你所在的位置：首頁(yè) > 新聞資訊 > 行業(yè)新聞 >
“羲和號”衛星示意圖。 上海航天技術(shù)研究院供圖 制圖：沈亦伶
面前是一片光與火的海洋。烈焰洪流一般奔涌著(zhù)、噴發(fā)著(zhù)，無(wú)聲澎湃在恒星的表面。
太陽(yáng)是如此巨大，33萬(wàn)個(gè)地球相加，才能達到一個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量。事實(shí)上，太陽(yáng)占去太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.87%。我們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在經(jīng)受它的吸引，無(wú)時(shí)無(wú)刻不被它光熱的潮水撫摸。我們賴(lài)以生存的食物、能源，乃至大氣的流動(dòng)，無(wú)不直接或間接得益于太陽(yáng)的饋贈。它恒定不變地澎湃在1.5億公里之外，燃燒著(zhù)、噴發(fā)著(zhù)，似乎亙古如斯，永無(wú)枯竭。
在南京大學(xué)的校園里，有一群人，一直在關(guān)注著(zhù)太陽(yáng)。在積蓄了半個(gè)多世紀的力量之后，他們把中國“觀(guān)日之眼”送入太空。
在中國科學(xué)院方成院士的眼中，太陽(yáng)的光芒里充滿(mǎn)了未知。為什么有如此巨量日冕物質(zhì)拋射？為什么太陽(yáng)有活躍周期？為什么太陽(yáng)南北極磁場(chǎng)會(huì )調轉？
方成今年84歲，仍思維敏捷、精神飽滿(mǎn)，奔忙在工作一線(xiàn)。他親歷了中國對太陽(yáng)研究的從無(wú)到有，從搭建觀(guān)測塔到升級天文臺。他領(lǐng)銜把中國第一顆太陽(yáng)觀(guān)測衛星“羲和號”送入太空。在方成院士和他的團隊看來(lái)，“羲和號”是中國探日從地面跨入太空最堅實(shí)的一級臺階。
攻關(guān)
“那我們發(fā)一顆衛星到太空去看。”南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院80后教授李川，仍記得第一次聽(tīng)方成院士講衛星設想的情景。那時(shí)，大家都覺(jué)得難以置信。
從來(lái)都是在地面研究太陽(yáng)，用國外研究團隊公開(kāi)的數據找方向，最大膽的想法也不過(guò)是升級望遠鏡，追趕別人的觀(guān)測條件。“先別說(shuō)一個(gè)如此龐大的衛星觀(guān)測項目需要多少錢(qián)，就說(shuō)一次火箭發(fā)射要多少成本？”大家不敢想。
方成從來(lái)是個(gè)敢想敢干的人。1955年，方成來(lái)到南京大學(xué)讀書(shū)，當他參觀(guān)紫金山天文臺時(shí)，了解到我國的天文觀(guān)測設備，只能用“一窮二白”來(lái)形容。最大的設備，也不過(guò)是一架1924年購于德國的60厘米直徑的天文望遠鏡。那時(shí)，師生們最大的心愿，是建一座自己的太陽(yáng)塔望遠鏡。
誰(shuí)也沒(méi)想到，項目自1958年上馬，歷經(jīng)22年，終于在以方成為首的團隊手中完成。這期間，項目因種種原因多次中斷，但方成他們又一次次推動(dòng)項目重新上馬。資料沒(méi)有，自己研究；缺少經(jīng)費，工地搭茅棚；好不容易買(mǎi)來(lái)幾方木料，租不起車(chē)，師生用板車(chē)拉……
1979年秋天，一座小巧別致的穹頂塔臺矗立在南京孝陵衛的荒山上，中國第一次擁有了自己的太陽(yáng)觀(guān)測塔。觀(guān)測到清晰的太陽(yáng)成像，收集到清晰的太陽(yáng)光譜，中國對太陽(yáng)的觀(guān)測研究大踏步走上了軌道。
方成自小就在向天空仰望?？箲饡r(shí)期，父母離開(kāi)上海避亂，方成出生在昆明。他記憶里，每當警報響起，敵軍飛機從天邊飛來(lái)轟炸城區。那時(shí)，他的志向是做飛機設計師。后來(lái)，陰差陽(yáng)錯學(xué)了天文，他向天仰望的目光卻從此投射得更遠。
他深知，加強對太陽(yáng)的觀(guān)測研究，中國遲早要邁出這一步。早年他大學(xué)畢業(yè)后去北京深造，當時(shí)趙九章等學(xué)界前輩正推動(dòng)中國的衛星上天。他們認識到“日地關(guān)系”的重要和科研欠缺，建議方成專(zhuān)注于這方面的研究。
