羲和，繼續向太陽要答案
文章來源：中國航天科技集團有限公司 發布時間：2023-02-24
日前，國家航天局對地觀測與數據中心在北京組織召開了“羲和號”衛星在軌試驗總結評審會。
會議聽取了中國航天科技集團有限公司八院作的“羲和號”衛星在軌試驗總結報告以及南京大學作的科學數據及研究成果報告。經研討，與會專家認為，“羲和號”衛星完成了全部在軌試驗項目，實現了雙超平臺試驗和科學載荷試驗的工程目標，獲取的數據有力支撐了太陽Hα光譜科學研究，完成了搭載載荷原子鑒頻太陽導航儀在軌驗證，衛星工程各項技術指標均滿足工程研制建設總要求。
“羲和號”在517公里高的太空，24小時不間斷地默默凝視著太陽，想要向這顆被稱為地球生命之源的星球尋求更多的答案，它將接收和生成的原始數據傳回地面，為人類太陽物理科學研究提供高質量的觀測數據。
每天報平安
家里的航天人“非常滿意”
2021年10月14日，太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術試驗衛星從中國太原升入太空，成為中國首顆探日衛星，伴隨著逐日的美好愿想，被稱之為“羲和號”。
“羲和號”的具體任務是實現太陽探測的科學目標以及新型衛星平臺功能性能在軌驗證的工程目標。
活動劇烈期的太陽會輻射出大量紫外線、x射線、粒子流和強射電波，引發地球上極光、磁暴和電離層擾動等現象，人們想要通過發射“探日衛星”來盡可能降低太陽活動對地球日常生活的影響。
這年多以來，“羲和號”執行經理兼副總設計師陳昌亞每天都會收到一條“羲和號”在軌運行狀態的信息，就像是出了遠門的孩子每天給家里報一聲平安，對于“羲和號”的表現，他的評價為“非常滿意”。
“羲和號”實現了國際首次在軌實現太陽Hα波段光譜掃描成像、國際首次在軌獲取太陽Hα譜線、SiⅠ譜線和FeⅠ譜線的精細結構。
2022年10月2日，“羲和號”對太陽活動區的多層次觀測
Hα譜線是研究太陽活動在光球和色球響應時最好的譜線之一，可以同時獲得光球層和色球層的活動信息，以此幫助人類深入研究太陽的大氣結構，了解太陽爆發活動的觸發原因和傳播過程，更好地開展空間天氣預報。
承載著厚望的“羲和號”在飛行近500天后，實現了最初為它設定的三項科學目標：觀測太陽耀斑和日冕物質拋射的光球及色球表現、觀測太陽暗條形成和演化過程的色球表現以及獲取全日面Hα波段多普勒速度分布。
這些目標的實現填補了太陽爆發源區高質量觀測數據的空白，為建立太陽爆發能量從光球至日冕的完整動力學模型提供有力支撐，也為重大空間天氣事件的有效預報奠定理論基礎。
太陽“攝影師”
開磁懸浮技術應用先河
作為中國首位太陽專屬“攝影師”，“羲和號”為什么能在復雜的空間環境中拍得“又穩又準”？
近年來，對地觀測、空間科學探測等各類航天任務對高性能衛星平臺的需求越來越迫切，亟需一個具有超高指向精度、超高穩定度指標的衛星平臺。
“羲和號”和它的觀測目標太陽相距1.5億公里，為了讓觀測數據更加嚴謹，2012年，中國航天科技集團八院首次提出了“雙超”衛星平臺的概念，即不再按照傳統思維讓衛星平臺與載荷固連，而是通過“動靜隔離、磁浮控制、主從協同”的設計理念研發出一套非接觸式磁浮衛星平臺，以此增加“相機”的穩定性和拍攝的準確性。
這也明確了“羲和號”的工程目標，即在軌驗證新型衛星平臺超高指向精度、超高穩定度性能值，在軌驗證高精度、大帶寬磁浮作動器、艙間無線能源傳輸、艙間高速激光數據傳輸、電磁式艙間重復連接釋放裝置以及雙超三環路磁浮控制算法等雙超平臺核心技術。
航天八院用10年的論證、攻關和地面驗證工作來實現這一設想。
