2022年10月9日7時(shí)43分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征二號(hào)丁型運(yùn)載火箭，成功將“夸父一號(hào)”發(fā)射升空，且衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。

“夸父一號(hào)”發(fā)射景象 （圖片來(lái)源：新華社）

　　用了夸父這樣的名字，朋友們很容易就能想到一個(gè)咱們的神話故事——夸父逐日。

　　神話中的夸父

　　神話中的遠(yuǎn)古時(shí)候，有一群力大無(wú)窮的巨人，他們的首領(lǐng)叫做“夸父”。有一年的天氣非常熱，火辣辣的太陽(yáng)直射在大地上，烤死莊稼，曬焦樹(shù)木，河流干枯?？釤嶙屓穗y以忍受，夸父族的人紛紛死去?？粗纯嗖豢暗淖迦耍涓笡Q心捉住太陽(yáng)，讓大家的生活回歸正軌。

　　夸父追逐太陽(yáng)，一路追趕到太陽(yáng)落下的地方。跑了這么久又累又被太陽(yáng)烤，他感到口渴想要喝水，喝干了黃河、渭河的水，但這兩條河的水還不夠他止渴，于是他又出發(fā)去喝北方的大湖水，但夸父還沒(méi)有到達(dá)大湖，就在半路渴死了。他死后，手中的手杖遺棄下來(lái)，化作了桃林，這片桃林終年茂盛，為往來(lái)的過(guò)客遮蔭，結(jié)出的鮮桃，為勤勞的人們解渴。

　　這段故事的原文是《山海經(jīng) 海外北經(jīng)》：“夸父與日逐走，入日?？视蔑嫞嬘诤游?，河渭不足，北飲大澤。未至，道渴而死。棄其杖，化為鄧林。”

人教版小學(xué)語(yǔ)文課文配圖的夸父逐日 （圖片來(lái)源：教材掃描）

　　神話小故事中定義了“夸父”是追逐太陽(yáng)的人，反映了古代人民探索大自然的強(qiáng)烈愿望和頑強(qiáng)意志。那么，人類觀測(cè)、探索太陽(yáng)的航天器，采用這個(gè)名字，是很有文化內(nèi)涵的。

　　現(xiàn)實(shí)中的“夸父”——先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)（ASO-S）

　　本文的主題——夸父一號(hào)衛(wèi)星，筆者所在的單位正是牽頭單位。

　　這顆衛(wèi)星的科學(xué)名稱叫做先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)（Advanced Space-based Solar Observatory，簡(jiǎn)稱ASO-S），早在2011年就已經(jīng)由我國(guó)科學(xué)家自主提出，在中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)的支持下，ASO-S先后經(jīng)歷了預(yù)先研究、背景型號(hào)研究和綜合論證，2017年底獲得中國(guó)科學(xué)院批復(fù)正式工程立項(xiàng)，并最終研制發(fā)射。我們耳熟能詳?shù)摹拔蚩铡?、“墨子?hào)”、“慧眼”、“實(shí)踐十號(hào)”、“太極一號(hào)”、“懷柔一號(hào)”這些衛(wèi)星，都是該先導(dǎo)專項(xiàng)支持研發(fā)的。

　　“夸父”這個(gè)名字其實(shí)早就被用于中國(guó)的太陽(yáng)觀測(cè)計(jì)劃——北京大學(xué)涂傳詒院士在2003年提出的“夸父計(jì)劃”（Kuafu Mission），可惜計(jì)劃最終未能實(shí)施。夸父計(jì)劃曾經(jīng)計(jì)劃在每11年為周期的太陽(yáng)活動(dòng)峰值年份（2012-2014年）發(fā)射并探測(cè)太陽(yáng)的活動(dòng)，而ASO-S衛(wèi)星也有此意，瞄準(zhǔn)的是咱們現(xiàn)在正在經(jīng)歷的太陽(yáng)活動(dòng)第25周的峰年，并實(shí)現(xiàn)我國(guó)綜合性太陽(yáng)衛(wèi)星探測(cè)零的突破。

　　突破的是什么呢？ASO-S是一顆科學(xué)衛(wèi)星，它的科學(xué)目標(biāo)可以簡(jiǎn)稱為“一磁兩暴”——“一磁”就是太陽(yáng)磁場(chǎng)，太陽(yáng)和地球一樣有磁場(chǎng)，甚至比地球的磁場(chǎng)更強(qiáng)，太陽(yáng)上的日珥、黑子等等都與它的磁場(chǎng)有關(guān)；“兩暴”則是指太陽(yáng)上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象，分別是太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射，耀斑是太陽(yáng)上耀眼的光斑，而“日冕物質(zhì)拋射”指的是太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)把自己外層名為“日冕”的圈層中的物質(zhì)大量噴出到太空當(dāng)中。ASO-S對(duì)太陽(yáng)的研究是多方面一體的，即觀測(cè)和研究太陽(yáng)磁場(chǎng)、太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射的起源及三者之間可能存在的因果關(guān)系。

171 （17.1nm）輻射成像下的太陽(yáng)，能看到耀斑和日冕物質(zhì)拋射 （圖片來(lái)源：美國(guó)太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)SDO）

　　對(duì)于ASO-S的名字，在2022年7月，衛(wèi)星工程部門就向全國(guó)征名，共搜集到25000多份提名，其中三分之一都建議命名為“夸父”，最后選擇使用“夸父一號(hào)”作為衛(wèi)星的名稱。也許可以說(shuō)，從前未能實(shí)施的夸父計(jì)劃，在這個(gè)新的太陽(yáng)觀測(cè)系列衛(wèi)星身上，得到了新生。

