研究太阳是为了人类的未来——中国开启太阳探测科学技术试验卫星

人类为什么要探索太空？

浩瀚的宇宙

1970年，赞比亚修女就给美国航空航天局写了一封信：“目前地球上还有这么多小孩子吃不上饭，你们怎么舍得为远在火星的项目花费数十亿美元？”美国航空航天局的科学家回复了修女一封名为《为什么要探索宇宙》的真挚回信：虽然太空航行不能直接提供食物解决饥荒，但是它所研究的各项创新技术却可以运用到日常生活中。

美国宇航局

美国前总统小布什甚至说：“在新世纪，谁能够有效地利用太空的资源，谁就能获得额外的财富和安全。”

以美国的“阿波罗计划”计划为例：它是人类有史以来规模最大、耗资最多的科技项目之一。参加“阿波罗计划”的有2万余家企业、200多所大学、80多个研究所，总人数超过40万。“阿波罗计划”的实施，促进了20世纪60年代到70年代的巨型火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机、电子技术、自动控制、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺等一大批高技术领域的发展。“阿波罗计划”产生了3000多种新技术，推动了科技的进步和工业的繁荣，获得了巨大的经济效益和社会效益。

美国载人登月飞行任务

在中国古代，天体学说有所谓论天六家：盖天说、浑天说、宣夜说、昕天说、穹天说、安天说。

中国古代的君主十分重视与崇拜上天，认为天象的变化关系国家的兴衰，所以很早就设立了观察天文的部门（例如西周的太史，明清的钦天监）来观察天象变化，用来预测吉凶祸福，指导农业发展等。因此中国古代的天文学十分发达，长期处于世界前列。

中国古代观天仪器

夏朝仲康时期中国有了世界上最早的日食记录，被称为仲康日食（具体时间存在争议，可能为前2137年）。商朝时期（前1400年左右）已经有了系统的日食与月食记录，春秋时期（前613年）更是最先有了哈雷彗星的记录，战国时期（前4世纪）还有了世界第二早的星表—甘石星表。此后中国天文学的发展长期领先世界，为人类探索宇宙作出了重大贡献。

中国从古代开始，无论是嫦娥奔月还是敦煌壁画中的飞天，无不代表了中国人对于太空的向往。但由于近代中国的孱弱，航天项目迟迟没有起步。

开国大典

沧海桑田，1949年10月1日一个崭新的中国屹立世界，1956年航天项目正式列为国家重点工程开始，航天的发展可谓是困难重重，当时的中国还处在一穷二白的境地，虽然有大量的人才归国，但是在硬件上还有很多的不足。

在这样的情况下，中国航天人将项目分成了两个部分，第一个部分是运载火箭的研发工作，另外一方面是卫星的研发。中国科学院为主,首先以研制探空火箭开路，东方1号探空火箭的成功，标志着中国的二级火箭技术成熟稳定，这为后来的长征一号火箭打下了坚实的基础。

中国科学院院士王希季设计的二级固体探空火箭“东方1号”

中国航天技术白手起家，经过几代航天人的艰苦创业，大型运载火箭、各种卫星、宇宙飞船、航天飞机、永久空间站、空间资源、空间工业、空间运输、空间军事技术、航天发射设施及技术、航天测控技术等方面已经达到世界一流水平。

1970年4月24日，中国第一颗人造卫星东方红一号成功发射，开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。

中国第一颗人造卫星“东方红一号”

1975年11月26日，中国第一颗返回式卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，同年11月29日，完成预定任务后成功返回，标志着中国成为继美苏后第三个掌握卫星返回技术的国家。

中国第一个返回式卫星“尖兵一号”

1988年9月7日，中国第一颗极地轨道气象卫星在太原卫星发射中心用长征四号运载火箭发射成功。

中国第一颗极低轨道气象卫星“风云一号”

1999年11月20日，中国第一艘无人试验飞船神州一号在酒泉卫星发射中心发射升空，标志着中国航天事业迈出重要步伐，对突破载人航天技术具有重要意义，是中国航天史上的重要里程碑，自此以后，中国成为继美、俄之后世界上第三个拥有载人航天技术的国家。我国的载人航天工程代号为921工程，是中国空间科学实验的重大战略工程之一。

