【人才強國新征程】

　　從古至今，太陽(yáng)引發(fā)了人類(lèi)太多的思考。夸父逐日的傳說(shuō)，折射著(zhù)中華民族對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(yáng)探測專(zhuān)用衛星“夸父一號”在酒泉衛星發(fā)射中心升空，正式拉開(kāi)了我國對日空間探測的序章。

　　2023年1月12日，由兩院院士投票評選的2022年中國十大科技進(jìn)展新聞在京揭曉，“‘夸父一號’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”的樣貌細節。他們，是“夸父一號”首席科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員甘為群率領(lǐng)的科研團隊。

　　“夸父一號”的逐日之旅，凝結著(zhù)他們長(cháng)達11年的歲月與心血。

　　不講榮譽(yù)利益 只管埋頭苦干

　　“雖然現在人類(lèi)對宇宙的觀(guān)測已經(jīng)延伸至130億光年以外，但迄今為止，太陽(yáng)仍然是浩瀚宇宙中唯一可供人類(lèi)詳細研究的恒星。”甘為群說(shuō)，“太陽(yáng)上發(fā)生的活動(dòng)，不只影響著(zhù)地球和人類(lèi)，也可能在其他恒星上演。所以人類(lèi)對太陽(yáng)的物理過(guò)程越了解，對宇宙的認識也會(huì )更深刻。”

　　開(kāi)啟中國太陽(yáng)探測新時(shí)代的“夸父一號”，全稱(chēng)為先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺，運行在距離地面約720千米的太陽(yáng)同步晨昏軌道。它是我國第一顆綜合性太陽(yáng)探測專(zhuān)用衛星，上面有3臺載荷，實(shí)現對太陽(yáng)“一磁兩暴”多波段和空間拓展上的組合觀(guān)測是其主要特色。

　　太陽(yáng)活動(dòng)以11年為周期，第25個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期開(kāi)始于2020年，將持續到2031年左右。這一周期內的峰值預計將出現在2024年到2025年，那時(shí)太陽(yáng)爆發(fā)現象也最頻繁。

　　“‘夸父一號’于2022年發(fā)射，可以記錄下太陽(yáng)活動(dòng)由少變多、逐漸活躍直至達到高峰的過(guò)程，有利于捕捉到更多劇烈爆發(fā)現象。”“夸父一號”HXI載荷數據科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員蘇楊表示，“空間探日，是研究和了解太陽(yáng)的重要一步，對人類(lèi)自身生存也具有重要現實(shí)意義。”

　　與太陽(yáng)活動(dòng)周期11年“同步”，“夸父一號”的發(fā)射適逢空間科學(xué)先導專(zhuān)項實(shí)施11年。“‘夸父一號’緣起于2011年中科院首批空間科學(xué)先導專(zhuān)項的立項實(shí)施。”甘為群介紹，“從概念性提出，到可行性研究、工程立項、工程實(shí)施，‘夸父一號’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，更有資金、人員、施工等方面的難關(guān)。”

　　“‘夸父一號’的成功發(fā)射和運轉，讓我們深刻理解了‘兩彈一星’精神和載人航天精神，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是大團隊團結協(xié)作，不講榮譽(yù)利益，只管埋頭苦干。”甘為群強調，“主動(dòng)肩負起歷史重任，把自己的科學(xué)追求融入建設社會(huì )主義現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(xiě)照。”

　　“24小時(shí)在線(xiàn)”的科研團隊

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

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

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

　　為了實(shí)現1.2米距離上微米級形變和角秒級扭轉的高精度監測，蘇楊和團隊用了幾年時(shí)間開(kāi)展攻關(guān)，提出并驗證了新的解決方案“太陽(yáng)指向鏡零位定標方案”及配套算法，成功解決了這個(gè)難題，同時(shí)將太陽(yáng)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HXI準直器飛行件進(jìn)行詳細標定和測量過(guò)程中，由于現有設備達不到目標要求，一項重要測試結果一直不盡如人意。HXI主任設計師張哲帶領(lǐng)的技術(shù)團隊重新采購了高精度設備，并自行設計搭建了25米X射線(xiàn)束流測試平臺。場(chǎng)地條件簡(jiǎn)陋，團隊成員的吃住行需要克服重重困難。最終，團隊成功獲得了91個(gè)子準直器的測試曲線(xiàn)。