　　這顆衛(wèi)星如何探測(cè)太陽(yáng)呢？

　　我們知道了“夸父一號(hào)”衛(wèi)星正在幫助人類更好的認(rèn)識(shí)太陽(yáng)，通過(guò)的是對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)、太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射這三者的觀測(cè)和研究，但是它只是一顆地球周圍的衛(wèi)星，要怎么探測(cè)太陽(yáng)上的這些事物呢？

　　首先“夸父一號(hào)”衛(wèi)星采用的是高度720千米左右、周期約99分鐘的太陽(yáng)同步晨昏軌道。所謂的太陽(yáng)同步，是因?yàn)樾l(wèi)星飛行時(shí)受到非均勻的地球引力，軌道平面會(huì)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，從宇宙中看，它一方面圍繞地球飛行且跟隨者地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，另一方面軌道平面也圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，保持這個(gè)面一直朝向太陽(yáng)。

　　我們聽(tīng)說(shuō)過(guò)月亮永遠(yuǎn)只有正面面向地球、永遠(yuǎn)也看不見(jiàn)背面，衛(wèi)星的太陽(yáng)同步軌道面也是如此，如同鏡面的正反面，只有一面一直朝向太陽(yáng)?！翱涓敢惶?hào)”衛(wèi)星采取的軌道平面更是沿著地球晨昏線的，這使得它幾乎一年到頭都可以曬到太陽(yáng)——只有在每年的5月中旬到8月共約2.5個(gè)月的時(shí)間存在陰影，每天最長(zhǎng)陰影時(shí)間18分鐘。因此，它幾乎一直可以觀測(cè)太陽(yáng)。

　　那么它觀測(cè)什么呢？那就要說(shuō)到它的載荷?！翱涓敢惶?hào)”衛(wèi)星搭載了全日面矢量磁像儀（磁象儀）、萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡和太陽(yáng)硬X射線成像儀。

　　磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì)，但實(shí)際上經(jīng)過(guò)“偏振”的太陽(yáng)光，在沒(méi)有磁場(chǎng)的區(qū)域就得到兩個(gè)亮度相同的單色像，而在有磁場(chǎng)的區(qū)域就得到兩個(gè)亮度不同的像，磁場(chǎng)愈強(qiáng)，兩個(gè)像的亮度差愈大。因此，“夸父一號(hào)”衛(wèi)星的全日面矢量磁像儀由成像光學(xué)系統(tǒng)、偏振光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)三大功能塊組成，在常規(guī)觀測(cè)模式下，單磁場(chǎng)分量觀測(cè)由128 2幀圖像完成，一組矢量磁圖用時(shí)2分鐘，通過(guò)這種方式獲得太陽(yáng)磁場(chǎng)的信息。

中科院國(guó)家天文臺(tái)懷柔太陽(yáng)觀測(cè)基地觀測(cè)的一個(gè)區(qū)域的太陽(yáng)矢量磁圖

白色和黑色代表磁場(chǎng)正負(fù)，藍(lán)色和紅色箭頭分別為正負(fù)極性處的橫向磁場(chǎng)

　　（圖片來(lái)源：先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)官網(wǎng)）

　　“萊曼阿爾法”(Ly )是一種輻射的波段，太陽(yáng)萊曼阿爾法發(fā)射線是太陽(yáng)紫外光譜中最強(qiáng)的一條發(fā)射線。早期研究表明，太陽(yáng)耀斑發(fā)生期間，該譜線表現(xiàn)出明顯的輻射增強(qiáng)，后來(lái)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它能很好的表征太陽(yáng)外層的色球?qū)?、日冕等的特征?！翱涓敢惶?hào)”的萊曼阿爾法全日面成像儀在波段（121.6 4.5 nm）以4-40秒的時(shí)間間隔對(duì)太陽(yáng)從日面中心到1.2個(gè)太陽(yáng)半徑進(jìn)行成像觀測(cè)，可以幫助我們揭開(kāi)太陽(yáng)的神秘面紗。

　　我們體檢的時(shí)候有時(shí)會(huì)用穿透力很強(qiáng)的“X光”拍照檢查身體的內(nèi)側(cè)，“硬X射線”是能量較高的x光，波長(zhǎng)在0.01nm～0.1nm之間（如果波長(zhǎng)大于0.1nm就叫軟X射線了）。硬X射線也是太陽(yáng)一種重要的輻射，太陽(yáng)上的許多活動(dòng)都可以用硬X射線更好地看到。因此，太陽(yáng)硬X射線成像儀對(duì)太陽(yáng)的拍照，也有助于研究太陽(yáng)耀斑、日冕物質(zhì)拋射等活動(dòng)。

　　有了這三種儀器，“夸父一號(hào)”衛(wèi)星能夠從多個(gè)方面探測(cè)太陽(yáng)爆發(fā)，有助于研究太陽(yáng)活動(dòng)的科學(xué)原理，更有助于預(yù)報(bào)空間天氣，為我國(guó)空間環(huán)境的安全提供保障。

　　頭頂?shù)男浅酱蠛Ｊ冀K是人類的向往，“夸父”逐日的故事告訴我們，在探索深空、探索自然的長(zhǎng)路上，人類從未止步。

　　出品：科普中國(guó)

　　作者：王錚

　　監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

　　編輯：孫晨宇