太陽探測(cè)迎來新計(jì)劃 我國太陽探測(cè)儀器進(jìn)步空間巨大
導(dǎo)讀:如果想對(duì)太陽進(jìn)行探測(cè),還需要部署立體探測(cè)體系。在空間探測(cè)太陽方面,中國還沒有成體系的項(xiàng)目立項(xiàng)。但正是由于起步較晚,更應(yīng)該勇于迎接挑戰(zhàn),抓住后發(fā)優(yōu)勢(shì)帶來的機(jī)遇。
10月14日18時(shí)51分,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭,成功發(fā)射首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”,實(shí)現(xiàn)我國太陽探測(cè)零的突破。圖為“羲和號(hào)”探日示意圖。
人類發(fā)射空間探測(cè)器探測(cè)太陽已有60多年,隨著航天技術(shù)和載荷的發(fā)展,各國的太陽探測(cè)已經(jīng)從日地連線為主的探測(cè)升級(jí)為太陽抵近或雙視角等多種探測(cè)方式。通俗點(diǎn)理解就好比逐步實(shí)現(xiàn)了給太陽“拍”近景、用雙鏡頭“拍”攝等目標(biāo)。
但要實(shí)施對(duì)太陽的立體探測(cè),迄今未有。
何為立體?根據(jù)立體探測(cè)系統(tǒng)方案,我國將在黃道面和極軌的5個(gè)點(diǎn)上分別部署探測(cè)器,對(duì)太陽實(shí)現(xiàn)“環(huán)抱”觀測(cè)。尤其是極區(qū)探測(cè)器,需要5年的時(shí)間才能飛行到位。啥概念?就是在地球和月亮之間跑上180多個(gè)來回。這給航天器控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娑紟順O大的挑戰(zhàn)。
既然這么難,為什么非要進(jìn)行立體探測(cè)?人類刷新對(duì)太陽的新認(rèn)識(shí)、做出重大的原始創(chuàng)新成果、在國際上產(chǎn)生影響力,就要有一個(gè)全新的探測(cè)方式。中國有自己的體制機(jī)制優(yōu)勢(shì),能夠凝心聚力辦大事。
根據(jù)設(shè)想,我國將在2035年前后,通過兩次發(fā)射任務(wù)(分別為一箭三星、一箭兩星),構(gòu)建起環(huán)繞黃道面(地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面)、太陽極區(qū)的立體探測(cè)體系,實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽全球和日地空間的立體探測(cè)。在設(shè)想提出前,團(tuán)隊(duì)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)力、實(shí)現(xiàn)路徑、具體方案等進(jìn)行了充分的論證。
據(jù)介紹,5個(gè)飛行器需要飛行2-5年不等的時(shí)間到達(dá)位置?,F(xiàn)已掌握的全新技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破,大大縮減了此前方案的飛行時(shí)間。立體探測(cè)的每組探測(cè)器質(zhì)量大約為3500公斤,有效載荷約400~600公斤。利用多天體借力技術(shù)、高效推進(jìn)艙、電推進(jìn)技術(shù)等航天技術(shù),中國有能力實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的超遠(yuǎn)飛行和準(zhǔn)確入軌。預(yù)計(jì)發(fā)射后3年,太陽立體探測(cè)系統(tǒng)將具備太陽中低緯度區(qū)域全覆蓋、連續(xù)觀測(cè)能力,發(fā)射后5年具備太陽立體探測(cè)能力。
當(dāng)前的形勢(shì)發(fā)生了新變化,國際任務(wù)已經(jīng)觸達(dá)新深度、帶來新認(rèn)知,例如帕克號(hào)太陽探測(cè)器,是有史以來接近太陽的人造物體,并實(shí)現(xiàn)了距離日心約9.5個(gè)太陽半徑處的抵近探測(cè)。
一方面,它將給太陽物理的研究和空間天氣預(yù)報(bào)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。太陽物理仍然存在一系列重大前沿科學(xué)問題。要實(shí)現(xiàn)全面、準(zhǔn)確、及時(shí)、有效地空間天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng),對(duì)太陽立體探測(cè)亦提出了更加迫切的需求。因此,要開展太陽物理中前沿科學(xué)問題以及空間天氣預(yù)報(bào)的研究,中國必須構(gòu)建自己的立體探日系統(tǒng)。
另一方面,整個(gè)項(xiàng)目可帶動(dòng)外圍支撐技術(shù)和體系的發(fā)展。例如,我國的太陽探測(cè)儀器與國際水平存在差距,數(shù)據(jù)處理方面也存在一些短板。倘若以目標(biāo)為導(dǎo)向、以任務(wù)為指引,15-20年的努力將有望實(shí)現(xiàn)高性能有效載荷的突破,同時(shí)也可以多條腿走路,倒逼技術(shù)路線創(chuàng)新、數(shù)據(jù)處理方法創(chuàng)新等。
太陽立體探測(cè)項(xiàng)目將是融合空間科學(xué)、空間技術(shù)、空間應(yīng)用的系統(tǒng)工程。它的建立將促進(jìn)太陽物理科學(xué)研究、空間天氣預(yù)報(bào)應(yīng)用和航天技術(shù)等學(xué)科的交叉與融合;解決太陽物理前沿科學(xué)問題、提高太陽活動(dòng)和空間天氣預(yù)報(bào)能力;推動(dòng)我國太陽空間探測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。
資料來源:科技日?qǐng)?bào)