中国第一艘无人实验飞船“神舟一号”

2003年10月15日，中国发射的第一艘载人航天飞船神舟五号，搭载航天员杨利伟进入太空，历时21小时，标志着我国打破美苏垄断，成为世界上第三个能独立自主载人航天的国家。

中国第一艘载人航天飞船“神舟五号”与英雄航天员杨利伟

2004年，经过10年酝酿，中国正式开展探月工程，并将其命名为嫦娥工程。我国探索月球的目的，与上世纪六七十年代的美苏空间争霸有着本质区别，更大程度上是一种理性的选择，主要是科学研究，和平利用太空。

嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段

2007年10月24日，中国首颗探月卫星嫦娥一号顺利升空，完成绕月任务，探月工程正式拉开大幕。

中国首颗探月卫星“嫦娥一号”

2011年9月29日，中国首个空间站天宫一号发射成功，为中国载人航天工程发射第一个目标飞行器，是中国第一个空间实验室，也是中国迈入航天“三步走”战略的第二步第二阶段。

中国首个空间站“天宫一号”

2015年12月17日，中国首个空间望远镜、暗物质粒子探测卫星悟空升空，该卫星是目前世界上观测能段范围最广、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。

中国首个空间望远镜、暗物质粒子探测卫星“悟空”

2016年8月16日，中国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星墨子号，在酒泉成功发射升空，将使我国在世界上首次实现卫星与地面之间的量子通信，构建天地一体化量子保密通信与科学实验体系。

中国首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”

2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星成功发射，7月31日，中国向全世界宣告，我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统全面建成。

中国北斗卫星导航系统

2020年7月23日，中国自主研发的火星探测器天问一号，成功发射升空，这是我国首次自主的火星探测任务，是中国迈向深空的重要一步。

中国自主研发的火星探测器“天问一号”

如今已过去了五十多年，中国航空航天事业所取得的卓越成就，令世界瞩目。天宫一号与神八、神九和神十配合完成空间交会对接飞行试验，能够保证航天员在轨短期停留生活与工作，开展空间应用、空间科学实验、航天医学实验与空间站技术实验。

天宫二号发射，是中国首个具备补给功能的载人航天科学实验空间实验室。

“天宫二号”被称为“空间实验室”

天宫二号则开展较大规模的空间科学实验和空间应用试验，以及航天医学实验，实施了空地量子秘钥分配实验、携带伽马暴偏振探测仪、进行微重力热毛细对流实验、综合材料实验以及拟南芥和水稻培养实验等，安排了一批体现科学前沿和战略高技术发展方向的科学与应用任务，其中多种样品均为国际上首次实验。

中国航空航天事业以未完待续的姿态，继续书写着华丽的篇章，我国第一颗综合性太阳探测卫星计划于2022年上半年发射升空。

国首颗太阳探测科学技术试验卫星

卫星全称为 " 太阳 H α 光谱探测与双超平台科学技术试验卫星 "。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。

主要科学目标为研究“一磁两暴”，即太阳磁场以及两类最剧烈的太阳爆发现象——耀斑和日冕物质抛射。太阳卫星还将为空间天气预报提供有力支撑。可以提前至少40小时得到日冕物质抛射信息，提前预警，有效减少负面影响。2021年开始进入第25个太阳活动周期，预计在2025年前后达到活动峰值期。卫星发射后，将详细记录太阳活动峰年的情况。

为什么要探测太阳？为何太阳是我们人类的未来？

太阳供给我们人类地球内部的大部分能量。

假如有天太阳消失了，人类会怎样？

人类所使用的这些太阳能或者矿产资源，很大一部分都是直接来自于太阳的一个直接供给，另外，植物也需要太阳的光能来完成其光合作用，所以太阳对于这些植物来说，也是非常的重要的，因为我们地球上的这些二氧化碳全部都是依靠植物来进行消化，从而释放我们人类所需要的氧气。

