讓航天“皇冠上的明珠”閃耀中國光彩

　　從古至今，太陽引發(fā)了人類太多的思考?？涓钢鹑盏膫髡f，折射著中華民族對這顆耀眼恒星的好奇與向往。

　　2022年10月9日，中國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，正式拉開了我國對日空間探測的序章。

　　2023年1月12日，由兩院院士投票評選的2022年中國十大科技進展新聞在京揭曉，“‘夸父一號’發(fā)射成功并發(fā)布首批科學圖像”，位列其中。

　　仰望天空，風云浩蕩，有一群人可以在心中清晰勾勒出“夸父一號”的樣貌細節(jié)。他們，是“夸父一號”首席科學家、中科院紫金山天文臺研究員甘為群率領的科研團隊。

　　“夸父一號”的逐日之旅，凝結著他們長達11年的歲月與心血。

　　不講榮譽利益 只管埋頭苦干

　　“雖然現在人類對宇宙的觀測已經延伸至130億光年以外，但迄今為止，太陽仍然是浩瀚宇宙中唯一可供人類詳細研究的恒星?！备蕿槿赫f，“太陽上發(fā)生的活動，不只影響著地球和人類，也可能在其他恒星上演。所以人類對太陽的物理過程越了解，對宇宙的認識也會更深刻?！?/p>

　　開啟中國太陽探測新時代的“夸父一號”，全稱為先進天基太陽天文臺，運行在距離地面約720千米的太陽同步晨昏軌道。它是我國第一顆綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，上面有3臺載荷，實現對太陽“一磁兩暴”多波段和空間拓展上的組合觀測是其主要特色。

　　太陽活動以11年為周期，第25個太陽活動周期開始于2020年，將持續(xù)到2031年左右。這一周期內的峰值預計將出現在2024年到2025年，那時太陽爆發(fā)現象也最頻繁。

　　“‘夸父一號’于2022年發(fā)射，可以記錄下太陽活動由少變多、逐漸活躍直至達到高峰的過程，有利于捕捉到更多劇烈爆發(fā)現象?！薄翱涓敢惶枴盚XI載荷數據科學家、中科院紫金山天文臺研究員蘇楊表示，“空間探日，是研究和了解太陽的重要一步，對人類自身生存也具有重要現實意義?！?/p>

　　與太陽活動周期11年“同步”，“夸父一號”的發(fā)射適逢空間科學先導專項實施11年。

“‘夸父一號’緣起于2011年中科院首批空間科學先導專項的立項實施?！备蕿槿航榻B，“從概念性提出，到可行性研究、工程立項、工程實施，‘夸父一號’是一個大科學工程。11年期間，歷經各種磨難，有科學上的挑戰(zhàn)，更有資金、人員、施工等方面的難關?！?/p>

　　“‘夸父一號’的成功發(fā)射和運轉，讓我們深刻理解了‘兩彈一星’精神和載人航天精神，簡單說來就是大團隊團結協(xié)作，不講榮譽利益，只管埋頭苦干?！备蕿槿簭娬{，“主動肩負起歷史重任，把自己的科學追求融入建設社會主義現代化國家的偉大事業(yè)中去，是新時代中國科技工作者精神世界的真實寫照?！?/p>

　　“24小時在線”的科研團隊

　　“我們的衛(wèi)星目前還處于在軌測試階段，這個階段主要目的是驗證載荷的觀測能力以及載荷是否先進。”甘為群介紹，為了實現“一磁兩暴”的科學目標，“夸父一號”攜帶了三個載荷——全日面矢量磁像儀(FMG)、太陽硬X射線成像儀(HXI)和萊曼阿爾法太陽望遠鏡(LST)。

　　三個載荷的研制工作，都是全新的。研制團隊在幾年時間里分頭完成了從“0到1”的探索。

　　HXI載荷的主要科學目標是在約30keV～200keV能量段，對太陽耀斑的高能輻射進行能譜和成像觀測。“在國內，我們第一次研制這么高分辨率的硬X射線成像設備，并做到了跟國際最高水平相近?！碧K楊說。

　　為了實現1.2米距離上微米級形變和角秒級扭轉的高精度監(jiān)測，蘇楊和團隊用了幾年時間開展攻關，提出并驗證了新的解決方案“太陽指向鏡零位定標方案”及配套算法，成功解決了這個難題，同時將太陽中心的定位精度從2個角秒提高到優(yōu)于0.3個角秒。

