ASO-S衛星：中國人的探日天眼

未來在720千米之上遙望太陽

ASO-S衛星重888千克，設計壽命大于4年，研制時間超過5年。

2016年4月28日，中國科學院空間科學戰略性先導科技專項背景型號項目“先進天基太陽天文臺（ASO-S）”通過了由中國科學院國家空間科學中心組織的項目結題評審。之后經過一年多的深化研究和綜合論證，ASO-S衛星在2017年底終于獲得中國科學院批復工程立項。

“打造這顆衛星的想法在20世紀90年代就已形成，之后經過不斷修正完善，直到2011年中國科學院啟動空間科學先導專項，ASO-S衛星才得以走上正軌，經歷了空間科學衛星項目的一套標準程序。”研究人員表示。

ASO-S衛星升空后將在距離地表720千米的太陽同步軌道運行，該軌道穿過地球的南極和北極，傾角在98°，這個角度能夠確保衛星24小時連續不斷地觀測到太陽。

ASO-S衛星的預期在軌運行時間將不少于4年。這樣就可以覆蓋一個從開始到峰值的較為完整的太陽周期，從而獲得盡可能多的觀測樣本。

ASO-S衛星效果圖

將攜帶3臺不同功能的太陽探測望遠鏡

與國際上之前的70多顆太陽探測衛星相比，ASO-S衛星最大的特點是要實現觀測“一磁兩暴”的科學目標，即在一個衛星平臺上同時觀測太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射，研究它們三者之間的關系。

為了觀測“一磁兩暴”，ASO-S衛星將搭載3臺不同功能的太陽探測望遠鏡：一個叫全日面矢量磁像儀，專門觀測太陽磁場；一個叫硬X射線成像儀，專門觀測太陽耀斑；一個叫萊曼阿爾法太陽望遠鏡，專門觀測日冕物質拋射。

除了3臺太陽探測望遠鏡的組合特色外，它們又各有一些自己的特色。比如全日面矢量磁像儀的時間分辨率相對較高；硬X射線成像儀比國際同類儀器探頭數目要多，有99個探測器；萊曼阿爾法太陽望遠鏡則不僅能進行內日冕觀測，同時萊曼阿爾法譜線本身又是一個新的觀測波段窗口。

在此之前，我國的探日衛星沒有太多經驗可循，關鍵技術的攻堅克難可謂難比登天。就拿硬X射線成像儀來說，需要攻克3項關鍵技術。以光柵的加工為例，硬X射線成像儀的99個探頭相當于一個個的小眼睛，這些小眼睛前面是由硬金屬加工的光柵構成的，X射線光子需要穿過光柵中的縫隙，而最窄的縫隙只有18微米。

研究人員把制作過程比作加工一本書，首先要生產出帶有狹縫的“紙”，再嚴格控制好“紙”與“紙”之間的距離，最后粘成一本縫隙均勻的厚“書”。此外，還要綜合考慮熱脹冷縮、空間環境惡劣、經歷發射過程等因素。

太陽活動

詳細記錄“一磁兩暴”

“之所以選擇在2022年發射，跟太陽活動周期有關。”研究人員介紹，2021—2022年正處于第25個太陽活動周期的開始階段，隨著太陽周期的開始，太陽黑子越來越多，太陽磁場會越來越強，太陽的爆發就會增加，達到一個峰值，這個峰值可能在2024—2026年。

太陽研究與人類生活密切相關。一旦太陽“發威”，太陽耀斑和日冕物質拋射產生的磁云會裹挾著大量帶電高能粒子直奔地球而來，對地球環境尤其是與現代生活息息相關的電磁環境造成嚴重破壞。其中，最狂暴的現象是“太陽風暴”。發生“太陽風暴”時，巨大的耀斑、壯觀的日珥爆發、大量的日冕物質拋射都將如期而至。ASO-S衛星在研究“一磁兩暴”自然規律的同時，也會及時預報太陽爆發對地球的影響。

“毫無疑問，太陽是一顆充滿奧秘的星球，人類對它的探索會長期持續下去。探日是一個規模宏大的工程，必將有眾多探測器前赴后繼飛往太陽。”研究人員表示。正因為有了它們，人類了解太陽和日地之間空間環境的步伐才能夠前所未有地加速。