪。这是国际上首次在近地卫星平台上对太阳磁场、耀斑、日冕物质抛射同时进行观测。

太阳磁场要比地球磁场复杂得多，永远处于改变的状态。与国际同类载荷相比，全日面矢量磁像仪具有更高的磁场测量灵敏度和时间分辨率，可以追踪太阳活动的源头。

可见光是一直以来观测太阳活动的常规窗口，借助莱曼阿尔法太阳望远镜，将首次在莱曼阿尔法波段实现全日面和近日冕的同时观测（早期宇宙形成的氢气会在特定波段发光，这个波段位于紫外波段范围，称为莱曼阿尔法波段）。

太阳硬X射线成像仪的主要科学目标是在约30 -200千电子伏特能量段，对太阳耀斑的硬X射线辐射进行能谱和成像观测，这是国际上唯一在太阳活动第25周峰年期间提供地球视角观测的太阳高能成像仪器，对研究耀斑非热辐射源的形成和演化机制具有里程碑式的重要意义。当太阳耀斑爆发时，往往还会伴随着日冕物质抛射和高能粒子事件，它们会对地球磁场、空间设备、地面电网、宇航安全、通讯导航造成严重的冲击。对太阳硬X射线的成像探测，将有助于我们预防和降低这些灾害性空间天气对人类空间活动的危害和影响。

【与“帕克号”“羲和号”相比有何不同】

2018年8月，以帕克命名的太阳探测器在美国发射升空；2021年10月，中国发射了“羲和号”探日科学技术实验卫星。与这两颗卫星相比，“夸父一号”有何不同？

甘为群介绍，“帕克号”是由美国主导飞到太阳附近进行观测的卫星，其轨道近日点可以达到10个太阳半径左右，如此近距离观测太阳附近的粒子、磁场等，这在历史上是第一次。但正因为它距离太阳比较近，受到的热辐射非常强，只能“穿”上厚厚的防热罩，无法面对太阳直接观测。而“夸父一号”是直接“看”太阳，用遥测遥感手段对太阳进行成像，与“帕克号”是一种互补关系。

“夸父一号”艺术示意图

“羲和号”是一颗科学试验卫星，而“夸父一号”是专门用于太阳探测的空间科学卫星，实现了我国天基太阳探测卫星跨越式突破。太阳大气从里到外分为光球、色球、日冕，“羲和号”实现了国际首次在太空对太阳进行Hα波段的光谱扫描成像，是在可见光波段进行色球研究，空间观测可以大大改进地面观测的缺陷。“‘夸父一号’是对太阳磁场、光球、莱曼阿尔法色球、日冕等多方位的观测，比如莱曼阿尔法太阳望远镜从紫外波段、太阳硬X射线成像仪从X射线波段进行观测，这些在地面根本不可能实现。”“夸父一号”首席科学家助理、中国科学院紫金山天文台研究员苏杨说。

【探测数据面向全球用户免费共享】

“卫星在约720千米的太阳同步晨昏轨道运行，周期是99分钟，这个轨道全年只有约3个月存在较短地影，其他时间是全日照，可以连续长时间不间断进行太阳观测。”“夸父一号”卫星系统总师、中国科学院微小卫星创新研究院研究员诸成说。

在卫星研制过程中，不少新器件、新技术都是首创。比如，日面和日冕的光强对比在四个量级以上，如果日面杂光消除不了，这对日冕清晰成像的影响是致命的。“我们从一开始就在攻关，进入正样阶段彻底解决了这个难题。”诸成说。

据介绍，卫星设计寿命4年。三个载荷每天将产生大约500GB的科学探测数据，通过地面支撑系统和科学应用系统的处理后将面向全球用户免费共享，科学用户可提交观测申请和数据定制需求。

中科院国家空间科学中心负责工程大总体和地面支撑系统的研制建设，中科院微小卫星创新研究院负责卫星抓总研制，国家天文台、长春光机所和紫金山天文台负责有效载荷研制，科学应用系统由中科院紫金山天文台负责，测控系统由中国西安卫星测控中心负责实施，运载火箭由中国航天科技集团有限公司第八研究院研制生产。此次发射是长征系列运载火箭的第442次飞行。