2021年10月14日18时51分,南京大学参与研发的我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在太原卫星发射中心由长征二号丁运载火箭成功发射升空,并顺利进入平均高度517公里的太阳同步轨道,标志着我国正式迈入空间探日时代。

  


  “羲和号”卫星全称为“太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星”,简称太阳双超卫星,英文名称为ChineseHαSolarExplorer(CHASE)。正好是英文中“追”的意思。运行于高度为517公里的太阳同步轨道,主要科学载荷为太阳空间望远镜。“羲和号”由国家航天局批复立项,其中科学与应用系统由南京大学负责建设,卫星系统由上海航天技术研究院抓总研制,卫星载荷由中科院长春光机所负责研制。

  


  太阳双超卫星及其科学载荷示意图

  “羲和号”的在轨运行将首次实现全日面Hα波段光谱成像观测,Hα是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一,通过对该谱线的数据分析,可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化记录,有助于研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。

  “羲和号”卫星在轨运行期间,将观测太阳耀斑和日冕物质抛射的光球及色球表现,探究太阳爆发的源区动态特性和触发机制,同时探测太阳暗条形成和演化过程的色球表现,揭示其与太阳爆发的内在联系,还将获取全日面Hα波段多普勒速度分布,研究太阳低层大气动力学过程,为解决“太阳爆发由里及表能量传输全过程物理模型”等科学问题提供重要支撑。

  此前“羲和号”在南京进行的地面观测试验表明其各项技术指标均达到了设计要求,例如像元光谱分辨率达到了0.025埃,全日面扫描时间小于60秒。下图所示为地面测试数据,在一分钟扫描时间内获得了百余幅Hα波段不同波长点的太阳光谱图像,每一幅图像对应了光球和色球不同的大气层次,信息含量异常丰富。在轨运行后,由于不受地球大气视宁度影响,空间分辨率将大幅提升。

  

  国际首次全日面Hα光谱成像(地面测试数据)

  该卫星采用了超高指向精度、超高稳定度的“双超”卫星平台设计。平台将在轨应用磁浮技术,采用“动静隔离非接触”总体设计新方法,将平台舱与载荷舱物理隔离,阻断平台舱微振动对载荷工作的影响,大幅提高载荷姿态指向精度和姿态稳定度。未来,双超平台技术还将在高分辨率对地详查、大比例尺立体测绘、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中开展广泛应用,助推我国空间科学和空间技术跨越式发展。

  此次任务是长征系列运载火箭第391次发射,本次任务成功搭载了亚太空间合作组织(APSCO)的2颗政府间合作微小卫星:大学生小卫星-1、大学生小卫星-2A,主要开展盘绕式伸展臂展开、星基广播式监视及星间通信等技术验证。亚太空间合作组织是我国发起成立的第一个高技术领域国际组织,此次任务是该组织成立以来首次发射卫星。此外,本次发射还搭载了8颗商业微小卫星。

  为传播航天精神,激发探索热情,发射前夕,国家航天局新闻宣传办公室、中国航天科技集团八院、南京大学联合组织发起了首颗太阳探测科学技术试验卫星网络征名活动,并收到万余份命名方案,经过征集、遴选和专家推介三个环节,最终定名“羲和号”。羲和为中国上古神话中的太阳女神与制定时历的女神,并以太阳母亲的形象为人们所认知。此名取义“效法羲和驭天马,志在长空牧群星”,象征中国对太阳探索的缘起与拓展。

  参加本次发射任务的南京大学研发团队包括“羲和号”科学总顾问方成院士、首席科学家丁明德教授、科学应用系统总指挥李向东教授、总设计师李川副教授、副总设计师李臻高工等。南京大学副校长陆延青、科技处处长姜田、学科办副主任王林章、天文与空间科学学院党委书记顾秋生等观摩了此次发射任务。“羲和号”发射任务完成之后,南京大学研发团队即刻与卫星系统、测控系统和地面系统联合开展在轨测试工作,近期将获得首批观测数据,在进行科学标定处理后,向国内外公布。

  

  南大研发团队成员

  另据了解,在此次发射任务期间,南京大学和上海航天技术研究院发起举办了“太阳双超卫星科学应用及后续发展研讨会”,通过广泛交流和深入研讨,凝练出若干使用卫星科学数据进行创新研究的课题,并一致同意积极推动我国后续太阳空间探测任务。在“羲和号”之后,明年我国将发射先进天基太阳天文台(ASO-S),未来还将争取实施太阳空间立体探测工程。