从古至今，太阳引发了人类太多的思考，我们对这颗耀眼的恒星充满了好奇。“想飞上天，和太阳肩并肩……”一句歌词里的梦想照进了现实，“夸父一号”为啥现在发射？我们为什么要发射卫星上天观测太阳？“先进天基太阳天文台”到底有多先进？扬子晚报/紫牛新闻记者采访了先进天基太阳天文台（以下也简称ASO-S）科学团队的多位科学家。
来源 酒泉卫星发射基地
我们为什么要观测太阳？
太阳“打喷嚏”，地球就“感冒”
大约46亿年前，在距离银河系中心约2.6万光年之处的螺旋臂上，一团分子云开始在自身的引力作用下坍缩，并逐渐形成了我们今天所熟悉的太阳。太阳，是与我们关系最密切的一颗恒星，也是唯一一颗可以详细研究的恒星。
太阳为我们带来了光明和温暖，但同时也会对地球产生重大影响。一旦发生太阳耀斑、日冕物质抛射等爆发活动，对人类生存环境，尤其是与现代生活息息相关的电磁环境造成严重破坏。因此，不管是从天文学的角度去探寻恒星奥秘，还是从实际生产生活的角度，对太阳开展系统深入的观测都十分必要。
2003年万圣节期间，太阳不甘寂寞充当了一次“捣蛋鬼”的角色，结结实实给地球捣了一次乱，使欧美一系列科学卫星都遭受了不同程度损害，导致全球卫星通讯受到干扰，GPS全球定位系统受到影响，定位精度出现了偏差，致使地面和空间一些需要即时通讯和定位的交通系统遭到不同程度的瘫痪。这次太阳事件也被称为“万圣节风暴”。
自20世纪60年代以来，世界各国先后发射了70多颗太阳探测相关卫星进入太空。特别是2018年，备受瞩目的帕克太阳探测器发射升空，它以前所未有的近距离对太阳进行观测，并已经获取一定的成果。
“夸父一号”是如何诞生的？
经过了5年的工程研制
而很多人不知道，中国空间太阳探测的尝试最早在上世纪70年代中期就开始了。先进天基太阳天文台首席科学家，中科院紫金山天文台研究员甘为群告诉记者，在“两弹一星”的任务完成后，中国科学界当时有“两船一站”的说法伽利略望远镜，其中“一船”就是“天文一号”卫星，主要任务就是观测太阳。“但严酷的现实是，2010年之前，我国太阳探测专门卫星基本为零。”甘为群介绍说， 2011年，中国科学院空间科学先导专项（一期）正式启动。“怎样在现有条件下既要考虑到国际前沿，又要考虑到自己的基础等等，这是个非常迫切的问题。好在我们提前做了大量调研，有了长期的积累，在这个基础之上，我们抓住了中国科学院空间科学先导专项（一期）启动的宝贵机遇。”
记者了解到，先进天基太阳天文台先后经历了预先研究、背景型号、综合立项论证等程序，最终在2017年底获得工程立项批复。又经过了5年的工程研制，克服了疫情等重重困难， “先进天基天阳天文台将开启中国综合性太阳观测的新时代。”
随着综合国力的不断增强和国家对空间科学的重视，我国太阳空间观测的发展迎来机遇期，起步晚，但发展快。记者了解到，2021年7月5日，“风云三号E星”气象卫星发射升空，首次搭载了X-EUV太阳成像仪。2021年10月14日，“羲和号”（CHASE）成功发射，成为国内首颗太阳探测科学技术实验卫星。“夸父一号”是以科学目标为牵引的空间科学卫星计划，在科学目标、观测对象、观测波段等方面与“羲和”完全不同。
先进天基太阳天文台卫星效果图
“先进天基太阳天文台”到底有多“先进”?