太阳是整个太阳系的中心。

太阳系，是太阳引力约束在一起的天体系统

太阳让地球内部充满了一年四季和黑夜白天的变化。

日落而息，日出而作

我们一切的光和热均来自于太阳，太阳与我们的生存息息相关。

但太阳的异常活动同样会冲击现代生活，太阳距离地球平均达1.5亿公里，但一旦它“发威”，耀斑和日冕物质抛射产生的磁云会裹挟着大量带电高能粒子，直奔地球而来，与现代生活息息相关的电磁环境将受到严重破坏。

例如2003年万圣节期间，太阳就给地球捣了一次大乱，不但多颗科学卫星遭受不同程度损害，全球卫星通信受到干扰，GPS定位也大受影响，从太空到地面，各种需要即时通信和定位的交通系统都不同程度瘫痪。这次太阳风暴事件被称为“万圣节风暴”。因此持续地对太阳活动进行监测是非常有必要的。

NASA的SOHO卫星在不同波段拍摄到的一次耀斑爆发现象

超强太阳风暴可以摧毁发电厂、高压变电站中的大量大型核心变压器。这些变压器大都是根据发电厂和输电线路的具体情况量身定制的，一旦损坏后需要重新生产，没有可以立即更换的备件，因此恢复电力可能需要长达一年的时间。在此期间，所有的电脑无法开机、手机失去信号、工厂的机器无法运转，所有的生产部门进而停运，供水、排水、医疗、交通等基础设施也无法为人们的日常生活提供正常的服务。

1989年的强太阳风暴，Dst指数达到了−589 nT，2003年"万圣节事件"期间，Dst指数达到了-465nT。而根据近些年的研究，1859年的"卡灵顿事件"期间，Dst指数可能达到了-1750nT！(国际上采用Dst指数来描述磁暴，-50

太阳风暴

2012年7月，太阳上的一次大爆发与地球擦肩而过，如果这次爆发提早一个星期发生，它就会击中地球，其威力与"卡灵顿事件"相当。

因此，在未来的某天，地球遭遇超强太阳风暴的再次袭击是肯定的。到那时，我们是在其巨大的威力下遭受严重损失，还是能采取有效措施规避其带来的危害，全仰仗今天我们对空间天气研究与应用的投入。

其实，我国涂传诒院士再次和肖佐等专家一起向国家自然科学基金委员会提交了一份“L1+极轨”空间天气检测计划的书面建议。这就是著名的“夸父计划”，但当时面临着许多技术问题，如我国从未发射卫星到距离地球150万公里那么远的L1点上、卫星如何在深空中传输信号、卫星上所需仪器的现有水平都不足以支撑现在的计划。

中国的“夸父计划”直到2004年才被提上了日程

夸父计划受到各国关注后，吸引了德国、法国、比利时、奥地利、爱尔兰、加拿大等国家十多位著名科学家参与进来，同时还被纳入了NASA的“与星同在（ILWS）”计划框架之中，在当时全球一众航天计划之中也是风头无二。

“夸父计划”在国内也同样受到关注，甚至合并了另一个叫“风暴计划”的日地探测项目，被提议成为“十一五”期间唯一一个日地物理探测计划。

在2005年7月28日，航天科技集团和中国气象局、北京大学在北京签下“夸父空间天气探测计划”合作协议，开始了合作。同年的9月16日，“十一五”的日地空间探测规划上，与会同行一致支持了夸父计划，还建议将它作为学界唯一的日地空间计划在国防科工委预研立项。

刘维宁“夸父”计划首席科学家

国家强大的科技人才储备和充足资金支持，助推夸父计划进入正轨。第二年，“十一五”期间，嫦娥计划和夸父计划同期运转。

ASO-S从2011年获得预先研究支持起算，到2016年4月完成背景型号研究，已经走过了近5年的时间。

ASO-S先进天基太阳天文台

我国第一颗综合性太阳探测卫星——先进天基太阳天文台(ASO-S)的设计目标就是揭示太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射(一磁两暴)的形成及相互关系，预期在轨运行不少于4年。ASO-S也可以通过监测日冕物质抛射在太阳上的爆发情况，准实时地预报它对地球的可能影响，提前1-3天警示人类做好防护工作。

太空探索不仅仅给人类提供一面审视自己的镜子，还让我们对未来有了更多的憧憬和幻想！

信息来自于中国科学院紫金山天文台。