专家详解中国为何又发射一颗探日卫星：“夸父一号”是干什么的

10月9日7时43分，我国在酒泉卫星发射中心采用长征二号丁型运载火箭，成功将先进天基太阳天文台“夸父一号”发射升空。卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。

“夸父一号”卫星示意图。中科院紫金山天文台供图

“夸父一号”全称“先进天基太阳天文台”（简称ASO-S），是由中国太阳物理学家自主提出的综合性太阳探测专用卫星，也是中国科学院空间科学先导专项继“悟空”“墨子号”“慧眼”“实践十号”“太极一号”“怀柔一号”之后，研制发射的又一颗空间科学卫星，实现了我国天基太阳探测卫星跨越式突破。

“夸父一号”是用来干什么的？它与去年发射的“羲和号”卫星有何区别？针对这些问题，《中国科学报》采访了“夸父一号”首席科学家、中科院紫金山天文台研究员甘为群，卫星系统总师、中科院微小卫星创新研究院研究员诸成，科学应用系统总师、中科院紫金山天文台研究员黎辉。

《中国科学报》：为何以“夸父一号”为卫星命名？

甘为群：将先进天基太阳天文台命名为“夸父一号”有两个方面的含义。

一方面，“夸父”是广为人知的中国神话人物，“夸父逐日”的故事表达了中国古代先民胸怀大志、探索自然、英勇顽强的精神，体现了中华民族千百年来试图揭开太阳神秘面纱的不懈求索。“夸父逐日”对仗“嫦娥奔月”，完美诠释了中国人热爱自然、探索自然的情怀与浪漫。另一方面，这个命名寓意着“夸父一号”将与未来中国太阳探测卫星一道，开启中国综合性太阳观测新时代。

《中国科学报》：“夸父一号”卫星是用来干什么的？

甘为群：这颗卫星的科学目标就是4个字，即“一磁两暴”。“磁”是磁场，“两暴”是太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑、日冕物质抛射。

我们要研究这三者之间的关系，即磁场与耀斑的关系、磁场与日冕物质抛射的关系、日冕物质抛射与耀斑的关系，还要研究它们的形成、演化、相互作用和可能存在的因果关联，为空间天气预警提供支持。

“夸父一号”实现了3个“国际首次”——国际上首次以“一磁两暴”作为卫星的科学目标，并且配置相应的载荷组合；国际上首次在一颗近地卫星平台上，对全日面矢量磁场、太阳耀斑非热辐射成像、日冕物质抛射的日面形成和近日冕传播同时进行观测；国际上首次实现莱曼阿尔法波段从日面到近日冕同时观测。

《中国科学报》：最近太阳物理领域非常热，例如，美国宇航局发射了“帕克号”卫星，我国去年发射了“羲和号”卫星，今年又发射了“夸父一号”卫星。这些探日卫星的区别在哪里？

甘为群：“帕克号”卫星是美国主导的飞到太阳附近进行观测的卫星，其轨道是一个大的椭圆，最近的近日点可以达到10个太阳半径左右。这意味着它受到的太阳热非常强，不可能面对太阳进行观测，必须加上厚厚的防热罩，所以它只能探测到太阳附近粒子、磁场这些环境，不能直接看太阳。而“夸父一号”卫星是直接看太阳，用遥测遥感的手段观测太阳，对太阳进行成像。所以说它们是互补关系。“帕克号”当然是非常先进的，但二者的科学目标不一样。

我国去年10月发射的“羲和号”卫星全称为“太阳探测科学试验卫星”，于2019年6月立项，主要是从技术上验证一种超高指向精度、超高稳定度的“双超”卫星平台。“羲和号”上的望远镜不仅可以在地面工作，到太空后还有极大的优势，既可以连续对太阳进行观测，还能克服地球大气抖动等带来的一系列问题，在短时间内扫描全日面，并在扫描的波长范围里对每个光谱点进行成像。

“夸父一号”专门为观测太阳提出，2017年底立项，是完全以科学目标为牵引的空间科学卫星计划，所以“夸父一号”被称为“空间科学卫星”，在科学目标、观测对象、观测波段等方面与“羲和号”完全不同。

《中国科学报》：国际上太阳探测发展的整体情况如何？我国处于什么样的位置？

甘为群：2011年，中国科学院空间科学先导专项（一期）正式启动，我们提出了“夸父一号”卫星计划。当时，国际上已经有70多颗太阳探测专用卫星或相关领域卫星。作为太阳物理研究工作者，我们非常着急。

太阳物理在中国天文学研究中占据的体量超过1/10。2010年左右，中国在太阳物理领域发表论文的总量已经在国际上排名第二，但写论文所用的观测数据绝大部分来自国际上的太阳卫星。作为中国的太阳物理学家，能说自己是“世界领先”吗？正是在这样的背景下，我们下决心一定要发射自己的科学卫星。“夸父一号”就是要推动我国对国际太阳物理研究作出原创性的重大贡献。

“夸父一号”先后经历了预先研究、背景型号、综合立项论证等程序，最终在2017年底获得工程立项批复，又经过了5年的工程研制，克服重重困难，终于发射成功。

《中国科学报》：“夸父一号”卫星将如何实现科学目标？

甘为群：为实现“一磁两暴”的科学目标，“夸父一号”上配了3个有效载荷，即全日面矢量磁像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜、硬X射线成像仪，分别观测太阳磁场、日冕物质抛射和太阳耀斑。每台仪器都有自己的特色。

诸成：全日面矢量磁像仪是我国第一台空间太阳磁场测量设备，可实现全日面光球矢量磁场的持续观测，与国际同类载荷相比具有更高的磁场测量灵敏度和时间分辨率。

莱曼阿尔法太阳望远镜是我国第一台空间莱曼阿尔法太阳望远镜，可以实现莱曼阿尔法波段从日面到近日冕同时观测，具有极高的杂散光抑制能力、自动监测太阳耀斑爆发能力，观测模式能在轨自主转换。

太阳硬X射线成像仪采用独特的傅里叶变换调制成像原理，对太阳耀斑活动中的30~200keV高能辐射进行全日面高分辨率成像和能谱探测，性能指标达到国际一流水平。

《中国科学报》：“夸父一号”卫星发射成功后还要做什么？

甘为群：卫星发射后要经历一段时间的在轨调试，之后会进入正常工作模式。3个载荷每天可以观测到的数据量大约为500GB，通过地面支撑系统和科学应用系统处理后向全球开放。

太阳活动有11年的周期，“夸父一号”的设计寿命不少于4年，可以基本覆盖太阳峰年的极大期。这对于进行科学研究、实现卫星科学目标是非常有利的。

《中国科学报》：“夸父一号”卫星在数据共享方面有什么计划？

黎辉：“夸父一号”的数据是完全开放的。数据正常生成后会及时对全世界太阳物理、空间环境、空间物理、空间天气等相关领域的科研工作者实时免费开放。这样的数据共享政策也是基于国际惯例。中国太阳物理学家一直以来都在享受国际开放的数据政策红利，我国综合性太阳观测卫星成功在轨运行之后，也会对世界作出回馈。