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"太阳，咱们来了！"——专访我国第一颗综合性太阳勘探卫星—先进天基太阳地理台首席科学家甘为群

来历：举世时报-举世网作者：邓孝慈

2021-01-13 09:22

【举世时报-举世网报导记者邓孝慈】太阳，是与咱们联系最亲近的一颗恒星，也是仅有一颗可以具体研讨的恒星。它为咱们带来了光亮和温暖，但一起也会对地球产生严重影响。我国第一颗综合性太阳勘探卫星——先进天基太阳地理台（ASO-S）将于2022年发射升空，提醒太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射（一磁两暴）的构成及相互联系，预期在轨运转不少于4年。

针对很多地理爱好者们提出的"为什么要脱离地表，去往空间勘探太阳"、"怎么与太阳坚持安全的勘探间隔"、"勘探太阳的实践价值"等问题，ASO-S项目首席科学家、我国科学院紫金山地理台甘为群研讨员承受本报记者专访，逐个回答。

"在地上上对太阳进行观测，由于地球大气层的存在，咱们只能观测到有限的波段，即可见光波段和一部分红外光，以及有限的紫外光和射电辐射，它们在广大的太阳辐射波谱中只占很小的一部分，更多波段辐射，比方说大部分紫外和红外线、X射线和伽马射线等高能辐射，都无法到达地上，由于它们在地球大气中就被吸收掉了。假如你看整个波段的太阳电磁波谱，你会发现大部分都被地球大气吸收掉了，"甘为群介绍到。"所以，想要在全波段观测太阳，尤其是可见光波段之外的，要挑选去空间进行观测。只要将勘探器发射到太空中去，避开地球大气的影响，从各个波段研讨太阳，才可以描绘出一幅完好的太阳图画。"

"前期的话，人类前期经过气球来进行观测。但这种观测的持续时刻比较短。后来，跟着空间技能的开展，更多科学家挑选经过卫星进行长期的观测。卫星的优势还在于可以彻底脱离地球大气的影响，这样就可以进行全波段的观测，这也是为什么要到空间进行观测。"

记者了解到，ASO-S搭载三台有用载荷，用于丈量太阳磁场，以及观测太阳耀斑和日冕物质抛射。甘为群为此用了一个新的名词"一磁两暴"。

"三台仪器分别是：莱曼阿尔法太阳望远镜，全日面矢量磁像仪，以及硬X射线成像仪。其间莱曼阿尔法太阳望远镜和硬X射线成像仪的观测方针均在可见光波谱之外，这也不难理解，为了到达"一磁两暴"的太阳勘探方针，咱们有必要到空间，也便是大气层之外去观测。即便是作业在可见光波段的全日面矢量磁相仪，它在空间观测是充分利用空间勘探的其它优点，比方不受气候影响、没有大气颤动、长期接连观测等，可以大幅度前进观测的质量。太阳磁场在地上上观测会遭到大气层颤动、观测时刻不连贯等要素影响，到空间也能保证观测质量和接连性。"

——观测太阳，越近越好吗？

记者从甘为群处了解到，"ASO-S将作业在间隔地表720公里的地球极轨。这样的轨迹规划可以满意差不多一天24小时接连观测太阳。这样接连地观测太阳，在地上是无法进行的。关于太阳观测的好坏不能简略以间隔太阳远近来衡量。美国曾在2018年发射了帕克太阳勘探器，旨在近间隔观测太阳。它将在2025年最接近太阳，与太阳中心间隔仅有9.86太阳半径（690万公里或430万英里）。"

"斗胆的帕克卫星跑到太阳邻近去观测，这确实是一个十分了不得的前进，由于它对技能，耐热资料的应战是十分大的。太阳邻近的热便是个大问题。你可以幻想，它在那么近的间隔直视太阳的结果，没有哪个仪器可以在数千度的高温下正常作业，帕克卫星上的勘探器只能作业在挡板后边，丈量太阳邻近卫星经过当地的环境参数。因而，帕克卫星的科学方针与咱们ASO-S的科学方针彻底不同。"

"你可以幻想它到太阳邻近，那么近地去看太阳。它实践上底子无法直视太阳。它不能对着太阳看，不然仪器就要烧掉了，"甘为群介绍说。"帕克卫星的仪器作业温度不行能那么高，在1000多度以上作业。有必要把太阳光挡住，然后丈量卫星邻近的太阳高能粒子。它不能直接看太阳，只能丈量太阳邻近的一些粒子等环境，所以帕克和咱们的ASO-S规划不相同。"