如今，中國的太空事業(yè)，已經(jīng)從資源衛星、氣象衛星，走向載人航天。一個(gè)航天大國，對太陽(yáng)進(jìn)行監測和預報，是多么緊迫又勢在必行！
太陽(yáng)每時(shí)每刻都在發(fā)生著(zhù)氫、氦核聚變。局部忽然增亮的爆發(fā)稱(chēng)為耀斑。一個(gè)中等強度的耀斑，就相當于百億顆原子彈爆炸的能量釋放。更巨大的爆發(fā)稱(chēng)為日冕物質(zhì)拋射，以十億噸計的物質(zhì)噴射向行星際空間。一旦遭遇，高能粒子、電磁暴等將襲向地球，小則影響信鴿方向和導航，大則危及航天員安全、破壞電子器件、損毀衛星、造成停電。
對太陽(yáng)的重視，總與航天步伐一致。至今，世界各國已先后發(fā)射了70多顆太陽(yáng)探測衛星。其中，“帕克”太陽(yáng)探測器正在試圖更近地觸摸太陽(yáng)，距離太陽(yáng)最近時(shí)僅約9個(gè)太陽(yáng)半徑。
方成在多年的國際合作中看到差距，也在差距中對未來(lái)的路有了清晰認識。2004年，他提出與國外合作，共同研制太陽(yáng)觀(guān)測衛星，但因外方資金不足而擱置。再一次，國內一箭五星計劃又因故放棄。但方成沒(méi)有氣餒。一次次嘗試，他帶出更有探天積淀的隊伍。在中國向天外進(jìn)發(fā)的腳步中，探日的時(shí)機正在臨近。
出征
沉沉夜色中，隨著(zhù)長(cháng)征二號火箭點(diǎn)火，光焰如激流噴射而出，箭身穩穩升起旋即沖天而去，很快成了蒼穹上一顆亮點(diǎn)。2021年10月14日，“羲和號”從太原衛星發(fā)射中心一飛而起，奔向太空。
當時(shí)，方成和團隊都守在發(fā)射現場(chǎng)。從“羲和號”2019年6月立項，到跟隨火箭一飛沖天，僅僅過(guò)去了兩年時(shí)間。中國的探日進(jìn)度，加速從地面跨入太空。
“羲和號”衛星除了太陽(yáng)成像，更主要的功能是利用中性氫原子譜線(xiàn)進(jìn)行全日面光譜掃描。此前，全世界尚未在太空中探測過(guò)這條Hα光譜。而通過(guò)這條譜線(xiàn)，可以巧妙反推出太陽(yáng)的溫度、密度等，進(jìn)而能研究太陽(yáng)大氣，了解爆發(fā)機理，對太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)做出預報。
同時(shí)，衛星還將承擔技術(shù)試驗的“特別使命”。由于要掃描整個(gè)日面組成一張完整太陽(yáng)像，必須讓衛星具備超高對準精度與超高穩定性。而衛星在飛行中如何不產(chǎn)生振動(dòng)？恰好，上海航天技術(shù)研究院鑄就了一件“利器”。如果把衛星平臺艙比作無(wú)人機，那么裝有鏡頭的平臺就是載荷艙，中國首創(chuàng )以磁懸浮的方式讓平臺艙和載荷艙分離，帶來(lái)了前所未有的穩定和精度。“羲和號”技術(shù)要求苛刻，正好成為這項技術(shù)的“試車(chē)員”。
立項后的節奏快得讓人喘不過(guò)氣。南京大學(xué)、上海航天技術(shù)研究院和中科院長(cháng)春光機所等單位的團隊為“羲和號”忙碌起來(lái)。這是一場(chǎng)復雜的協(xié)同，有的要攻克光學(xué)器件，有的要完成衛星開(kāi)發(fā)，有的要對未來(lái)數據定標建模……“很多人在幕后沒(méi)日沒(méi)夜苦戰，一顆衛星逐漸成型。”李川說(shuō)。
先是樣機，測試調整，然后是真機運到南京，連接上各種設備，對準太陽(yáng)做最后的檢驗。后面還要完成整裝、搭載上箭，僅留出數天檢測窗口。沒(méi)想到，調試準備好了，南京卻陰雨綿綿，讓人心急如焚。
團隊一直焦慮看著(zhù)天，烏云沉沉不散。直到最后一天，只聽(tīng)有人喊：“天開(kāi)了！”久違的陽(yáng)光射出，“羲和號”最后一次在地球大氣層中注視太陽(yáng)。檢測完畢，萬(wàn)事俱備，只待升空。研制團隊連夜帶著(zhù)設備轉場(chǎng)，時(shí)間扣得很緊。
這就是地面觀(guān)測太陽(yáng)的限制。風(fēng)雨陰晴，都會(huì )影響觀(guān)測，每天一半時(shí)間地球的一面都是背對太陽(yáng)。而“羲和號”在距地表517公里的天外，繞行地球南北極，可以全天候朝向太陽(yáng)巡看，每46秒完成一張全日面掃描，幾乎每時(shí)每刻都在記錄太陽(yáng)數據。
