中國在探索太空領(lǐng)域正穩(wěn)步前進(jìn)，繼嫦娥五號(hào)探測器在月球采樣返回、天問一號(hào)探測器奔赴火星后，中國首顆太陽探測衛(wèi)星也即將于2022年升空。為何要去探測遙遠(yuǎn)的太陽?中國的太陽探測衛(wèi)星有什么特長?《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者近日專訪了南京中科院紫金山天文臺(tái)的該項(xiàng)目首席科學(xué)家甘為群。

太陽對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钣惺裁从绊懩?除了眾所周知的光照外，甘為群介紹說，太陽的異?；顒?dòng)同樣會(huì)沖擊現(xiàn)代生活。太陽距離地球平均達(dá)1.5億公里，但一旦它“發(fā)威”，耀斑和日冕物質(zhì)拋射產(chǎn)生的磁云會(huì)裹挾著大量帶電高能粒子，直奔地球而來，與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的電磁環(huán)境將受到嚴(yán)重破壞。例如2003年萬圣節(jié)期間，太陽就給地球搗了一次大亂，不但多顆科學(xué)衛(wèi)星遭受不同程度損害，全球衛(wèi)星通信受到干擾，GPS定位也大受影響，從太空到地面，各種需要即時(shí)通信和定位的交通系統(tǒng)都不同程度癱瘓。這次太陽風(fēng)暴事件被稱為“萬圣節(jié)風(fēng)暴”。因此持續(xù)地對(duì)太陽活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測是非常有必要的。

我國第一顆綜合性太陽探測衛(wèi)星——先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)(ASO-S)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是揭示太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射(一磁兩暴)的形成及相互關(guān)系，預(yù)期在軌運(yùn)行不少于4年。ASO-S也可以通過監(jiān)測日冕物質(zhì)拋射在太陽上的爆發(fā)情況，準(zhǔn)實(shí)時(shí)地預(yù)報(bào)它對(duì)地球的可能影響，提前1-3天警示人類做好防護(hù)工作。

甘為群還強(qiáng)調(diào)說，“ASO-S是科學(xué)衛(wèi)星，不是應(yīng)用衛(wèi)星，它首先關(guān)注的是科學(xué)問題”。大眾對(duì)科學(xué)往往首先提出“這個(gè)東西有什么用”。但什么叫科學(xué)?科學(xué)就是發(fā)現(xiàn)和研究自然的規(guī)律。太陽是體現(xiàn)物理規(guī)律的理想場所，被認(rèn)為是“天然實(shí)驗(yàn)室”。例如在太陽表面，流體、磁流體、等離子體，全波段輻射，各種波動(dòng)，各種結(jié)構(gòu)，各種動(dòng)力學(xué)過程，從高溫到低溫，從高密度到低密度，從強(qiáng)磁場到弱磁場，從小尺度到大尺度，從粒子加速和核反應(yīng)過程……可謂應(yīng)有盡有，而這些要在天文學(xué)科的其他研究對(duì)象上進(jìn)行詳細(xì)觀測是不可想象的。

那么該如何觀測太陽呢?甘為群表示，為避開地球大氣的影響，人類早期曾通過氣球進(jìn)行觀測。隨著太空時(shí)代拉開序幕，完全脫離地球大氣影響的科學(xué)衛(wèi)星成為研究太陽的主力。ASO-S搭載3臺(tái)有效載荷，用于測量太陽磁場，以及觀測日冕物質(zhì)拋射和太陽耀斑。它將工作在距離地表720公里的地球極軌，可以滿足近乎24小時(shí)連續(xù)觀測太陽的要求。甘為群表示，對(duì)于太陽觀測能力的優(yōu)劣不能以距離太陽遠(yuǎn)近來衡量。美國曾在2018年發(fā)射“帕克”太陽探測器，旨在近距離觀測太陽。它將在2025年運(yùn)行到距離太陽最近的地方，與太陽中心僅有9.86太陽半徑(約690萬公里)。但由于沒有哪個(gè)儀器可以在數(shù)千攝氏度的高溫下正常工作，因此“帕克”衛(wèi)星上的探測器只能在擋板后面工作，測量太陽附近衛(wèi)星經(jīng)過地方的環(huán)境參數(shù)。從這個(gè)意義上看，“帕克”衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)與我們ASO-S衛(wèi)星的目標(biāo)完全不同。

為什么ASO-S選擇在2022年發(fā)射?甘為群解釋說，太陽磁場活動(dòng)周期具有11年的周期，下一個(gè)太陽活動(dòng)周期差不多從2021年開始，2022年逐步進(jìn)入上升期，預(yù)期在2024年到2025年左右達(dá)到極大峰值。所以ASO-S從2022年發(fā)射正好能覆蓋從早期到上升期到極大的全過程。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，ASO-S在2017年年底順利正式批復(fù)工程立項(xiàng)。目前衛(wèi)星工程樣機(jī)已經(jīng)研制完成，進(jìn)入工程飛行樣前期階段。甘為群表示，衛(wèi)星初樣性能已通過所有試驗(yàn)，包括環(huán)境模擬和高低溫試驗(yàn)，預(yù)計(jì)今年1月底前完成整機(jī)轉(zhuǎn)正樣即飛行樣機(jī)研制階段，今年年底完成飛行樣機(jī)研制，2022年上半年擇機(jī)發(fā)射。