你所在的位置：首頁 > 新聞資訊 > 行業(yè)新聞 >
“羲和號”衛(wèi)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、噴發(fā)著，無聲澎湃在恒星的表面。
太陽是如此巨大，33萬個地球相加，才能達到一個太陽的質(zhì)量。事實上，太陽占去太陽系總質(zhì)量的99.87%。我們無時無刻不在經(jīng)受它的吸引，無時無刻不被它光熱的潮水撫摸。我們賴以生存的食物、能源，乃至大氣的流動，無不直接或間接得益于太陽的饋贈。它恒定不變地澎湃在1.5億公里之外，燃燒著、噴發(fā)著，似乎亙古如斯，永無枯竭。
在南京大學(xué)的校園里，有一群人，一直在關(guān)注著太陽。在積蓄了半個多世紀(jì)的力量之后，他們把中國“觀日之眼”送入太空。
在中國科學(xué)院方成院士的眼中，太陽的光芒里充滿了未知。為什么有如此巨量日冕物質(zhì)拋射？為什么太陽有活躍周期？為什么太陽南北極磁場會調(diào)轉(zhuǎn)？
方成今年84歲，仍思維敏捷、精神飽滿，奔忙在工作一線。他親歷了中國對太陽研究的從無到有，從搭建觀測塔到升級天文臺。他領(lǐng)銜把中國第一顆太陽觀測衛(wèi)星“羲和號”送入太空。在方成院士和他的團隊看來，“羲和號”是中國探日從地面跨入太空最堅實的一級臺階。
攻關(guān)
“那我們發(fā)一顆衛(wèi)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，仍記得第一次聽方成院士講衛(wèi)星設(shè)想的情景。那時，大家都覺得難以置信。
從來都是在地面研究太陽，用國外研究團隊公開的數(shù)據(jù)找方向，最大膽的想法也不過是升級望遠(yuǎn)鏡，追趕別人的觀測條件。“先別說一個如此龐大的衛(wèi)星觀測項目需要多少錢，就說一次火箭發(fā)射要多少成本？”大家不敢想。
方成從來是個敢想敢干的人。1955年，方成來到南京大學(xué)讀書，當(dāng)他參觀紫金山天文臺時，了解到我國的天文觀測設(shè)備，只能用“一窮二白”來形容。最大的設(shè)備，也不過是一架1924年購于德國的60厘米直徑的天文望遠(yuǎn)鏡。那時，師生們最大的心愿，是建一座自己的太陽塔望遠(yuǎn)鏡。
誰也沒想到，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項目重新上馬。資料沒有，自己研究；缺少經(jīng)費，工地搭茅棚；好不容易買來幾方木料，租不起車，師生用板車?yán)?hellip;…
1979年秋天，一座小巧別致的穹頂塔臺矗立在南京孝陵衛(wèi)的荒山上，中國第一次擁有了自己的太陽觀測塔。觀測到清晰的太陽成像，收集到清晰的太陽光譜，中國對太陽的觀測研究大踏步走上了軌道。
方成自小就在向天空仰望?？箲?zhàn)時期，父母離開上海避亂，方成出生在昆明。他記憶里，每當(dāng)警報響起，敵軍飛機從天邊飛來轟炸城區(qū)。那時，他的志向是做飛機設(shè)計師。后來，陰差陽錯學(xué)了天文，他向天仰望的目光卻從此投射得更遠(yuǎn)。
他深知，加強對太陽的觀測研究，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(dāng)時趙九章等學(xué)界前輩正推動中國的衛(wèi)星上天。他們認(rèn)識到“日地關(guān)系”的重要和科研欠缺，建議方成專注于這方面的研究。
如今，中國的太空事業(yè)，已經(jīng)從資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星，走向載人航天。一個航天大國，對太陽進行監(jiān)測和預(yù)報，是多么緊迫又勢在必行！
太陽每時每刻都在發(fā)生著氫、氦核聚變。局部忽然增亮的爆發(fā)稱為耀斑。一個中等強度的耀斑，就相當(dāng)于百億顆原子彈爆炸的能量釋放。更巨大的爆發(fā)稱為日冕物質(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(dǎo)航，大則危及航天員安全、破壞電子器件、損毀衛(wèi)星、造成停電。
對太陽的重視，總與航天步伐一致。至今，世界各國已先后發(fā)射了70多顆太陽探測衛(wèi)星。其中，“帕克”太陽探測器正在試圖更近地觸摸太陽，距離太陽最近時僅約9個太陽半徑。
方成在多年的國際合作中看到差距，也在差距中對未來的路有了清晰認(rèn)識。2004年，他提出與國外合作，共同研制太陽觀測衛(wèi)星，但因外方資金不足而擱置。再一次，國內(nèi)一箭五星計劃又因故放棄。但方成沒有氣餒。一次次嘗試，他帶出更有探天積淀的隊伍。在中國向天外進發(fā)的腳步中，探日的時機正在臨近。
出征
沉沉夜色中，隨著長征二號火箭點火，光焰如激流噴射而出，箭身穩(wěn)穩(wěn)升起旋即沖天而去，很快成了蒼穹上一顆亮點。2021年10月14日，“羲和號”從太原衛(wèi)星發(fā)射中心一飛而起，奔向太空。
當(dāng)時，方成和團隊都守在發(fā)射現(xiàn)場。從“羲和號”2019年6月立項，到跟隨火箭一飛沖天，僅僅過去了兩年時間。中國的探日進度，加速從地面跨入太空。
“羲和號”衛(wèi)星除了太陽成像，更主要的功能是利用中性氫原子譜線進行全日面光譜掃描。此前，全世界尚未在太空中探測過這條Hα光譜。而通過這條譜線，可以巧妙反推出太陽的溫度、密度等，進而能研究太陽大氣，了解爆發(fā)機理，對太陽爆發(fā)活動做出預(yù)報。