　　“LST載荷提供了首個(gè)在萊曼阿爾法波段的全日面和內日冕的連續觀(guān)測。”LST載荷數據科學(xué)家、中科院紫金山天文臺研究員封莉介紹，LST包含太陽(yáng)日面成像儀、太陽(yáng)白光望遠鏡、太陽(yáng)日冕儀三臺子載荷。

　　2021年夏天，為如期完成太陽(yáng)日冕儀的研發(fā)工作，封莉和團隊成員與技術(shù)難題展開(kāi)“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，大家面臨的挑戰層出不窮。”

　　“這是一個(gè)痛并快樂(lè )的過(guò)程。克服科技難題，實(shí)現我國太陽(yáng)衛星探測多項零的突破，對大家既是挑戰又是動(dòng)力。”“夸父一號”LST載荷科學(xué)團隊成員、中科院紫金山天文臺副研究員盧磊說(shuō)，“我們是一個(gè)‘24小時(shí)在線(xiàn)’的團隊，任何時(shí)間在線(xiàn)上拋出問(wèn)題，都會(huì )有人立即響應，研討交流隨時(shí)都在進(jìn)行。”

　　“從吃‘現成飯’，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(cháng)征二號丁型運載火箭成功將“夸父一號”發(fā)射升空。

　　作為“夸父一號”衛星首席科學(xué)家助理、科學(xué)應用系統副總師，黃宇親歷了“夸父一號”研制的全過(guò)程。他強調：“經(jīng)歷4到6個(gè)月調試后，‘夸父一號’每天將產(chǎn)生大約500GB的科學(xué)探測數據，我們對太陽(yáng)的研究將不再完全依靠國外的空間數據。”

　　“‘夸父一號’進(jìn)入科學(xué)運行階段后，它的衛星數據連同數據分析軟件將對國內外同行開(kāi)放共享，圍繞其觀(guān)測結果的研究有望成為國際熱點(diǎn)。”甘為群說(shuō)。

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

　　“當前，我國的太陽(yáng)物理研究論文總數已居世界第二位，但這些論文所使用的研究數據大都來(lái)自國外的衛星，缺少自己原創(chuàng )性貢獻。”黃宇表示，“‘夸父一號’不僅可以讓我們擁有第一手的太陽(yáng)研究數據，也將為國際天文學(xué)研究貢獻中國力量。”

　　“一個(gè)完整的科研體系包括儀器、觀(guān)測、研究。我們之前更多的是利用國外衛星的數據直接研究。”甘為群說(shuō)，“打個(gè)比喻，以前我們吃‘現成飯’，現在我們‘自己燒飯’，以后我們要‘燒大餐’給大家吃。”

　　路雖遠，行則將至。“在衛星研制階段，任何一個(gè)考慮不周都會(huì )帶來(lái)嚴重后果。”“夸父一號”HXI載荷科學(xué)團隊成員、中科院紫金山天文臺博士后夏凡小雨于2018年加入團隊的科研工作。她說(shuō)：“這幾年，不僅跟著(zhù)老師們開(kāi)展了一系列開(kāi)拓性的科研工作，而且培養了嚴謹的科研態(tài)度，最重要的是樹(shù)立了攀登世界空間科學(xué)最高峰的信心。”

　　早春二月，萬(wàn)物萌發(fā)，“夸父二號”的規劃研發(fā)工作也已蓄勢待發(fā)。“作為空間科學(xué)先導專(zhuān)項，我們的衛星肩負著(zhù)采擷航天‘皇冠上的明珠’的使命，必須能夠增進(jìn)人類(lèi)前沿科學(xué)認知、實(shí)現更多從‘0到1’的突破。”甘為群介紹，“夸父二號”研發(fā)方案國內目前有好幾個(gè)候選，前提必須是國際領(lǐng)先，我們團隊也有一個(gè)從技術(shù)到科學(xué)均絕對先進(jìn)的編隊飛行太陽(yáng)觀(guān)測提案，簡(jiǎn)單講就是前面一顆衛星攜帶新技術(shù)鏡頭，后面一顆衛星放探測器，通過(guò)長(cháng)焦距得到前所未有的超高空間分辨太陽(yáng)探測圖像。

　　天空的點(diǎn)點(diǎn)繁星，始終是人類(lèi)的夢(mèng)想所在。甘為群團隊以“現代夸父逐日”的科研故事告訴世界，在探索深空、探索自然的長(cháng)路上，中國正迎光啟航。