出品|網易新聞

導語：本月初，中國在酒泉衛星發射中心成功將“夸父一號”太陽探測衛星發射升空，衛星最終運行在距離地面約720千米的太陽同步晨昏軌道，正式拉開了我國對日空間探測的序章。

一、人類為何執著于“逐日”？

萬物生長靠太陽，太陽是地球上所有能量的根本來源，占有太陽系總體質量的99.86%，對于地球的重要性不言而喻。

人類很早就意識到了太陽的重要性，對于太陽的探索由來已久，但由于太陽照射地球的光亮度過大，影響了對于太陽的持續性觀測。直到上世紀60年代左右，人類探測技術極大提升后，在宇宙空間中對太陽的系統性探索才逐漸開展。

太陽表面有大量不規則的磁場

太陽巨大的光和熱是由內部極高溫的核聚變產生，它幾乎是一個熱等離子體與磁場混雜的理想球體。因為核聚變的產物經過較長時間導向表面，因此太陽表面由大量流淌著的等離子體構成，而太陽表面磁場的分布深受表面高溫等離子體流的影響。

經過多年的觀測，人們認為太陽的各項劇烈活動都與內部的磁場具有聯系，例如太陽黑子、日冕物質拋射、太陽耀斑等，都可以解釋為太陽表面等離子體分布的不均衡，因此能夠較好掌握太陽表面的磁場對于掌握太陽活動、并以此來預測空間天氣（例如太陽風）有著很深的意義。

三種主要太陽運動

等離子體的太陽保持自轉，表面不同處的旋轉半徑不同，因此太陽的不同位置展現不同的轉速。同時也有不少科學家猜測，在太陽內部的等離子體也可能比表面具備更快的角速度，自轉產生的動力學會比普通的固態星球復雜得多。

盡管太陽的形狀基本等于完美球體，但球體中不同位置的等離子體轉速不同，并疊加物質導向表面的壓力，這些相對速度的差異就會將原本理想的均勻磁場打破，形成局部的強磁場或弱磁場——太陽普通磁場大約為1-2高斯，但太陽黑子爆發時會達到1000-3000高斯的級別。這些現象并無固定的周期可言，例如日冕物質拋射和太陽耀斑就是表面強大磁場磁力線繃斷的直接后果。

日冕物質基本沿著繃斷的磁力線拋射

對于太陽的研究而言，相比監控太陽表面照片信息，科學家普遍認為研究太陽磁場是一種更加直接的路徑。

二、“夸父一號”成功逐日的設備有多精良？

“夸父一號”全名為先進天基太陽天文臺(Advanced Space-based Solar Observatory)，以神話人物為名的“夸父一號”的成功發射，標志著我國在太陽磁場領域的研究邁入新的臺階。

先進天基太陽天文臺的質量為888千克，設計壽命為四年。它的探索科學目標瞄準“一磁兩暴”——太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質拋射。為了滿足這個要求，它裝備有三臺科學載荷：全日面矢量磁像儀、硬X射線成像儀和萊曼阿爾法太陽望遠鏡。

全日面矢量磁像儀是我國第一臺空間太陽磁場測量設備，專門用來繪制太陽表面磁場，實現全日面矢量磁場的持續觀測。儀器所獲得的數據是支持太陽磁場理論的基礎。

硬X射線成像儀的功能是在硬X射線波段對太陽進行能譜和成像觀測，硬X射線波段對應的主要目標是太陽耀斑活動所產生的可見光和X射線。這項裝備主要為了監控太陽耀斑活動，旨在研究耀斑的形成和演化機制。

“夸父一號”裝備三臺科學載荷

萊曼阿爾法太陽望遠鏡的主要任務是觀測太陽大氣的爆發活動，例如日冕物質拋射、太陽耀斑。在譜線理論中，氫原子中的電子從激發態躍遷至基態的譜線被稱為萊曼系，其中激發態n=2躍遷至基態產生的譜線稱為萊曼阿爾法譜線，是一種紫外線，其理論上的波長為1216 ?。而這是日冕中能觀測到的最強的紫外線，它是太陽劇烈運動的重要標志。

不同波段下的太陽

在同一顆衛星中結合不同的太陽觀測設備，能夠有效地讓“夸父一號”完成制定的三大科研目標：研究耀斑和日冕物質拋射的相互關系和形成規律；觀測和繪制大量全日面太陽矢量磁場；與“羲和”號和他國衛星合作，觀測太陽大氣不同層次對太陽活動的反應，研究太陽表層和內部的能量傳輸機制和流體動力學。

三、優先近地軌道“逐日”有何考量？

2022年是第25個太陽活動周期的開端，今年的太陽活動越來越頻繁，預計本輪活動的峰值在2024年至2026年。我國在近期發射“夸父一號”，也正是以此為契機加強太陽運動峰值的研究。

太陽看起來很平靜，實際上卻無時無刻不在發生劇烈的活動，太陽風的增強還會嚴重干擾地球上精密儀器的正常工作。除去上述三大科學性任務，“夸父一號”的一項拓展應用是預報空間天氣，為地球空間環境的安全提供保障，必要時也在保護精密儀器方面起到指導作用。為了做到這一點，它需要位于良好的探測位置并保持全天候的高頻數據輸出。

“夸父一號”位于距離地表約720千米的地球同步晨昏軌道（衛星與地球直線和太陽與地球直線夾角始終一致），意義在于衛星能始終以相同的角度面對太陽，并保持在晨昏分界線上。這巧妙避免了太陽極強的熱力，并起到直視太陽的效果。

因此，在全天候觀測的同時能夠始終以最大效率充電，使得衛星每晝夜能產生并傳輸給地面約500GB的信息，與無法成像、只能捕捉太陽周圍環境中粒子的近日衛星起到互補作用，可謂是盡職盡責的“太空哨兵”了。

太陽即將進入新的活動周期

中國航天在一個月內連續完成“追月”、“逐日”的喜人成就，標志著我國從“航天大國”向“航天強國”邁進。我國的宇宙空間開發已經逐漸從近地應用向深空科研探測轉變，相應設備的水準正持續提高。

結語：

此次，設計壽命為四年的“夸父一號”正好能趕上第25個太陽周期的峰值，這為我國進一步研究和推測太陽系內部的物理機制提供了寶貴的素材。

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