"卫星间隔地球越远，关于发射卫星的火箭和对卫星自身的要求就越高。火箭需求带着很多燃料约束了卫星有用载荷的分量，加上间隔远了之后数据传输也是一个大问题。像欧空局在2020年头发射的太阳轨迹地理台，同类型的X射线望远镜只能做到6公斤，而咱们ASO-S上的硬X射线成像仪却重达160公斤。"

"这是由于间隔越远，火箭燃料耗费也越高，然后关于载荷的分量也便是载荷的"威力"也有限制。咱们的卫星间隔地球间隔近，咱们可以答应X射线成像仪的分量到达160公斤。一起，间隔地球近，可以保证数据传输的及时性。整体来说，间隔远有远的优点，不能简略地点评间隔太阳越近，就能进行更有用的观测，主要看科学方针。"

——天然的物理实验室

虽然太阳间隔地球平均达1.5亿公里，但一旦太阳"发威"，太阳耀斑和日冕物质抛射产生的磁云会裹挟着很多带电高能粒子，直奔地球而来。对地球环境，尤其是与现代日子休戚相关的电磁环境形成严重破坏。

2003年万圣节期间，太阳不甘寂寞充当了一次"捣蛋鬼"的人物，严严实实给地球捣了一次乱，使欧美的GOES、ACE、SOHO和WIND等一系列科学卫星都遭受了不同程度危害，导致全球卫星通讯遭到搅扰，GPS全球定位系统遭到影响，定位精度呈现了误差，致使地上和空间一些需求即时通讯和定位的交通系统遭到不同程度的瘫痪。这次太阳事情也被称为"万圣节风暴"。

鉴于这些状况，持续得对太阳活动进行监测是十分有必要的。据核算，一旦产生太阳耀斑、日冕物质抛射等迸发活动，科学家可以至少提早亚洲财经-老挝金三角经济特区数字产业基地40个小时得到信息，及时预警，做出防护行动，以防止人类生存环境遭到破坏。

"我想借此机会，回应一下群众对科学往往首要提出‘这个东西有什么用’"，甘为群接着对记者说，"什么叫科学？科学便是发现和研讨自然规则，而太阳是表现物理规则的比较好的场所，被认为是一个天然的实验室。由于太阳上产生的物理现象，在咱们中学到大学的物理教科书和物理学前沿研讨中都能找到使用。除了太阳内部物理进程，即便是咱们看到的太阳外表，流体、磁流体、等离子体，全波段辐射，各种动摇，各种结构，各种动力学进程，从高温到低温，从高密度到低密度，从强磁场到弱磁场，从小标准到大标准，从粒子加快和核反应进程……可谓包罗万象。这些物理现象在地理学的其它研讨方针上进行具体观测是不行幻想的。从这个视点而言，太阳具有特殊性、重要性，是一个天然的实验室。太阳研讨对人类日子的相关，那也是显而易见的，"他持续弥补道，"ASO-S是科学卫星，不是使用卫星，它首要重视的是科学问题"。

——空间气候预告

"假如咱们把"一磁两暴"研讨清楚了，那么咱们经过观测磁场就可以提早预告什么时候产生耀斑，什么时候产生日冕物质抛射，就像地球上的气候预告相同。"

"ASO-S的任务便是观测和研讨"一磁两暴"，但在搞清这个问题之前，它也可以经过监测日冕物质抛射在太阳上的迸发状况，预告对地球的或许影响，提早1-3天警示人类做好防护作业。当然这项作业要与空间气候专门的研讨和服务部门联合起来做，ASO-S提供给他们必要的数据产品。"

——为什么挑选2022？

"太阳活动具有11年的周期。为什么挑选22年发射，由于下一个太阳活动周期差不多从2021年开端，2022年也处于开端阶段，然后是上升期，预期在2024到2025年左右到达峰值。所以2022年发射正好能掩盖从开端到上升期再到极大期，进行接连不断的观测。4年也是卫星作业时长边界。假如超越4年，卫星的研发费用就会变得十分高。当然，咱们希望卫星在轨作业时刻越长越好。"

"咱们可以无间断记载4年，这自身便是十分宝贵的。从科学的视点来讲，你在同一时刻段内得到1万2千个案例和1200个案例做研讨，应该说影响不是很大。"

——现在卫星研发状况

记者从甘为群处了解到，先进天基太阳地理台在2017年年末顺畅正式批复工程立项。现在卫星工程样机现已研发完结，进展到工程飞翔样前期阶段，即卫星现已从图纸上的概念，主意，做成了产品。卫星初样功能经过了一切实验，包含环境模拟、高低温实验等，估计本年1月底前完结整机转正样即飞翔样机研发阶段，本年年末完结飞翔样机研发，2022年上半年择机发射。

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