同時，衛(wèi)星還將承擔(dān)技術(shù)試驗的“特別使命”。由于要掃描整個日面組成一張完整太陽像，必須讓衛(wèi)星具備超高對準(zhǔn)精度與超高穩(wěn)定性。而衛(wèi)星在飛行中如何不產(chǎn)生振動？恰好，上海航天技術(shù)研究院鑄就了一件“利器”。如果把衛(wèi)星平臺艙比作無人機，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，帶來了前所未有的穩(wěn)定和精度。“羲和號”技術(shù)要求苛刻，正好成為這項技術(shù)的“試車員”。
立項后的節(jié)奏快得讓人喘不過氣。南京大學(xué)、上海航天技術(shù)研究院和中科院長春光機所等單位的團隊為“羲和號”忙碌起來。這是一場復(fù)雜的協(xié)同，有的要攻克光學(xué)器件，有的要完成衛(wèi)星開發(fā)，有的要對未來數(shù)據(jù)定標(biāo)建模……“很多人在幕后沒日沒夜苦戰(zhàn)，一顆衛(wèi)星逐漸成型。”李川說。
先是樣機，測試調(diào)整，然后是真機運到南京，連接上各種設(shè)備，對準(zhǔn)太陽做最后的檢驗。后面還要完成整裝、搭載上箭，僅留出數(shù)天檢測窗口。沒想到，調(diào)試準(zhǔn)備好了，南京卻陰雨綿綿，讓人心急如焚。
團隊一直焦慮看著天，烏云沉沉不散。直到最后一天，只聽有人喊：“天開了！”久違的陽光射出，“羲和號”最后一次在地球大氣層中注視太陽。檢測完畢，萬事俱備，只待升空。研制團隊連夜帶著設(shè)備轉(zhuǎn)場，時間扣得很緊。
這就是地面觀測太陽的限制。風(fēng)雨陰晴，都會影響觀測，每天一半時間地球的一面都是背對太陽。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巡看，每46秒完成一張全日面掃描，幾乎每時每刻都在記錄太陽數(shù)據(jù)。
在地面，地球大氣吸收了大部分電磁波，甚至太陽活動本身也在影響著大氣變化。當(dāng)人們看到星星眨眼，那正是因為大氣的波動。剝?nèi)ミ@些迷霧，人類將有更多發(fā)現(xiàn)。比如，通過“羲和號”，人們第一次看到了太陽中硅元素的一條光譜譜線，而在大氣中，這條線被完全遮蔽了。
當(dāng)“羲和號”傳回首批數(shù)據(jù)，方成心里的石頭總算落地了。但太陽成像始終不夠完美。所幸硬件設(shè)計如今運用了多種傳感器，可以遠(yuǎn)距調(diào)控，幾經(jīng)試驗找到了最佳位置，獲得了理想的太陽Hα光譜和成像。
運行一年來，“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”探日近一年成績單。它不僅傳回海量觀測數(shù)據(jù)，記錄了近百個太陽爆發(fā)活動，更接連創(chuàng)下5個國際首次，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(dāng)“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、中科院長春光機所等研發(fā)團隊都在現(xiàn)場。他們難得湊這么齊，當(dāng)即開會討論起未來的“羲和二號”。
兩年艱辛長跑，終點成了另一個起點。下一個目標(biāo)已經(jīng)倒逼他們爭分奪秒。
在方成的構(gòu)想里，“羲和號”是跨入太空的一小步，是“開胃菜”，是“試驗田”，中國探日的大幕正徐徐拉開。“在未來，我們需要建立立體觀日體系，包括在黃道面觀測、進而建立繞太陽極區(qū)觀測體系，并最終抵近太陽……”
實現(xiàn)愿景，步子得從腳下走起。每7到14年，平均11年，會有一輪太陽黑子的集中爆發(fā)。自有記錄以來的第二十五個太陽活動活躍周期已經(jīng)開始，這對我國跟上前沿探日步伐，將是一個難得的觀測窗口期。
他們?yōu)?ldquo;羲和二號”選了一個絕佳觀測位置。日地之間多個引力平衡點稱作拉格朗日點，其中L5點與太陽和地球的連線呈等邊三角形。如果長期穩(wěn)定停留在那里，將跳出人類幾乎只能正面觀測太陽的視角，觀測太陽的“側(cè)臉”。由于太陽自轉(zhuǎn)，在L5甚至能提前4到5天觀測到即將波及地球的太陽活動，也將可以旁觀日地互動全過程。目前，還沒有人類的飛行器長期駐留在那里。
太陽像一個巨大的謎，讓探索者無法停步，無法移開視線，那團未知如此令人著迷。他們驚訝于太陽的豐富，“目前地球的所有元素，太陽上全都有”。但對太陽活動認(rèn)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(gòu)建起太陽立體探測體系，那將是一項造福全人類的事業(yè)。
在“羲和號”升空一年后，中科院先導(dǎo)項目先進天基太陽天文臺衛(wèi)星發(fā)射升空，世界最大的直徑2.5米的軸對稱太陽望遠(yuǎn)鏡等也即將建成。而中國的太陽數(shù)據(jù)，已向全球開放。
太陽是人類目前唯一可以如此接近去探測、去研究的恒星。人類有一天去往更浩瀚的深空探測的時候，來自太陽的經(jīng)驗無比重要。“而我們對太陽的了解，還處在非常淺表的階段。”方成說，“我們這代人是向著太陽筑路，大的貢獻在后面，等著后來的人去完成！”
上一篇：前10月規(guī)上輕工企業(yè)實現(xiàn)利潤同比增長9.8%
下一篇：新時代教師隊伍邁上新臺階