“夸父一号”首席科学家甘为群“逐日而走”

《山海经·海外北经》记载了一个中国人家喻户晓的传说——夸父逐日。如今，“逐日而走”不再是痴人说梦。自2022年10月9日发射升空以来，我国首颗综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”——先进天基太阳天文台在距地面720公里的太阳同步轨道，与日相望半年之久。这颗搭载着3台有效载荷、共5架望远镜的卫星在遥远的外太空，讲述着中国人的宇宙故事，为人类太阳物理前沿研究不断产生新的数据。

从“吃现成饭”到“烧饭”

4月11-12日，“夸父一号”观测数据试开放全球发布暨数据使用培训会，吸引了美国、英国、德国、意大利等25个国家和地区的近400位从事太阳物理研究的专家学者参加。“夸父一号”每日都能传回500GB的原始数据，差不多能够塞满一台家用电脑硬盘。科学团队成员详细介绍了卫星的各项情况，甘为群在会上宣布了卫星测试数据试开放的范围。

“以前我们是‘吃现成饭的，用国外卫星的公开资料进行研究。现在，我们终于做成了卫星，自己写软件、编程序，供大家使用，变成‘烧饭的了。这才是更加正统的研究过程。”甘为群对记者说，过去几十年来，中国太阳物理学家在国际上发表论文总数已经位列前茅，但总觉得缺了点什么。“我们总是直接谈研究，给别人一个结果。但说到底，这很难让人信服。老外关心的是，这个数据是如何观测、定标的，以及数据的误差大小等，而这些东西恰恰是我们所欠缺的。”

长期以来，一个愿望在他的心中越来越强烈——当国家发展到一定程度，必须发展自己的硬件。“夸父一号”又称“先进天基太阳天文台”，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，其主要的科学目标可以归纳为“一磁两暴”。“一磁”即太阳磁场；“两暴”指太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑爆发和日冕物质抛射。在研究这些现象的形成、演化、相互作用和彼此关联的同时，也为空间天气预报提供支持。

选取“一磁两暴”作为研究对象，是甘为群抓住太阳探测关键的结果。甘为群介绍：“太阳活动上升期，以太阳黑子为标志的太阳磁场的演化就比较激烈，产生一系列的太阳活动，最剧烈的就是耀斑和日冕抛射物质。”而这些太阳活动是与地球和人类的发展有着密切关系的。太阳活动周期为11年，第25个太阳活动周期已于2020年下半年开始，将持续到2031年左右。在这一周期中，太阳活动预计将在2024年到2025年达到高峰。这将是全球太阳观测的窗口期，卫星观测数据向全球试开放恰逢其时。

与“一磁两暴”相对应，“夸父一号”有3台载荷。全日面矢量磁像仪的测量目标是太阳物理学中的“第一观测量”——太阳磁场。太阳硬X射线成像仪的主要科学目标，是对太阳耀斑的辐射进行能谱和成像观测。莱曼阿尔法太阳望远镜的主要任务是观测日冕物质抛射、耀斑以及暗条等剧烈的太阳大气爆发活动，并为空间天气预报提供日冕的观测数据支持。

我们为什么要观测太阳

除了比喻人有大志向外，夸父逐日的另一层含义为“自不量力”。而甘为群认为，探测太阳是极为必要的。“NASA（美国航空航天局）在1958年成立之初，就有三个计划——空间地球探测、空间太阳观测和空间天文观测。从1961年到1970年代，NASA连发8颗太阳观测卫星。1970年代，美国宇航员在空间站直接拍摄到日冕物质抛射，后来人类慢慢意识到这种现象的重要性。”

甘为群向记者回忆，从1960年代开始，世界主要空间大国已经发射与太阳直接或间接相关的卫星70余颗。中国虽然是航天大国，长时间以来几乎完全没有研制太阳卫星的经验。这不仅是科学研究上的遗憾，从某种程度上，也不利于國家安全。

“太阳爆发对我们的生活影响很大。首先是辐射增强，这会影响地球大气电离层，导致短波通讯受到干扰。其次是太阳高能粒子，我们生活在电子时代，很多东西的电子分布是有规律的，太阳高能带电粒子打过来，它们就乱套了。最明显的就是卫星，它们在大气层外面，被高能粒子击中很可能导致失灵、失控。如果宇航员正在工作，还可能对其生命安全造成威胁。即便高能粒子到了地面上，也会影响变压器的电荷分布，导致地区性大规模停电。还有日冕抛射物质，这是一大团抛射的高温高速物质，一旦向地球方向袭来，将会造成严重后果。”

这些并不是危言耸听，每一项都在历史上真实发生过。1859年9月1日，英国天文爱好者卡林顿观测到太阳大黑子群内突然出现极其明亮的白光，形成一堆明亮的月牙形状，后来证实，这是太阳耀斑爆发，明亮的白光是一团带着电荷的等离子体云。短时间内，英国格林尼治天文台就测量到地磁场强度的剧烈变动。17个半小时后，各地电报局电报机的操作员报告说，他们的机器在闪火花，甚至电线都被融化了。这就是天文学界著名的卡灵顿事件，有人估算，如果卡灵顿事件发生在对电力高度依赖的当下，将会对供水、物流、金融等日常生活造成极为重大的影响，直接导致的经济损失可能达1万亿到2万亿美元。

“夸父一号”发射成功后，能够提前40小时左右对灾害性空间天气事件发出预警，并为中长期空间天气预报研究提供基础数据。即便没有这些灾害，太阳探测也是人类必须完成的使命。“为什么要强调基础研究？因为它就在这个地方，我们应该看到人类本身就生存在这个系统中，就应该了解这些。往往不知不觉间，这些研究就自然而然地和人类发生关系了。太阳就是一个天然的物理实验室。”甘为群说。

“一条路走到黑”的尽头就是光明

1994年，空间天文探测仪器计划取得积极进展，正式立项。在后来的7年时间里，紫金山天文台与中国科学院高能物理研究所共完成了3台高能辐射探测器的研制。2001年1月10日，探测器随神舟二号飞船顺利入轨。在轨运行165天期间，探测器除了观测到宇宙伽马射线暴，还观测到数十个太阳伽马射线耀斑和逾百个太阳硬X射线耀斑。这是中国太阳物理学领域零的突破。

2006年，中国科学院提出空间科学规划，甘为群负责空间天文和太阳物理领域。2011年，他胸有成竹地提出中国第一颗综合性太阳探测卫星——“先进天基太阳天文台”的概念，并于同年获得中国科学院空间科学战略性先导专项计划的支持，列入预先研究项目。

一个空间项目要想走到最后，必须经历三个阶段——预先研究、背景型号、卫星工程立项与实施。而在这些阶段，甘为群又经历了意见分歧、经费紧张等一系列困难。他都咬着牙，一一克服了。

让他永远难忘的是2022年10月9日这一天。清晨7点43分，迎着刚刚升起的太阳，长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功将“夸父一号”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，发射任务获得成功。“那天，大家在微信群里纷纷祝贺我。而我脑海中突然跳出‘一条路走到黑这句话。”那些天，他在酒泉现场看到很多科技工作者同他一道没日没夜地紧张奋战在一线，突然明白了一些事情。原来在“逐日之旅”上，他并不孤独。中华民族永远都不会失去夸父逐日的精神，但再也不必重复那遥不可及的命运了。“只要方向正确，‘一条路走到黑的尽头，一定是光明！”

（摘自《环球人物》杨学义）