【人才強(qiáng)國新征程】

　　從古至今，太陽引發(fā)了人類太多的思考。夸父逐日的傳說，折射著中華民族對(duì)這顆耀眼恒星的好奇與向往。

　　2022年10月9日，中國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，正式拉開了我國對(duì)日空間探測的序章。

　　2023年1月12日，由兩院院士投票評(píng)選的2022年中國十大科技進(jìn)展新聞在京揭曉，“‘夸父一號(hào)’發(fā)射成功并發(fā)布首批科學(xué)圖像”，位列其中。

　　仰望天空，風(fēng)云浩蕩，有一群人可以在心中清晰勾勒出“夸父一號(hào)”的樣貌細(xì)節(jié)。他們，是“夸父一號(hào)”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)研究員甘為群率領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)。

　　“夸父一號(hào)”的逐日之旅，凝結(jié)著他們長達(dá)11年的歲月與心血。

　　不講榮譽(yù)利益 只管埋頭苦干

　　“雖然現(xiàn)在人類對(duì)宇宙的觀測已經(jīng)延伸至130億光年以外，但迄今為止，太陽仍然是浩瀚宇宙中唯一可供人類詳細(xì)研究的恒星。”甘為群說，“太陽上發(fā)生的活動(dòng)，不只影響著地球和人類，也可能在其他恒星上演。所以人類對(duì)太陽的物理過程越了解，對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)也會(huì)更深刻。”

　　開啟中國太陽探測新時(shí)代的“夸父一號(hào)”，全稱為先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)，運(yùn)行在距離地面約720千米的太陽同步晨昏軌道。它是我國第一顆綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，上面有3臺(tái)載荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽“一磁兩暴”多波段和空間拓展上的組合觀測是其主要特色。

　　太陽活動(dòng)以11年為周期，第25個(gè)太陽活動(dòng)周期開始于2020年，將持續(xù)到2031年左右。這一周期內(nèi)的峰值預(yù)計(jì)將出現(xiàn)在2024年到2025年，那時(shí)太陽爆發(fā)現(xiàn)象也最頻繁。

　　“‘夸父一號(hào)’于2022年發(fā)射，可以記錄下太陽活動(dòng)由少變多、逐漸活躍直至達(dá)到高峰的過程，有利于捕捉到更多劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。”“夸父一號(hào)”HXI載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)研究員蘇楊表示，“空間探日，是研究和了解太陽的重要一步，對(duì)人類自身生存也具有重要現(xiàn)實(shí)意義。”

　　與太陽活動(dòng)周期11年“同步”，“夸父一號(hào)”的發(fā)射適逢空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)實(shí)施11年。“‘夸父一號(hào)’緣起于2011年中科院首批空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)的立項(xiàng)實(shí)施。”甘為群介紹，“從概念性提出，到可行性研究、工程立項(xiàng)、工程實(shí)施，‘夸父一號(hào)’是一個(gè)大科學(xué)工程。11年期間，歷經(jīng)各種磨難，有科學(xué)上的挑戰(zhàn)，更有資金、人員、施工等方面的難關(guān)。”

　　“‘夸父一號(hào)’的成功發(fā)射和運(yùn)轉(zhuǎn)，讓我們深刻理解了‘兩彈一星’精神和載人航天精神，簡單說來就是大團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)協(xié)作，不講榮譽(yù)利益，只管埋頭苦干。”甘為群強(qiáng)調(diào)，“主動(dòng)肩負(fù)起歷史重任，把自己的科學(xué)追求融入建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的偉大事業(yè)中去，是新時(shí)代中國科技工作者精神世界的真實(shí)寫照。”

　　“24小時(shí)在線”的科研團(tuán)隊(duì)

　　“我們的衛(wèi)星目前還處于在軌測試階段，這個(gè)階段主要目的是驗(yàn)證載荷的觀測能力以及載荷是否先進(jìn)。”甘為群介紹，為了實(shí)現(xiàn)“一磁兩暴”的科學(xué)目標(biāo)，“夸父一號(hào)”攜帶了三個(gè)載荷——全日面矢量磁像儀(FMG)、太陽硬X射線成像儀(HXI)和萊曼阿爾法太陽望遠(yuǎn)鏡(LST)。

　　三個(gè)載荷的研制工作，都是全新的。研制團(tuán)隊(duì)在幾年時(shí)間里分頭完成了從“0到1”的探索。

　　HXI載荷的主要科學(xué)目標(biāo)是在約30keV～200keV能量段，對(duì)太陽耀斑的高能輻射進(jìn)行能譜和成像觀測。“在國內(nèi)，我們第一次研制這么高分辨率的硬X射線成像設(shè)備，并做到了跟國際最高水平相近。”蘇楊說。

　　為了實(shí)現(xiàn)1.2米距離上微米級(jí)形變和角秒級(jí)扭轉(zhuǎn)的高精度監(jiān)測，蘇楊和團(tuán)隊(duì)用了幾年時(shí)間開展攻關(guān)，提出并驗(yàn)證了新的解決方案“太陽指向鏡零位定標(biāo)方案”及配套算法，成功解決了這個(gè)難題，同時(shí)將太陽中心的定位精度從2個(gè)角秒提高到優(yōu)于0.3個(gè)角秒。

　　在對(duì)HXI準(zhǔn)直器飛行件進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)定和測量過程中，由于現(xiàn)有設(shè)備達(dá)不到目標(biāo)要求，一項(xiàng)重要測試結(jié)果一直不盡如人意。HXI主任設(shè)計(jì)師張哲帶領(lǐng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)重新采購了高精度設(shè)備，并自行設(shè)計(jì)搭建了25米X射線束流測試平臺(tái)。場地條件簡陋，團(tuán)隊(duì)成員的吃住行需要克服重重困難。最終，團(tuán)隊(duì)成功獲得了91個(gè)子準(zhǔn)直器的測試曲線。