在地面，地球大氣吸收了大部分電磁波，甚至太陽(yáng)活動(dòng)本身也在影響著(zhù)大氣變化。當人們看到星星眨眼，那正是因為大氣的波動(dòng)。剝去這些迷霧，人類(lèi)將有更多發(fā)現。比如，通過(guò)“羲和號”，人們第一次看到了太陽(yáng)中硅元素的一條光譜譜線(xiàn)，而在大氣中，這條線(xiàn)被完全遮蔽了。
當“羲和號”傳回首批數據，方成心里的石頭總算落地了。但太陽(yáng)成像始終不夠完美。所幸硬件設計如今運用了多種傳感器，可以遠距調控，幾經(jīng)試驗找到了最佳位置，獲得了理想的太陽(yáng)Hα光譜和成像。
運行一年來(lái)，“羲和號”已經(jīng)漸入佳境。今年8月30日，國家航天局發(fā)布“羲和號”探日近一年成績(jì)單。它不僅傳回海量觀(guān)測數據，記錄了近百個(gè)太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)，更接連創(chuàng )下5個(gè)國際首次，驗證了“磁懸浮”雙超技術(shù)、空間測速全新解決方案等的創(chuàng )新優(yōu)勢。
筑路
當“羲和號”隨火箭刺破蒼穹，南京大學(xué)、上海航天技術(shù)研究院、中科院長(cháng)春光機所等研發(fā)團隊都在現場(chǎng)。他們難得湊這么齊，當即開(kāi)會(huì )討論起未來(lái)的“羲和二號”。
兩年艱辛長(cháng)跑，終點(diǎn)成了另一個(gè)起點(diǎn)。下一個(gè)目標已經(jīng)倒逼他們爭分奪秒。
在方成的構想里，“羲和號”是跨入太空的一小步，是“開(kāi)胃菜”，是“試驗田”，中國探日的大幕正徐徐拉開(kāi)。“在未來(lái)，我們需要建立立體觀(guān)日體系，包括在黃道面觀(guān)測、進(jìn)而建立繞太陽(yáng)極區觀(guān)測體系，并最終抵近太陽(yáng)……”
實(shí)現愿景，步子得從腳下走起。每7到14年，平均11年，會(huì )有一輪太陽(yáng)黑子的集中爆發(fā)。自有記錄以來(lái)的第二十五個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)活躍周期已經(jīng)開(kāi)始，這對我國跟上前沿探日步伐，將是一個(gè)難得的觀(guān)測窗口期。
他們?yōu)?ldquo;羲和二號”選了一個(gè)絕佳觀(guān)測位置。日地之間多個(gè)引力平衡點(diǎn)稱(chēng)作拉格朗日點(diǎn)，其中L5點(diǎn)與太陽(yáng)和地球的連線(xiàn)呈等邊三角形。如果長(cháng)期穩定停留在那里，將跳出人類(lèi)幾乎只能正面觀(guān)測太陽(yáng)的視角，觀(guān)測太陽(yáng)的“側臉”。由于太陽(yáng)自轉，在L5甚至能提前4到5天觀(guān)測到即將波及地球的太陽(yáng)活動(dòng)，也將可以旁觀(guān)日地互動(dòng)全過(guò)程。目前，還沒(méi)有人類(lèi)的飛行器長(cháng)期駐留在那里。
太陽(yáng)像一個(gè)巨大的謎，讓探索者無(wú)法停步，無(wú)法移開(kāi)視線(xiàn)，那團未知如此令人著(zhù)迷。他們驚訝于太陽(yáng)的豐富，“目前地球的所有元素，太陽(yáng)上全都有”。但對太陽(yáng)活動(dòng)認知的有限，讓他們感到心急。在這群“追日人”的努力下，中國即將構建起太陽(yáng)立體探測體系，那將是一項造福全人類(lèi)的事業(yè)。
在“羲和號”升空一年后，中科院先導項目先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺衛星發(fā)射升空，世界最大的直徑2.5米的軸對稱(chēng)太陽(yáng)望遠鏡等也即將建成。而中國的太陽(yáng)數據，已向全球開(kāi)放。
太陽(yáng)是人類(lèi)目前唯一可以如此接近去探測、去研究的恒星。人類(lèi)有一天去往更浩瀚的深空探測的時(shí)候，來(lái)自太陽(yáng)的經(jīng)驗無(wú)比重要。“而我們對太陽(yáng)的了解，還處在非常淺表的階段。”方成說(shuō)，“我們這代人是向著(zhù)太陽(yáng)筑路，大的貢獻在后面，等著(zhù)后來(lái)的人去完成！”
上一篇：前10月規上輕工企業(yè)實(shí)現利潤同比增長(cháng)9.8%
下一篇：新時(shí)代教師隊伍邁上新臺階