　　在對HXI準直器飛行件進行詳細標定和測量過程中，由于現有設備達不到目標要求，一項重要測試結果一直不盡如人意。HXI主任設計師張哲帶領的技術團隊重新采購了高精度設備，并自行設計搭建了25米X射線束流測試平臺。場地條件簡陋，團隊成員的吃住行需要克服重重困難。最終，團隊成功獲得了91個子準直器的測試曲線。

　　“LST載荷提供了首個在萊曼阿爾法波段的全日面和內日冕的連續(xù)觀測?！盠ST載荷數據科學家、中科院紫金山天文臺研究員封莉介紹，LST包含太陽日面成像儀、太陽白光望遠鏡、太陽日冕儀三臺子載荷。

　　2021年夏天，為如期完成太陽日冕儀的研發(fā)工作，封莉和團隊成員與技術難題展開“死磕”。“幾個人基本上是輪流通宵?！狈饫蚧貞浀?，“從原始物理參數的模擬，到合成萊曼阿爾法波段的成像，再到給載荷研制方提供具體技術參數，大家面臨的挑戰(zhàn)層出不窮。”

　　“這是一個痛并快樂的過程?？朔萍茧y題，實現我國太陽衛(wèi)星探測多項零的突破，對大家既是挑戰(zhàn)又是動力?！薄翱涓敢惶枴盠ST載荷科學團隊成員、中科院紫金山天文臺副研究員盧磊說，“我們是一個‘24小時在線’的團隊，任何時間在線上拋出問題，都會有人立即響應，研討交流隨時都在進行?！?/p>

　　“從吃‘現成飯’，到‘燒大餐’給大家吃”

　　2022年10月9日，7時43分。

　　黃宇這一生都會記得，在那個秋意微涼的清晨，長征二號丁型運載火箭成功將“夸父一號”發(fā)射升空。

　　作為“夸父一號”衛(wèi)星首席科學家助理、科學應用系統(tǒng)副總師，黃宇親歷了“夸父一號”研制的全過程。他強調：“經歷4到6個月調試后，‘夸父一號’每天將產生大約500GB的科學探測數據，我們對太陽的研究將不再完全依靠國外的空間數據?！?/p>

　　“‘夸父一號’進入科學運行階段后，它的衛(wèi)星數據連同數據分析軟件將對國內外同行開放共享，圍繞其觀測結果的研究有望成為國際熱點?！备蕿槿赫f。

　　2022年12月13日，我國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號”首批科學圖像在京發(fā)布，其中多幅圖像達到國際先進水平。

　　“當前，我國的太陽物理研究論文總數已居世界第二位，但這些論文所使用的研究數據大都來自國外的衛(wèi)星，缺少自己原創(chuàng)性貢獻。”黃宇表示，“‘夸父一號’不僅可以讓我們擁有第一手的太陽研究數據，也將為國際天文學研究貢獻中國力量?！?/p>

　　“一個完整的科研體系包括儀器、觀測、研究。我們之前更多的是利用國外衛(wèi)星的數據直接研究?！备蕿槿赫f，“打個比喻，以前我們吃‘現成飯’，現在我們‘自己燒飯’，以后我們要‘燒大餐’給大家吃。”

　　路雖遠，行則將至?！霸谛l(wèi)星研制階段，任何一個考慮不周都會帶來嚴重后果?！薄翱涓敢惶枴盚XI載荷科學團隊成員、中科院紫金山天文臺博士后夏凡小雨于2018年加入團隊的科研工作。她說：“這幾年，不僅跟著老師們開展了一系列開拓性的科研工作，而且培養(yǎng)了嚴謹的科研態(tài)度，最重要的是樹立了攀登世界空間科學最高峰的信心?！?/p>

　　早春二月，萬物萌發(fā)，“夸父二號”的規(guī)劃研發(fā)工作也已蓄勢待發(fā)?！白鳛榭臻g科學先導專項，我們的衛(wèi)星肩負著采擷航天‘皇冠上的明珠’的使命，必須能夠增進人類前沿科學認知、實現更多從‘0到1’的突破。”甘為群介紹，“夸父二號”研發(fā)方案國內目前有好幾個候選，前提必須是國際領先，我們團隊也有一個從技術到科學均絕對先進的編隊飛行太陽觀測提案，簡單講就是前面一顆衛(wèi)星攜帶新技術鏡頭，后面一顆衛(wèi)星放探測器，通過長焦距得到前所未有的超高空間分辨太陽探測圖像。

　　天空的點點繁星，始終是人類的夢想所在。甘為群團隊以“現代夸父逐日”的科研故事告訴世界，在探索深空、探索自然的長路上，中國正迎光啟航。

　　(本報記者 羅 旭)

來源：光明日報