2021年10月14日，由國家航天局批複立項的我國第一顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”在太原衛星發射中心順利升空
，拉開了我國太陽空間探測的序幕。“羲和號”的全名為太陽Hα光譜探測與雙超平台科學技術試驗衛星，簡稱太陽雙超衛星。

太陽觀測研究，認識與人類關係最密切的恒星

taiyangshiwomenlejieyuzhoudeyigechuangkou。zhekeyinhexizhongjiqiputongdehengxing，shirenleimuqianweiyikejinxinggaoshikongfenbianlvhegaoguangpufenbianlvguancedehengxing。tajudiqiuyue1.5億公裏
，直徑約139萬公裏
，質量是地球的33萬倍。通過觀測和研究太陽
，我們可以了解一些基本的天體物理過程，比如磁場的產生和演化、粒子的加速和傳播、天體爆發的物理機製等。

太陽也是宇宙中與人類關係最密切、duirenleishehuishenghuoyingxiangzuidadeyikehengxing。suhuashuo，wanwushengchangkaotaiyang。taiyangzaidiqiuyanhuaherenleiwenmingfazhanguochengzhongfahuizhebuketidaidezuoyong。zuoweijuliwomenzuijindehengxing，taiyangzaichaoguo45億年的時間裏
，孕育了地球上的天氣
、氣候以及我們所依賴的生態環境。它的能量來源於自身時刻發生的氫、haihejubian。dazhongshuzhideguanghezuoyong
，jiulibukaitaiyangdeguangneng。taiyangduirenleideyingxiangtebiebiaoxianzaishiyoufashengdeyaobanherimianwuzhipaoshexianxiangshang。yaobanshitaiyangjubuturanzengliangdebaofahuodong。yigezhongdengqiangdudeyaoban，kefashechucongjiamashexiandaowuxiandianboduandeqiangdafushe，zongnengliangxiangdangyuyue10億—100億個原子彈爆炸。日冕物質拋射則是太陽上大規模物質爆發的現象
，一次爆發能把約1億—10億(yi)噸(dun)物(wu)質(zhi)拋(pao)射(she)到(dao)行(xing)星(xing)際(ji)空(kong)間(jian)。這(zhe)兩(liang)種(zhong)現(xian)象(xiang)是(shi)空(kong)間(jian)災(zai)害(hai)性(xing)天(tian)氣(qi)的(de)源(yuan)頭(tou)，影(ying)響(xiang)空(kong)間(jian)飛(fei)行(xing)器(qi)安(an)全(quan)甚(shen)至(zhi)地(di)球(qiu)上(shang)的(de)人(ren)類(lei)生(sheng)活(huo)。因(yin)此(ci)，對(dui)太(tai)陽(yang)的(de)觀(guan)測(ce)研(yan)究(jiu)同(tong)時(shi)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)科(ke)學(xue)意(yi)義(yi)和(he)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)。

從肉眼到望遠鏡再到空間探測器
，太陽觀測手段不斷進步

人類對太陽的觀測由來已久，廣義的觀測最早可以追溯到上古時代。我國早在漢成帝河平元年（公元前28年）就有了肉眼觀測太陽黑子的記錄。對太陽進行係統觀測則始於1610年
，即伽利略發明天文望遠鏡後的第二年
，人類開始用望遠鏡觀測和記錄太陽黑子，開啟了太陽科學觀測的時代。經過400多年的發展，尤其自上世紀50年(nian)代(dai)末(mo)進(jin)入(ru)太(tai)空(kong)時(shi)代(dai)以(yi)來(lai)，通(tong)過(guo)地(di)基(ji)太(tai)陽(yang)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)和(he)天(tian)基(ji)太(tai)陽(yang)探(tan)測(ce)器(qi)的(de)聯(lian)合(he)觀(guan)測(ce)，人(ren)類(lei)對(dui)太(tai)陽(yang)有(you)了(le)全(quan)新(xin)認(ren)識(shi)。我(wo)們(men)了(le)解(jie)到(dao)，太(tai)陽(yang)的(de)內(nei)部(bu)結(jie)構(gou)可(ke)分(fen)為(wei)核(he)心(xin)區(qu)
、輻射層和對流層，太陽的大氣層次可分為光球層、色球層、過渡區和日冕層。我們也在一定程度上理解了太陽活動的周期性、產生太陽磁場的發電機理論、太陽磁場和太陽爆發的內在聯係等。

以“羲和號”為代表的太陽探測衛星，是太陽空間探測的“千裏眼”。上世紀60年代以來，國際上已陸續發射70餘顆太陽專用或相關衛星。近代太陽物理的許多開拓性成果都來自於這些衛星的觀測，例如太陽爆發和磁重聯過程



、日冕結構和加熱問題、太陽風的起源和傳播等。我國太陽空間探測有一定成果，如神舟二號空間天文分係統取得太陽X射線和伽馬射線流量數據，氣象衛星風雲三號E星取得在極紫外和X射線波段的成像等。但在“羲和號”之前

，我們還未通過太陽專用衛星獲得過觀測數據。“羲和號”打破了我國無太陽探測專用衛星的曆史，邁出了我國太陽空間探測的重要一步。

“羲和號”衛星

，給太陽做CT掃描

顧名思義
，太陽空間探測就是通過衛星等航天器在太空中觀測太陽。“羲和號”的全名“太陽Hα光譜探測與雙超平台科學技術試驗衛星”也道出它的兩方麵任務：科學觀測和技術試驗。

