太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)

夸父逐日的古老神话中,蕴含着中华民族对于太阳的无限想象——太阳之中到底蕴含着怎样的奥秘?

12月13日,我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”卫星首批科学图像发布。本次发布对外公布了“夸父一号”自2022年10月9日成功发射以来,3台有效载荷在轨运行2个月期间,获取的若干对太阳的科学观测图像,实现了多项国内外首次,在轨验证了“夸父一号”三台有效载荷的观测能力和先进性。


“夸父一号”中运用了哪些新技术?

“夸父一号”的科学目标是瞄准“一磁两暴”——研究太阳磁场、耀斑和日冕物质抛射之间的相互作用和可能存在的因果关系。

据“夸父一号”卫星系统总师、中科院微小卫星创新研究院诸成研究员介绍,本次卫星搭载的各个载荷运用了许多新的自主研制的关键技术,这些技术在卫星发射后的这两个月中得到了充分测试验证。

截至目前,“夸父一号”三台有效载荷——全日面矢量磁像仪(FMG)、太阳硬X射线成像仪(HXI)和莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)状态正常,卫星平台和各载荷功能性能满足设计要求,建立了高精度稳定姿态指向、稳定工作温度环境、可靠星地测控和数据传输链路,并获取稳定能源,有力保障了卫星在轨开展工作。

在轨2个月期间,“夸父一号”按照既定计划,开展了大量对太阳的在轨测试和观测,其中,全日面矢量磁像仪(FMG)实现了我国首次在空间开展太阳磁场观测,已获得的太阳局部纵向磁图的质量达到国际先进水平,为聚焦“一磁两暴”科学目标,实现高时间分辨、高精度的太阳磁场观测奠定了良好的基础。

太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)(1)

FMG在轨观测的局部单色像和磁图(右边)与怀柔地面全日面磁场望远镜对同一时间同一日面区域观测的结果(左边)对比

太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)(2)

FMG观测到的2022年11月6日00:50:15UT局部纵向磁图(右边)与同一时间美国HMI/SDO观测结果(左边)的对比

太阳硬X射线成像仪(HXI)实现了我国首次太阳硬X射线成像,提供了地球视角目前唯一的太阳硬X射线图像,图像总体质量达到国际一流水平,为实现对太阳耀斑展开非热辐射空间分布、时间结构、能谱特征观测奠定了坚实的基础。

据“夸父一号”首席科学家、中国科学院紫金山天文台甘为群研究员介绍,太阳硬X射线成像仪与一般望远镜不同,它是非直接成像,对硬件与后端算法的要求非常高,并且无法在地面上直接验证成像。因此,在获得成像前,团队的一颗心都悬着,“在仪器入轨以后,我们一直很担心最后能否成像”,成像仪开机后20多天里,团队进行了反复定标,达到了3个角秒的精度。

11月7日上午北京时间8点发生一个M级耀斑,下午4点HXI科学团队就生成了首幅HXI硬X射线图像。“当时,我们心里的石头终于落了地。”

太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)(3)

HXI在2022年11月11日“双11”观测到的一个C级耀斑硬X射线成像与AIA/SDO紫外1700图像的比较

莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)的3个子载荷之一,太阳日面成像仪(SDI)国际首次在卫星平台上获得了莱曼阿尔法波段全日面像,其中对日珥的演化图像清晰完整。另一个子载荷——太阳白光望远镜(WST)观测到太阳边缘上2个罕见的“白光耀斑”,莱曼阿尔法波段的观测能力得到了验证。随着子载荷——太阳日冕仪(SCI)开机对日冕物质抛射开展观测,莱曼阿尔法太阳望远镜(LST)将在日冕物质抛射的日面形成和近日冕传播观测方面发挥不可替代的作用。

太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)(4)

HXI在11月11日观测到的“双11”系列耀斑的光变、硬X射线成像及与AIA/SDO的极紫外/紫外图像的合成图

太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)(5)

SDI/LST在2022年11月25日观测到的爆发日珥


从吃“现成饭”,到“烧饭给大家吃”

“夸父一号”在发射时,便得到了国内外的广泛关注,其发射具有深远的历史意义——在46年前,我国太阳物理界就已提出,要发射中国的太阳卫星,“一晃这么多年过去了,这个愿望终于实现了。”甘为群感慨地说道。

在获得首批太阳观测科学图像后,甘为群表示非常振奋:“用自己的数据的感觉确实是不一样。”此前太阳物理界的研究资料主要是根据国际上开放的数据进行研究,用形象的话说就是“吃现成饭”。这次获得了来自中国的图像后,甘为群感受到了一种责任感——要遵循国际惯例,尽早把数据开放,“烧饭给大家吃”,为太阳物理研究作出中国贡献。

中国科学院空间科学二期先导专项负责人、中科院国家空间科学中心主任王赤表示,目前,我国太阳物理学界与相关工程部门正在开展未来太阳空间物理的发展规划论证,拟分步实施 太阳极轨探测,太阳黄道面探测(环日,L5/L4),太阳抵近探测“三步走”计划,将从不同视角和距离观测太阳,以解决诸如太阳磁场产生和演化及其与太阳活动的关系、太阳爆发的物理机制及其对空间天气的影响这类重大科学和应用问题。

太阳形成红巨星第一天是什么样子(看太阳去夸父一号)(6)

WST/LST在11月7日观测到1个白光耀斑,右边红色等值线为连续谱增强位置相对黑子的位置

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