实现三个“首次”：在一颗卫星上同时观测“一磁两暴”
谈到先进天基太阳天文台的主要创新点，甘为群将其总结为“三个首次”：“国际上首次以‘一磁两暴’作为卫星的科学目标并且配置相应的载荷组合；国际上首次在一颗近地卫星平台上，对全日面矢量磁场、太阳耀斑非热辐射成像、日冕物质抛射的日面形成和近日冕传播同时进行观测；国际上首次在莱曼阿尔法谱线波段实现全日面和近日冕无缝同时成像观测。”
“夸父一号”携带三台载荷。
甘为群介绍说，“夸父一号”将利用太阳活动第25周峰年的契机，对耀斑、日冕物质抛射和全日面矢量磁场开展同时观测，研究“一磁两暴”的起源、相互作用及彼此关联，为严重影响人类正常生活的空间灾害性天气预报提供支持。“卫星设计寿命不少于4年，太阳活动有11年的周期，卫星的设计寿命可以基本覆盖太阳峰年的极大期，这对我们的科学研究、实现卫星科学目标是非常有利的。”
“在国际天文学中，我国的太阳物理研究论文总数已经位居世界第二伽利略望远镜，但这些论文所使用的数据大都来自国外卫星的观测，我们缺少数据源头贡献。”甘为群告诉记者，在卫星在轨测试完成之后，会对全世界相关领域的科研工作者实时免费开放数据共享。“从这个角度来讲，‘夸父一号’将在国际上对太阳物理研究原创性作出重要贡献！”
卫星携带的3件“法宝”牛在哪里？
创下多项国内自主研制的“第一次”，能高精度观测太阳
先进天基太阳天文台卫星系统总师、中国科学院微小卫星创新研究院研究员诸成介绍，在重量859KG的卫星上装载了三台有效载荷，分别是FMG全日面矢量磁像仪（对太阳全日面矢量磁场探测）、HXI硬X射线成像仪（对太阳耀斑非热辐射探测）和LST莱曼阿尔法太阳望远镜（对日冕物质抛射探测）。三个载荷每天可以观测到大概500GB的数据量。
诸成告诉记者，因为很多技术是国内首次采用的，新技术、新部件、新材料多，可借鉴的经验少；加之要实现的任务比较多、比较复杂，团队研制过程中确实也遇到了一些技术上的困难，科研人员勇挑重担，攻坚克难，充分发挥主观能动性，将“不可能”变成“可能”。
据诸成介绍，“夸父一号”卫星平台的技术难点主要有三。第一，卫星上装载着7台光学设备，同时精确指向太阳，确保每台光学设备对太阳完整成像，所以各光学设备光轴之间的一致性要求非常高，这就需要高精度装配达到这些光轴的一致。第二，卫星要经历发射过程的力学振动和冲击环境、太空中冷热交变环境，超高真空环境，要保持星上各光学设备光轴之间变化极小，确保卫星寿命期内各光学设备观测对象完整性。第三，采用对星上活动部件振动降低技术和稳像技术，实现光学防抖，获取清晰的观测图像。
我们为什么要发射卫星观测太阳？
从各个波段观测，为人类“描绘”一个完整的太阳
在地面观测太阳和在空间观测太阳有什么不一样的地方？我们为什么要发射卫星去观测太阳？先进天基太阳天文台卫星首席科学家助理、太阳硬X射线望远镜（HXI）载荷数据科学家，中科院紫金山天文台研究员苏杨告诉记者，大气能吸收太阳发射的部分电磁波，在太空中可以不受大气层限制，从各个波段观测太阳；另一个方面，在空间中可以连续对太阳进行观测，不受太阳自转影响。“这样我们才能完整地看到一个天体完整的物理过程，避免‘盲人摸象’。”
随着太空探索的快速发展，空间天气预报变得越来越重要。“太阳爆发是灾害性空间天气事件的源头。”先进天基太阳天文台卫星首席科学家助理、莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）载荷数据科学家，中国科学院紫金山天文台研究员封莉告诉记者，基于ASO-S卫星的自主观测数据，科学家可以尽早拿到做空间天气预报的关键数据，进行空间天气的预报。
先进天基太阳天文台卫星效果图
名词解释：
太阳黑子：也就是太阳表面的黑斑，本质是磁场强、温度低。早在2000多年前，中国古代就有黑子的相关记录。到了1610年，伽利略利用自制的望远镜观测太阳时，确认了黑子的存在。经过几百年的连续观测统计，我们能够很明显地看到黑子的数量和位置呈现出的周期性变化，这就是著名的太阳11年活动周期。
太阳耀斑：这是一种强烈的辐射爆发，非常明亮，可以持续几分钟到几小时。耀斑是太阳系中最激烈的爆炸事件，它所辐射出的光的波长横跨整个电磁波谱（从射电波到伽马射线）。
日冕物质抛射：太阳的外层大气日冕会突然猛烈地释放出等离子体和磁场。一个巨大的日冕物质抛射可包含数十亿吨的物质，这些物质会被加速到极高的速度冲向太空，在其旅途中可与任何行星或航天器发生撞击。
图片素材：日冕物质抛射-ESA&NASA/SOHO、太阳耀斑-SDO、太阳黑子-NSO/AURA/NSF
扬子晚报/紫牛新闻记者 于丹丹
校对 盛媛媛
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