东曦既驾 “天基”探日

钱航 邹粟

钱航，中国航天科技集团一院航天科普专家、中国科学院国家空间科学中心博士、钱学森青少年航天科学院专家、青少年科技教育专家，多次参与载人航天发射任务，担任探月、探火等多次重要发射任务中央电视台直播嘉宾。

要说属于全人类最终极的浪漫，答案应该只有一个：宇宙。而太阳作为太阳系中质量最大的天体，是太阳系的焦点， 也是人类探索恒星的前哨站。在地球上，我们能拥抱这颗质量是地球33万倍的恒星所散发出的刺眼亮光及其带来的温暖;穿越1.5亿千米，我们依然能感受到阳光照射到肌肤的炽热;即使在漆黑的夜晚， 被月球反射的太阳光芒仍然能成为星空中最亮眼、洁白的光……

太阳作为整个太阳系中唯一的恒星，成为我们观察宇宙其他天体的参考标准。古往今来，我们从没停止过对它的好奇和探索的脚步。但是，在探索太阳的过程中，我们仍然有很多问题尚未解决。令人期待的是，10月，我国即将发射第一颗综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台（简称“ASO-S”），它将有助于我们揭开太阳的神秘面纱。

那么，为什么观测太阳非要与它“肩并肩”？我们以前都做了什么？这次任务能获得什么？带着这些问题，我们一起走进本篇文章吧！

为什么不能在地面全方位观察太阳活动

打个比方，假如现在距离我们10米的地方有一支点燃的蜡烛，站在原地，我们能观测到什么？通过肉眼，我们能观测到蜡烛火焰所散发出的光芒;借助科学仪器，我们可以对蜡烛火焰的颜色进行光谱分析，从而获知蜡烛火焰中等离子体的电离能量;利用温度计，比较蜡烛点燃前后的室内温度，我们能知道蜡烛燃烧时的热传导和热辐射是怎样的。

但是，如果此时蜡烛的火焰上方冒出黑烟，我们可能会认为这是由于蜡烛的不完全燃烧所导致的。那么，为什么蜡烛会不完全燃烧呢？是什么物质导致了蜡烛不完全燃烧？蜡烛是由什么物质构成的呢？……想要解答诸如此类的问题，我们就需要靠近蜡烛，更加清晰地对蜡烛进行观察。

同样，在地面借助望远镜、电磁测量仪等科学仪器以及科学模型，我们能大概分析出太阳的组成、光亮度、表面温度、辐射等，解释太阳的组成和活动。但是，这些理论仅仅停留在对太阳表面及其能给予我们的科学数据上的推断。对这些理论模型的验证和对太阳异常活动的解释，是我们在地面上无法直接观测的，所以我们需要把仪器搬到太阳附近进行观察，从而尽可能地获得更多的科学数据，进行更全面、更详细的研究。

人类对太阳进行过的研究

在几千年的中华大地上，人们用“圈中一点”来表示太阳。许多史学家和文字学家推断这“圈中一点”便是最早对太阳黑子的记录。

几千年前，人类对浩瀚宇宙所知甚少，甚至对地球是什么样子、地球之外有什么等都没有多少了解，太阳对于古时候的人们来说更像一个神话，這也更加促进了人类对太阳的科学探索。

公元前1000年，古巴比伦天文学家观察到太阳沿着黄道面（地球绕太阳公转的轨道平面）的运动并不均匀。这个在如今看似简单的观察，却在当时促进了人们对几何物理的研究，以及后来人们对太阳轨道的推测。在公元前28 年的汉朝，中国最早的天文学家对太阳黑子进行了观测并做了明确的记录，这为后来探索太阳黑子的周期奠定了基础，给予了更多的科学数据。

1904年，卢瑟福首次提出了太阳的能源是由内部的热源提供的，并且提出放射性衰变是维持太阳生命的关键。从这以后，关于太阳的研究层出不穷，黑子磁场、太阳日冕、氢氦聚变、质子反应链等接连被提出。对这些理论模型的研究，需要通过观测结果论证。所以，在近代，人类也创造了很多观测太阳甚至到访太阳的机会。

先进天基太阳天文台所搭载的主要科学设备

全日面矢量磁像仪

用于开展太阳光球矢量磁场的成像观测。纵向分量灵敏度为5G，横向分量精度为150G

太阳硬X 射线成像仪

太阳硬X 射线成像仪在30～200keV能量段，以太阳耀斑为主要观测目标，对太阳进行成像观测

莱曼阿尔法太阳望远镜

莱曼阿尔法太阳望远镜在莱曼阿尔法波段（121.6±7.5纳米）和白光波段对太阳从日面中心到1.2个太阳半径的全日面和1.1～2.5个太阳半径的内日冕进行成像观测

美国国家航空航天局在20世纪60年代发射的“先锋”号首次在太阳同步轨道上详细测量了太阳风和太阳磁场。20世纪70年代，“太阳神”号探测器和天空试验站任务为科学家提供了大量关于太阳风暴、太阳日冕层和太阳日冕物质抛射的科学数据。

日本在20世纪90年代发射的太阳卫星长时间记录了太阳耀斑的活动和分布情况，使得科学家能够开始区分并且归类太阳耀斑的不同种类。美国2018年发射的“帕克”号太阳探测器也将于2025年接近太阳，对太阳的外层日冕进行观测。

肩负重任的先进天基太阳天文台

先进天基太阳天文台是我国太阳物理学界在2011年提出的一个针对太阳探索的任务计划。此项任务将会抓住太阳活动第25个周峰年的契机，对太阳进行科学探索。

先进天基太阳天文台将对当前天文学界的“一磁两暴”进行重点科学数据采集。“一磁”指的是太阳磁场。无论是在太阳内部还是在太阳表面，或是在太阳周围，太阳磁场都有很多复杂的动态变化，所以这也成为天文学界关注的焦点。“两暴”指的是太阳耀斑和日冕物质抛射。这“两暴”其实对我们日常生活中的通信都有很大的影响。

配备了全日面矢量磁像仪、太阳硬X 射线成像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜的先进天基太阳天文台，它的实验目标都是非常前沿的，也是研究天文学界亟待解决的问题，同时也与我们的日常生活休戚相关。通过对太阳风暴的研究，我们可以进一步改进空间天气预警预报系统，让航天员能够在第一时间获取太阳风暴的爆发信息，使他们在轨更安全。

先进天基太阳天文台成功发射后，将详细记录第25个太阳活动周峰年的太阳风暴。届时，围绕先进天基太阳天文台观测结果的研究将成为国际热点，科学家在研究“一磁两暴”自然规律的同时，也会及时预报太阳爆发对人类的影响，以造福全人类。相信在不久的将来，我们可以通过先进天基太阳天文台对太阳有更详细的认识和了解。

（责任编辑：陆艳 郝雅文）