2014年，航天八院完成了雙超平臺技術的地面原理驗證，同時啟動了相關產品工程化轉化關鍵技術攻關。4年后，所有工程關鍵技術均得已突破。2019年6月，太陽Hα光譜探測與雙超平臺科學技術試驗衛星工程正式獲國家航天局批復立項，工程研制正式啟動。
2022年11月7日，“羲和號”按計劃完成了艙間電纜脫落，真正意義上實現了兩艙的“物理隔離”。在近3個月的時間內，在軌完成了了60余次雙超試驗，控制指標達到并超過了原定指標要求，創造了世界上首次將磁懸浮技術在航天器上進行工程應用。
如今，“羲和號”載荷艙穩態指向精度達到1x10??度，姿態穩定度達到了3x10??度/秒，較傳統平臺提升了1至2個數量級。機動姿態穩定度達到了3 x10??度/秒，較傳統平臺提升了2個數量級以上，達到國際先進水平，真正做到了拍照“更穩、更準”。
2023年2月6日，“羲和號”觀測的超級暗條
雙超平臺采用磁懸浮技術，控制精度非常高，控制力精度達到10?? N，大約相當于一根頭發絲的重量，為了在地面進行有效驗證，避免外界車流等環境對試驗結果的影響，研發人員只能在深夜至凌晨開展試驗。
在國家航天局、中國科學院、中國航天科技集團、南京大學幾家單位協作下，“羲和號”高質量完成了研制發射和在軌測試及試驗任務，實現科學目標和工程目的。
一天產生760GB數據
向全球免費開放
想要叩問宇宙奧秘，人類的力量需要聯合起來。
為了揭秘面紗，全球已經成功發射過70多顆太陽觀測衛星，聚焦于太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射的觀測研究。“羲和號”也已經加入到Solar Orbiter、IRIS等國際衛星的聯合探測體系。
在“羲和號”升空近一年時，“我國太陽探測衛星科學數據全球共享”詞條登上微博熱搜。2022年8月30日，在“羲和號”成果發布會上，國家航天局宣布，“羲和號”的科學數據向全球開放共享。
經過科學標定后，“羲和號”每天產生可供直接研究的未壓縮1級科學數據約760GB。現在，南京大學太陽科學數據中心網站不斷更新著這些數據，數據已經被美國、法國、德國、日本、比利時、捷克、俄羅斯多個國家下載使用。
“‘羲和號’數據免費開放，將促進全球太陽物理科學家一起研究。從國際空間科學數據分享受益國到成為數據分享國，正是我國從航天大國向航天強國邁進的表現。”“羲和號”副主任設計師黃帆介紹。
“羲和號”目前既定的技術試驗和科學探測工作已經完成，但后續仍將繼續利用在軌時間，持續積累科學數據，開展太陽物理科學研究與應用。
同時，科學家也將根據技術需要，對雙超控制的算法進一步優化，嘗試開展拓展技術試驗，在不同工況下開展高精度控制試驗，將平臺的功能發揮到最大。
未來，雙超平臺技術將在高分辨率遙感、太陽立體探測、系外行星發現等新一代航天任務中得到推廣應用，推動我國空間技術的跨越式發展。
“雙星探日”已經成為我國探日工程的一大亮點。陳昌亞介紹，“羲和號”是通過對Hα光譜數據的分析，從光球層到色球層，獲取太陽低層大氣的信息，而“夸父一號”以“一磁兩暴”為科學目標，對太陽耀斑、日冕物質拋射和全日面矢量磁場開展觀測，兩顆星功能互補，攜手探日，太陽監測水平將更進一步。
“羲和號”國際首次同時獲得高精度光球和色球多普勒速度場
從地球軌道向日地拉格朗日點，再向太陽極區、抵近太陽處迸發，我國正逐步開展對太陽的全方位、綜合性觀察。航天八院也將繼續推進以L5太陽立體探測為代表的后續羲和系列任務的深化論證和工程落地。
【責任編輯：俞昭君】
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