　　“LST載荷提供了首個(gè)在萊曼阿爾法波段的全日面和內(nèi)日冕的連續(xù)觀測。”LST載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家、中科院紫金山天文臺(tái)研究員封莉介紹，LST包含太陽日面成像儀、太陽白光望遠(yuǎn)鏡、太陽日冕儀三臺(tái)子載荷。

　　2021年夏天，為如期完成太陽日冕儀的研發(fā)工作，封莉和團(tuán)隊(duì)成員與技術(shù)難題展開“死磕”。“幾個(gè)人基本上是輪流通宵。”封莉回憶道，“從原始物理參數(shù)的模擬，到合成萊曼阿爾法波段的成像，再到給載荷研制方提供具體技術(shù)參數(shù)，大家面臨的挑戰(zhàn)層出不窮。”

　　“這是一個(gè)痛并快樂的過程。克服科技難題，實(shí)現(xiàn)我國太陽衛(wèi)星探測多項(xiàng)零的突破，對(duì)大家既是挑戰(zhàn)又是動(dòng)力。”“夸父一號(hào)”LST載荷科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員、中科院紫金山天文臺(tái)副研究員盧磊說，“我們是一個(gè)‘24小時(shí)在線’的團(tuán)隊(duì)，任何時(shí)間在線上拋出問題，都會(huì)有人立即響應(yīng)，研討交流隨時(shí)都在進(jìn)行。”

　　“從吃‘現(xiàn)成飯’，到‘燒大餐’給大家吃”

　　2022年10月9日，7時(shí)43分。

　　黃宇這一生都會(huì)記得，在那個(gè)秋意微涼的清晨，長征二號(hào)丁型運(yùn)載火箭成功將“夸父一號(hào)”發(fā)射升空。

　　作為“夸父一號(hào)”衛(wèi)星首席科學(xué)家助理、科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師，黃宇親歷了“夸父一號(hào)”研制的全過程。他強(qiáng)調(diào)：“經(jīng)歷4到6個(gè)月調(diào)試后，‘夸父一號(hào)’每天將產(chǎn)生大約500GB的科學(xué)探測數(shù)據(jù)，我們對(duì)太陽的研究將不再完全依靠國外的空間數(shù)據(jù)。”

　　“‘夸父一號(hào)’進(jìn)入科學(xué)運(yùn)行階段后，它的衛(wèi)星數(shù)據(jù)連同數(shù)據(jù)分析軟件將對(duì)國內(nèi)外同行開放共享，圍繞其觀測結(jié)果的研究有望成為國際熱點(diǎn)。”甘為群說。

　　2022年12月13日，我國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星“夸父一號(hào)”首批科學(xué)圖像在京發(fā)布，其中多幅圖像達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　“當(dāng)前，我國的太陽物理研究論文總數(shù)已居世界第二位，但這些論文所使用的研究數(shù)據(jù)大都來自國外的衛(wèi)星，缺少自己原創(chuàng)性貢獻(xiàn)。”黃宇表示，“‘夸父一號(hào)’不僅可以讓我們擁有第一手的太陽研究數(shù)據(jù)，也將為國際天文學(xué)研究貢獻(xiàn)中國力量。”

　　“一個(gè)完整的科研體系包括儀器、觀測、研究。我們之前更多的是利用國外衛(wèi)星的數(shù)據(jù)直接研究。”甘為群說，“打個(gè)比喻，以前我們吃‘現(xiàn)成飯’，現(xiàn)在我們‘自己燒飯’，以后我們要‘燒大餐’給大家吃。”

　　路雖遠(yuǎn)，行則將至。“在衛(wèi)星研制階段，任何一個(gè)考慮不周都會(huì)帶來嚴(yán)重后果。”“夸父一號(hào)”HXI載荷科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員、中科院紫金山天文臺(tái)博士后夏凡小雨于2018年加入團(tuán)隊(duì)的科研工作。她說：“這幾年，不僅跟著老師們開展了一系列開拓性的科研工作，而且培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，最重要的是樹立了攀登世界空間科學(xué)最高峰的信心。”

　　早春二月，萬物萌發(fā)，“夸父二號(hào)”的規(guī)劃研發(fā)工作也已蓄勢(shì)待發(fā)。“作為空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)，我們的衛(wèi)星肩負(fù)著采擷航天‘皇冠上的明珠’的使命，必須能夠增進(jìn)人類前沿科學(xué)認(rèn)知、實(shí)現(xiàn)更多從‘0到1’的突破。”甘為群介紹，“夸父二號(hào)”研發(fā)方案國內(nèi)目前有好幾個(gè)候選，前提必須是國際領(lǐng)先，我們團(tuán)隊(duì)也有一個(gè)從技術(shù)到科學(xué)均絕對(duì)先進(jìn)的編隊(duì)飛行太陽觀測提案，簡單講就是前面一顆衛(wèi)星攜帶新技術(shù)鏡頭，后面一顆衛(wèi)星放探測器，通過長焦距得到前所未有的超高空間分辨太陽探測圖像。

　　天空的點(diǎn)點(diǎn)繁星，始終是人類的夢(mèng)想所在。甘為群團(tuán)隊(duì)以“現(xiàn)代夸父逐日”的科研故事告訴世界，在探索深空、探索自然的長路上，中國正迎光啟航。