“夸父一號”全稱“先進天基太陽天文臺”（Advanced Space-based Solar Observatory，簡稱ASO-S），是由中國太陽物理學家自主提出的綜合性太陽探測專用衛星，也是中國科學院空間科學先導專項繼“悟空”“墨子號”“慧眼”“實踐十號”“太極一號”“懷柔一號”之后，研制發射的又一顆空間科學衛星，實現了我國天基太陽探測衛星跨越式突破。
“夸父一號”是用來干什么的？它與去年我國發射的“羲和號”衛星有何區別？針對這些問題，《中國科學報》采訪了“夸父一號”首席科學家甘為群，衛星系統總師諸成，科學應用系統總師黎輝。
“夸父一號”衛星示意圖 中科院紫金山天文臺供圖
《中國科學報》：為何想到以“夸父一號”為衛星命名？
“夸父一號”首席科學家、中國科學院紫金山天文臺研究員甘為群：將先進天基太陽天文臺命名為“夸父一號”有兩層含義，一方面“夸父”是廣為人知的中國神話人物，“夸父逐日”的故事表達了中國古代先民胸懷大志、探索自然、英勇頑強的精神，蘊含了中華民族千百年來試圖揭開太陽神秘面紗的不懈求索。另一方面寓意著“夸父一號”將與未來中國太陽探測衛星一道，開啟中國綜合性太陽觀測的新時代。“嫦娥奔月”對仗“夸父逐日”，完美地詮釋了中國人熱愛自然、探索自然的情懷與浪漫。
《中國科學報》：“夸父一號”衛星是用來干什么的？
甘為群：這顆衛星的科學目標就是四個字“一磁兩暴”。“磁”就是磁場，“兩暴”就是兩個太陽上兩類最劇烈的爆發現象——耀斑、日冕物質拋射。
我們要研究這三者之間的關系，即磁場與耀斑的關系，磁場與日冕物質拋射的關系，日冕物質拋射與耀斑的關系，還要研究它們的形成、演化、相互作用和可能存在的因果關聯，為空間天氣預警提供支持。
“夸父一號”實現了“三個國際首次”——國際上首次以“一磁兩暴”作為衛星的科學目標并且配置相應的載荷組合；國際上首次在一顆近地衛星平臺上，對全日面矢量磁場、太陽耀斑非熱輻射成像、日冕物質拋射的日面形成和近日冕傳播同時進行觀測；國際上首次在萊曼阿爾法譜線波段實現全日面和近日冕無縫同時成像觀測。
《中國科學報》：最近太陽物理領域非常熱，例如，NASA發射了“帕克號”衛星，我國去年發射了“羲和號”衛星，今年又發射了“夸父一號”衛星，這些探日衛星的區別在哪里？
甘為群：“帕克號”衛星是美國主導的飛到太陽附近進行觀測的衛星，它的軌道是個大的橢圓，最近的近日點可以達到10個太陽半徑左右，這意味著它受到的太陽的熱是非常強的，不可能面對太陽來進行觀測，只能在前面加上厚厚的防熱罩，所以它只能探測到太陽附近粒子、磁場這些環境，不能直接看太陽。而“夸父一號”這顆衛星是直接看太陽，是用遙測遙感的手段觀測太陽，對太陽進行成像。所以說它們是互補關系。“帕克號”當然是非常先進的，但“帕克號”和“夸父一號”的科學目標不一樣。
跟我國去年10月份發射的“羲和號”衛星比較，“羲和號”衛星全稱叫“太陽探測科學試驗衛星”，是一顆科學試驗衛星，主要是想從技術上驗證一種超高指向精度、超高穩定度的“雙超”衛星平臺。“羲和號”上放的望遠鏡在Hα波段工作，在地面上也可以工作，但是放到天上以后有非常大的好處，即它可以連續對太陽進行觀測，還可以克服地球大氣抖動等帶來的一系列問題，可以在短時間內掃描全日面，并在掃描的波長范圍里對每一個光譜點進行成像。
