西安光機(jī)所近日參與助力“夸父逐日”

2022年10月9日7時(shí)43分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號(hào)丁型運(yùn)載火箭，成功將先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)“夸父一號(hào)”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)(advanced space-based solar observatory，簡稱aso-s)，是由中國太陽物理學(xué)家自主提出的綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，是中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)繼“悟空”“墨子號(hào)”“慧眼”“實(shí)踐十號(hào)”“太極一號(hào)”“懷柔一號(hào)”之后，研制發(fā)射的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了我國天基太陽探測衛(wèi)星跨越式突破。先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)以“一磁兩暴”為科學(xué)目標(biāo)，將利用太陽活動(dòng)第25周峰年的契機(jī)，對(duì)太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——太陽耀斑和日冕物質(zhì)拋射，以及全日面矢量磁場開展同時(shí)觀測，研究“一磁”即太陽磁場，“兩暴”即耀斑和日冕物質(zhì)拋射的形成、相互作用及彼此關(guān)聯(lián)，為影響人類航天、通訊、導(dǎo)航等高科技活動(dòng)的空間災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)提供支持。

先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)搭載了全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡和太陽硬x射線成像儀三臺(tái)有效載荷，三臺(tái)載荷相互配合，將首次在一顆近地衛(wèi)星平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽磁場、太陽耀斑非熱輻射、日冕物質(zhì)拋射日面形成和近日面?zhèn)鞑サ耐瑫r(shí)觀測。借助萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡，將首次在萊曼阿爾法波段實(shí)現(xiàn)全日面和近日冕的同時(shí)觀測。

“夸父一號(hào)”是中國科學(xué)院瞄準(zhǔn)太陽空間探測前沿，自主部署并集聚院內(nèi)相關(guān)優(yōu)勢科研力量協(xié)同攻關(guān)完成的重大深空探測項(xiàng)目。2007年嫦娥一號(hào)成功奔月，標(biāo)志著西安光機(jī)所順利開啟在我國深空探測領(lǐng)域建功立業(yè)的新篇章，歷經(jīng)探月工程和天問探火的實(shí)戰(zhàn)歷練，西安光機(jī)所已成長為深空探測成像設(shè)備研制方面一支重要科研力量，形成了西光特色、打出了西光聲譽(yù)。在本次任務(wù)中，西安光機(jī)所也是唯一一家同時(shí)參與三項(xiàng)有效載荷研制的單位，其中在全日面矢量磁像儀子項(xiàng)目上還擔(dān)任了這臺(tái)載荷的工程總體。

追逐太陽的征途給西安光機(jī)所帶來了機(jī)遇也帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)：以往我們研制的深空探測成像設(shè)備最小的不足500g，此次系統(tǒng)功能復(fù)雜，集成度高，經(jīng)過輕量化設(shè)計(jì)后重量仍然在100kg以上，零部件數(shù)量和集成難度可想而知;以往是為月球及其他行星拍照，此次是對(duì)太陽“拍照”獲得太陽磁場、耀斑及日冕物質(zhì)拋射的科學(xué)數(shù)據(jù);以往是間斷式工作，此次是不停機(jī)連續(xù)工作四年。而且此次光學(xué)載荷運(yùn)行在約720公里的太陽同步晨昏軌道，工作環(huán)境更為極端、更為復(fù)雜。2017年項(xiàng)目正式立項(xiàng)，由研究所的月球與深空探測技術(shù)研究室牽頭抓總，空間光學(xué)技術(shù)研究室、熱控技術(shù)研究室、先進(jìn)制造部通力配合，他們始終堅(jiān)持發(fā)揚(yáng)航天精神、西光精神，五年時(shí)間里接連攻克了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光機(jī)電加工、總裝集成方面的多項(xiàng)難題：

參與全日面矢量磁像儀(簡稱fmg)研制方面，創(chuàng)新采用了單色成像、磁場成像及光學(xué)定標(biāo)多重工作模式，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)于5高斯的磁場探測精度;突破了雙層楔形防輻射窗設(shè)計(jì)，閉環(huán)控制穩(wěn)像機(jī)構(gòu)，極窄帶寬(0.011nm)濾光機(jī)構(gòu)，定標(biāo)及調(diào)焦機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部恒溫等關(guān)鍵技術(shù)，成功解決了對(duì)日觀測過程中目標(biāo)溫度極高、空間輻射劇烈、衛(wèi)星平臺(tái)抖動(dòng)、內(nèi)外溫差巨大等對(duì)磁場探測產(chǎn)生不利因素的干擾。

參與太陽硬x射線成像儀(簡稱hxi)研制方面，準(zhǔn)直器與指向鏡攜帶了91組光柵對(duì)，成功突破了光柵層疊膠接、前后光柵遠(yuǎn)近距離對(duì)準(zhǔn)、準(zhǔn)直器穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)，在近1.2米的距離將光柵狹縫平移達(dá)到微米級(jí)，旋轉(zhuǎn)優(yōu)于10′的精度實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，具備了光子透過率調(diào)制功能。除此之外，該載荷的太陽指向與形變監(jiān)測光學(xué)測量系統(tǒng)，具備在軌高精度形變測量及太陽指向功能。

參與萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡(簡稱lst)研制方面，在wst、sdi兩個(gè)關(guān)鍵焦面組件上首次采用大面陣cmos探測器，突破其高動(dòng)態(tài)，低噪聲關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高靈敏度對(duì)太陽的內(nèi)日冕進(jìn)行高時(shí)間、高分辨率的成像觀測及白光偏振度觀測，全天候監(jiān)測太陽并對(duì)太陽耀斑和cme等活動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行觀測，對(duì)研究耀斑和日冕物質(zhì)拋射的形成和演化，特別是研究日冕物質(zhì)的拋射的早期形成和演化起著關(guān)鍵作用。

2015年領(lǐng)導(dǎo)人視察西安光機(jī)所時(shí)就前瞻性指出：核心技術(shù)靠化緣是要不來的，必須靠自力更生。西光人牢記領(lǐng)導(dǎo)人的殷殷囑托，始終重視科研自主化，本次任務(wù)中，西安光機(jī)所成功研制了基于國產(chǎn)cpu的自主控制系統(tǒng)，提高了研究所的核心競爭力，也將相關(guān)載荷的電控系統(tǒng)的核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中。

參與“夸父逐日”，既是對(duì)西安光機(jī)所科技創(chuàng)新能力的再次檢驗(yàn)，也是西安光機(jī)所“集中力量辦大事”科研組織模式發(fā)揮凝聚力量、促進(jìn)協(xié)同作用的又一次例證。在黨的二十大即將隆重召開之際，西光人用科研人的方式獻(xiàn)出了這樣一份特別的禮物，我們衷心祝福祖國繁榮昌盛。 (月球與深空探測技術(shù)研究室、空間光學(xué)技術(shù)研究室、所辦 聯(lián)合供稿)