“羲和號”的(de)研(yan)究(jiu)目(mu)標(biao)是(shi)太(tai)陽(yang)低(di)層(ceng)大(da)氣(qi)
，即(ji)光(guang)球(qiu)層(ceng)和(he)色(se)球(qiu)層(ceng)的(de)動(dong)力(li)學(xue)過(guo)程(cheng)，以(yi)及(ji)太(tai)陽(yang)爆(bao)發(fa)活(huo)動(dong)的(de)物(wu)理(li)機(ji)製(zhi)。太(tai)陽(yang)的(de)光(guang)球(qiu)層(ceng)是(shi)我(wo)們(men)肉(rou)眼(yan)可(ke)見(jian)的(de)部(bu)分(fen)，在(zai)光(guang)球(qiu)層(ceng)上(shang)麵(mian)大(da)約(yue)2000公裏的範圍內，則是太陽的色球層。“羲和號”通過其主要科學載荷Hα成像光譜儀
，專門觀測光球層和色球層，在國際上首次實現了全日麵Hα波段的光譜成像。Hα是氫原子的一條人眼可見的、紅色的譜線。對於太陽物理研究而言
，Hαpuxianshifenzhongyao。tadexianxinfanyingleseqiucengdexinxi，xianyifanyingleguangqiucengdexinxi。ruguotigaoyiqiguangpufenbianlv
，jiangzhetiaopuxianxifen，keyihuodeguangqiucengheseqiucengbutonggaoduchudetaiyangtuxiang，xiangdangyugeitaiyangdaqizuoleyiciCT掃描。

Hα波段的光譜成像

，是“羲和號”實現研究目標的“金鑰匙”。通過一次掃描（時間小於60秒），可以獲得日麵上近1600萬個點的光譜信息，這是前所未有的觀測。另外，“羲和號”是在太空“看”太陽，不受地球大氣擾動、天氣影響，避免了以往地麵觀測的局限性。目前，“羲和號”正處於在軌測試階段，從得到的初步觀測數據來看，數據質量達到了預期指標。未來，“羲和號”的觀測數據在經過科學標定後將對全世界科學用戶開放，在國際太陽物理和空間物理研究中貢獻中國力量。

在技術試驗方麵，“羲和號”將自身衛星平台的控製精度提高兩個數量級，即“雙超”（超高指向精度

、超高穩定度平台）。它實現了平台艙和載荷艙“動靜隔離非接觸”總體設計，不僅阻斷了平台艙微振動的傳遞路徑，同時解決了平台艙熱變形對載荷艙的影響。Hα成像光譜儀不再需要導行係統和穩像係統，大大降低了載荷的研製難度和成本。如果說“羲和號”是一位拍攝太陽的攝影師，那麼“雙超”將讓他在舉起相機時，瞄得快
、對得準
、拍得穩。未來

，這種新型的衛星平台還可以廣泛應用於其他高精度的空間天文探測中。

各顯神通，太陽空間探測進入新階段

當前，太陽空間探測已進入新階段。高時空分辨率
、高光譜分辨率
、多波段、多視角探測等多種技術、多種方式各顯神通。例如2018年8月發射的帕克太陽探測器可以到達距太陽約600萬公裏處

，直接測量日冕等離子體參數，研究太陽風的起源和加速、太陽高能粒子的加速和傳播
、日冕加熱等科學問題。2020年2月發射的太陽軌道探測器，最近可到達距太陽約4200萬公裏的地方
，可以在一定程度上觀測太陽的極區，研究諸如極區磁場和日震學等科學問題。

在國際太陽探測的熱潮中，我國的相關科研工作也將更上一層樓。目前，我國的太陽物理學界與相關工程部門已聯合提出日地L5點太陽探測工程
、環日探測計劃、太陽極軌探測計劃、太tai陽yang抵di近jin探tan測ce計ji劃hua等deng。這zhe些xie工gong程cheng和he計ji劃hua均jun屬shu太tai陽yang空kong間jian立li體ti探tan測ce，即ji從cong不bu同tong方fang向xiang觀guan測ce太tai陽yang。要yao想xiang解jie決jue諸zhu如ru太tai陽yang磁ci場chang的de產chan生sheng和he演yan化hua及ji其qi與yu太tai陽yang活huo動dong的de關guan係xi
、太陽爆發的物理機製及其對空間天氣的影響這類重大科學和應用問題，空間立體探測必不可少。

以日地L5點太陽探測工程為例。該工程計劃可以長期穩定地觀測太陽及行星際空間環境。日地L5點與太陽和地球的連線呈等邊三角形，衛星可以提前4到5天觀測到即將麵向地球的活動區，也可以監測太陽爆發向地球傳播的整個過程。這將幫助我們探索太陽磁場的起源和演化
、揭示太陽活動的三維結構和物理機製、監測太陽爆發的行星際傳播和對地響應。

從誇父逐日到羲和探日，中華民族對太陽的求知探索從未停歇。中國太陽物理科研工作者和航天工作者，將以更加堅定的信念、更為嚴謹的態度，繼續揚帆星辰大海。

（作者為中國科學院院士、“羲和號”科學總顧問）

製圖：趙偲汝

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