祝贺!10月9日7时43分,我国的太阳探测器——夸父一号正式发射升空!太阳活动第25周期正在加强,太阳越来越狂暴,我国探测器即将一探究竟!
早在2011年的时候,我国就已经提出计划,要发射一颗太阳空间探测卫星了。2016年,相关项目通过验收评审,当时这颗卫星被命名为先进天基太阳天文台(ASO-S)。
今年7月的时候,卫星工程总体(中科院国家空间科学中心)向全国征集ASO-S的名称,一共收集到25000多份提名 ,大约1/3都提名将其称为夸父。这个名字毫无疑问地入选,因此又被称为夸父一号。今天,夸父一号在酒泉卫星发射中心搭乘长征二号丁运载火箭升空,开始它的太阳探测之旅。
为什么历经11年的宏大项目,最终在今年发射升空呢?答案很简单,因为我国科学家是按照太阳周期来计划的。
我们知道,太阳除了进行氢聚变发光发热之外,还会产生各种各样剧烈的太阳活动,比如太阳黑子、耀斑等等。太阳活动的强弱并不固定,但遵循着一定的规律性,一般以11年为周期,会经历一个变强到极大,然后再逐渐衰弱的过程。
根据科学家的研究,在2019年底的时候,人类记录到的太阳活动第24个周期正式结束,随之而来的就是第25个周期,目前我们就处于这个太阳周期内。大约在2024-2025年间,太阳的第25个周期即将迎来极大,然后再衰弱。
从今年开始,太阳就已经变得非常活跃,甚至可以说有点狂暴了。比如年初的时候,马斯克Space X公司的四十几颗星链卫星就因为太阳耀斑被摧毁。在此之后,还有许多耀斑、黑子以及日冕物质抛射等太阳活动此起彼伏。
夸父一号的设计寿命是4年,也就是说,它最早将在2026年退役,彼时已经度过了本个太阳周期的极大。可以说,我国在今年发射夸父一号,恰好可以完美地覆盖太阳活动第25个周期的最活跃片段,获取到最关键的数据。如果它的寿命进一步延长,还有望观测到太阳活动由强转弱的过程。
夸父一号质量约为859千克,在太阳探测卫星中属于中等行列。它一共携带了3个科学载荷,分别是莱曼阿尔法太阳望远镜、全日面矢量磁像仪和硬X射线成像仪。
太阳是距离地球最近的恒星,这给我们研究这种天体提供了绝佳的机会。即便如此,我们对于太阳的了解也还是非常有限的。就以太阳活动周期为例,说是11年,其实每一个周期持续的时间都不一样长,天文学家需要在一个周期结束一段时间后,才能“后知后觉”地意识到它已经结束了。
除此之外,太阳的活动也非常神秘。而夸父一号的使命,正是通过对太阳的“一磁两暴”进行观测和分析,从而了解太阳活动的深层机制。
所谓的一磁两暴,指的是太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射。
太阳磁场是太阳活动产生的根源,伴随着复杂的磁断裂、磁重联现象,太阳黑子等活动就有可能出现。它们之间到底有何关系,仍然需要天文学家进一步研究。
太阳耀斑指的是太阳表面一种局部区域突然和大规模的能量释放的过程,在几分钟到几十分钟的暴发过程中,释放的能量可能相当于上百亿颗氢弹的威力!
日冕物质抛射指的是被抛射出太阳表面的等离子体,它们的速度非常快,甚至可以达到每秒1000公里,并且延伸到一个太阳直径外的距离。比如我们前几天分享的国外天文摄影师拍摄的一张日冕物质抛射的艺术图,其长度达到了惊人的160亿公里!
太阳活动如果过于剧烈,对于人类来说是一个威胁。除了可以摧毁卫星之外,还可能破坏地面的电气设备。因此,天文学家们一直在关注着太阳的动向,了解它的强弱变化,未雨绸缪。人类更需要提防它会不会出现更加恐怖的活动,以至于造成更大的破坏,比如《流浪地球》中的危机。这就是夸父一号的使命。
在发射升空后,夸父一号将会在距离地表大约720公里的太阳同步晨昏轨道运行。在这个轨道上,它几乎不会长时间地被地球的阴影遮住阳光,从而实现对太阳的几乎不需要间断的观测,大幅提高观测效率。
先进天基太阳天文台首席科学家甘为群介绍,夸父一号在数据获取方面是当之无愧的“大胃王”,它每天就能积累和回传约500GB数据,相当于向地球发送几万幅太阳的“高清大图”。再加上处理和加工,其每天产出的数据恐怕连一台家用电脑都装不下。按照它运行4年来算,那就相当于差不多一千五百台家用电脑的存储量!
这些数据在被接收、还原后,会发送到位于中科院紫金山天文台的卫星数据分析中心,并且会有专业的科研人员将其转化为可供科学研究的图像、资料。
除了夸父一号之外,我国还有一颗太阳探测卫星,那就是羲和号。
羲和号全称是太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星,它是在2021年10月14日发射升空的,运行于距离地表516公里的轨道上。今年8月,我国科学家首次公布了羲和号的探日成果,创下了5个国际首次,再一次彰显了我国的航天大国地位。
羲和号发射之前,我国在太阳研究方面仅有极少数临时的空间载荷,并且极大程度上依赖于国外的观测设备。随着羲和号的升空,我国终于打破了在该领域的被动局面。这一次有了夸父一号,我国在太阳探测方面双剑合璧。它们的数据不仅可以满足我国科学家的研究需求,甚至可以分享给国际天文学家。
根据计划,我们的夸父一号将会把这些数据共享给国际同行。未来我国有望开展国际培训,指导外国科学家如何下载、使用我们的软件,并用这个软件分析夸父一号获取的海量数据,真正展现我国的大国风范。
有话要说...