專訪太陽探測衛(wèi)星首席科學家甘為群 為何要探測太陽？

中國在探索太空領(lǐng)域正穩(wěn)步前進，繼嫦娥五號探測器在月球采樣返回、天問一號探測器奔赴火星后，中國首顆太陽探測衛(wèi)星也即將于2022年升空。為何要去探測遙遠的太陽?中國的太陽探測衛(wèi)星有什么特長?《環(huán)球時報》記者近日專訪了南京中科院紫金山天文臺的該項目首席科學家甘為群。

太陽對我們?nèi)粘Ｉ钣惺裁从绊懩?除了眾所周知的光照外，甘為群介紹說，太陽的異?；顒油瑯訒_擊現(xiàn)代生活。太陽距離地球平均達1.5億公里，但一旦它“發(fā)威”，耀斑和日冕物質(zhì)拋射產(chǎn)生的磁云會裹挾著大量帶電高能粒子，直奔地球而來，與現(xiàn)代生活息息相關(guān)的電磁環(huán)境將受到嚴重破壞。例如2003年萬圣節(jié)期間，太陽就給地球搗了一次大亂，不但多顆科學衛(wèi)星遭受不同程度損害，全球衛(wèi)星通信受到干擾，GPS定位也大受影響，從太空到地面，各種需要即時通信和定位的交通系統(tǒng)都不同程度癱瘓。這次太陽風暴事件被稱為“萬圣節(jié)風暴”。因此持續(xù)地對太陽活動進行監(jiān)測是非常有必要的。

我國第一顆綜合性太陽探測衛(wèi)星——先進天基太陽天文臺(ASO-S)的設(shè)計目標就是揭示太陽磁場、太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射(一磁兩暴)的形成及相互關(guān)系，預期在軌運行不少于4年。ASO-S也可以通過監(jiān)測日冕物質(zhì)拋射在太陽上的爆發(fā)情況，準實時地預報它對地球的可能影響，提前1-3天警示人類做好防護工作。

甘為群還強調(diào)說，“ASO-S是科學衛(wèi)星，不是應(yīng)用衛(wèi)星，它首先關(guān)注的是科學問題”。大眾對科學往往首先提出“這個東西有什么用”。但什么叫科學?科學就是發(fā)現(xiàn)和研究自然的規(guī)律。太陽是體現(xiàn)物理規(guī)律的理想場所，被認為是“天然實驗室”。例如在太陽表面，流體、磁流體、等離子體，全波段輻射，各種波動，各種結(jié)構(gòu)，各種動力學過程，從高溫到低溫，從高密度到低密度，從強磁場到弱磁場，從小尺度到大尺度，從粒子加速和核反應(yīng)過程……可謂應(yīng)有盡有，而這些要在天文學科的其他研究對象上進行詳細觀測是不可想象的。

那么該如何觀測太陽呢?甘為群表示，為避開地球大氣的影響，人類早期曾通過氣球進行觀測。隨著太空時代拉開序幕，完全脫離地球大氣影響的科學衛(wèi)星成為研究太陽的主力。ASO-S搭載3臺有效載荷，用于測量太陽磁場，以及觀測日冕物質(zhì)拋射和太陽耀斑。它將工作在距離地表720公里的地球極軌，可以滿足近乎24小時連續(xù)觀測太陽的要求。甘為群表示，對于太陽觀測能力的優(yōu)劣不能以距離太陽遠近來衡量。美國曾在2018年發(fā)射“帕克”太陽探測器，旨在近距離觀測太陽。它將在2025年運行到距離太陽最近的地方，與太陽中心僅有9.86太陽半徑(約690萬公里)。但由于沒有哪個儀器可以在數(shù)千攝氏度的高溫下正常工作，因此“帕克”衛(wèi)星上的探測器只能在擋板后面工作，測量太陽附近衛(wèi)星經(jīng)過地方的環(huán)境參數(shù)。從這個意義上看，“帕克”衛(wèi)星的科學目標與我們ASO-S衛(wèi)星的目標完全不同。

為什么ASO-S選擇在2022年發(fā)射?甘為群解釋說，太陽磁場活動周期具有11年的周期，下一個太陽活動周期差不多從2021年開始，2022年逐步進入上升期，預期在2024年到2025年左右達到極大峰值。所以ASO-S從2022年發(fā)射正好能覆蓋從早期到上升期到極大的全過程。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，ASO-S在2017年年底順利正式批復工程立項。目前衛(wèi)星工程樣機已經(jīng)研制完成，進入工程飛行樣前期階段。甘為群表示，衛(wèi)星初樣性能已通過所有試驗，包括環(huán)境模擬和高低溫試驗，預計今年1月底前完成整機轉(zhuǎn)正樣即飛行樣機研制階段，今年年底完成飛行樣機研制，2022年上半年擇機發(fā)射。