“羲和號”在2019年6月立項，“夸父一號”是2017年底立項的。與“羲和號”不一樣，“夸父一號”是專門為觀測太陽提出的，是完全以科學目標為牽引的空間科學衛星計劃，所以“夸父一號”被稱為“空間科學衛星”，它在科學目標、觀測對象、觀測波段等方面與“羲和號”完全不同。
《中國科學報》：國際上目前太陽探測發展的整體情況如何？我國在國際上處于什么位置？
甘為群：2011年，中國科學院空間科學先導專項（一期）正式啟動，我們提出了“夸父一號”衛星計劃。當時，國際上已經有70多顆太陽探測專用衛星或相關領域的衛星。作為太陽物理研究工作者，我們的心里非常非常著急。
太陽物理在中國的天文學研究框架中占據的體量超過1/10，在2010年前后，中國在太陽物理領域發表論文的總量已經在國際上排名第二。但是，我們寫論文所用的觀測數據絕大部分來自國際上的太陽衛星，美國、日本、歐洲他們發衛星之后，與我們共享資料、軟件、數據，我們發表文章甚至比他們還要多。作為一個科研工作者，作為中國的太陽物理學家，我們能說自己是“世界領先”嗎？正是在這樣的背景下，我們下決心一定要發射自己的科學衛星。“夸父一號”就是要推動我國對國際太陽物理研究做出原創性的重大貢獻。
“夸父一號”先后經歷了預先研究、背景型號、綜合立項論證等程序，最終在2017年底獲得工程立項批復，又經過了5年的工程研制，克服了重重困難，終于發射成功。
《中國科學報》：“夸父一號”衛星將如何實現科學目標？
甘為群：為實現“一磁兩暴”的科學目標，“夸父一號”上配了三個有效載荷，全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠鏡、硬X射線成像儀，它們分別觀測太陽磁場、日冕物質拋射和太陽耀斑。每一臺儀器都有自己的特色。
“夸父一號”衛星系統總師、中國科學院微小衛星創新研究院研究員諸成：星上裝載的全日面矢量磁像儀是我國第一臺空間太陽磁場測量設備，可實現全日面光球矢量磁場的持續觀測，與國際同類載荷相比具有更高的磁場測量靈敏度和時間分辨率。
萊曼阿爾法太陽望遠鏡是我國第一臺空間萊曼阿爾法太陽望遠鏡，它可以實現萊曼阿爾法波段從日面到內日冕無縫觀測，具有極高的雜散光抑制能力，還具有自動監測太陽耀斑爆發能力，使觀測模式能在軌自主轉換。
太陽硬X射線成像儀采用獨特的傅里葉變換調制成像原理，對太陽耀斑活動中的30—200keV高能輻射進行全日面高分辨率成像和能譜探測，性能指標達到國際一流水平。
《中國科學報》：“夸父一號”衛星如今已經發射成功，后續還要做什么？
甘為群：這顆衛星發射后，要經歷一段時間的在軌調試，之后會進入正常工作模式。三個載荷每天可以觀測到大約500GB的數據量，通過地面支撐系統和科學應用系統的處理后向全球開放。“夸父一號”的設計壽命不少于4年，太陽活動有11年的周期，衛星的設計壽命可以基本覆蓋太陽峰年的極大期，這對我們的科學研究、實現衛星科學目標是非常有利的。
《中國科學報》：“夸父一號”衛星在數據共享方面有什么計劃？
“夸父一號”科學應用系統總師、中國科學院紫金山天文臺研究員黎輝：“夸父一號”的數據是完全開放的。衛星在軌測試完成，數據正常生產之后，會及時對全世界太陽物理、空間環境、空間物理、空間天氣等相關領域的科研工作者，實時免費開放。這樣的數據共享政策也是基于國際慣例，中國太陽物理學家一直以來都在享受國際開放的數據政策，我國的綜合性太陽觀測衛星成功在軌運行之后，也要對世界做出承諾。
“夸父一號”衛星示意圖 中科院紫金山天文臺供圖
來源：中國科學報
