近年来,中国航天事业一直备受关注,2004年,探月工程被命名为“嫦娥工程”;2011年,我国第一个目标飞行器命名为“天宫一号”;2020年,“北斗三号”全球卫星导航系统正式开通;“天宫一号”火星探测任务正式启动……
太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星,简称太阳双超卫星,英文名称为Chinese Hα Solar Explorer (CHASE),是我国第一颗兼顾科学观测和技术试验的太阳卫星,由南京大学、上海航天技术研究院和中科院长春光机所等单位联合研发。太阳双超卫星于2019年6月获得国防科工局立项批复,经过两年多紧张的研制工作,终于进入到集成测试和发射准备阶段,计划于2021年10月发射升空。
太阳双超卫星示意图(Li et al., RAA, 2019, 19, 165)
太阳双超卫星质量为550千克,运行于平均高度517公里的太阳同步轨道,设计寿命为3年。卫星的科学载荷为“Hα成像光谱仪”(Hα Imaging Spectrograph, HIS),利用双超卫星平台的超高指向精度和超高稳定度,CHASE/HIS可以实现两种太阳观测模式:光谱扫描成像和白光连续谱成像。
在光谱扫描成像模式下,CHASE/HIS可以在Hα谱线(中心波长为6562.8埃)和FeI谱线(中心波长6569.2埃)临近波段的300余个波长点实现全日面或局部日面成像,得到日面上任意一点的光谱信息。通过近期的实验室定标和太阳实测验证,CHASE/HIS的光谱分辨率达到0.072埃,像元光谱分辨率为0.025埃,空间分辨率约为1角秒,全日面扫描时间约为46秒。在白光连续谱成像模式下,CHASE/HIS可以在6689埃附近(透过带半宽~13.4埃)的连续谱上实现全日面成像,空间分辨率约为1角秒,时间分辨率为1秒。
Hα成像光谱仪构型图及正样产品
当太阳像面匀速扫过狭缝时,即可得到日面上任意一点的光谱信息。下面的动图展示出在4600多步扫描过程中获得的全日面光谱,扫描步长为4.6微米每10毫秒,全日面扫描时间仅需约46秒。测试表明扫描机构的稳定性和可靠性均达到了设计要求。
从光谱维的任意波长点上抽取一条狭缝像,经过4600多次拼接即可得到对应该波长的全日面像。下图所示为拼接得到的Hα线心的全日面像,从中可以看到日珥、暗条、谱斑等色球结构。
每个波长点都对应了一幅全日面像,因此,CHASE/HIS通过一次扫描就能获得300余幅不同波长的全日面像,而它们反映了不同太阳大气层次的特征。下面的动图所示为Hα波段范围内的全日面像(波长间隔~0.07埃),其信息含量异常丰富。
Hα波段范围内的全日面光谱成像,7月15日南京观测
在白光连续谱成像模式下,可以获得6689埃附近的全日面像。其主要功能一则可以监视太阳黑子和活动区的演化,二则可以用于分析双超卫星平台的性能指标。
太阳探测科学技术试验卫星由国家航天局批复立项,由中国航天科技集团八院抓总研制,用户方为南京大学。该卫星成功发射后,将实现国际首次全日面Hα波段光谱成像观测。同时该卫星将首次在轨应用磁浮技术,实现平台舱、载荷舱可分离式构型设计,可实现超高指向精度、超高稳定度,对我国卫星空间科学探测及卫星技术发展具有重要意义。未来它将与我国的综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台(ASO-S)形成观测层次和观测波段的有效互补,共同取得由中国科学家主导的重大原创性科研成果。CHASE和ASO-S的双发成功,也将开启我国空间探日的新时代。
除了尖端的技术,我国既具有中国特色又富有象征意义的航天器名字也为人津津乐道。这些标志着中国航天人奋斗史的大国重器,被一个个源自中国传统神话的名字刻下了浪漫的符号,不仅体现着华夏民族连绵不断的文化底蕴,更见证着国人一步步实现先贤伟大畅想的光荣历程。为了给我国首颗太阳探测科学技术试验卫星带去全国人民最深情的祝愿,现决定面向广大网友为它征集一个响亮的名字!
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