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西安光機所助力“夸父逐日”

發(fā)表日期:2022-10-09來源:西安光機所放大 縮小  

  2022年10月9日7時43分,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號丁型運載火箭,成功將先進天基太陽天文臺“夸父一號”發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進入預定軌道,發(fā)射任務取得圓滿成功?! ?/p>

  先進天基太陽天文臺(Advanced Space-based Solar Observatory,簡稱ASO-S),是由中國太陽物理學家自主提出的綜合性太陽探測專用衛(wèi)星,是中國科學院空間科學先導專項繼“悟空”“墨子號”“慧眼”“實踐十號”“太極一號”“懷柔一號”之后,研制發(fā)射的又一顆空間科學衛(wèi)星,實現(xiàn)了我國天基太陽探測衛(wèi)星跨越式突破。先進天基太陽天文臺以“一磁兩暴”為科學目標,將利用太陽活動第25周峰年的契機,對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、相互作用及彼此關聯(lián),為影響人類航天、通訊、導航等高科技活動的空間災害性天氣預報提供支持?! ?/p>

  先進天基太陽天文臺搭載了全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠鏡和太陽硬X射線成像儀三臺有效載荷,三臺載荷相互配合,將首次在一顆近地衛(wèi)星平臺上實現(xiàn)對太陽磁場、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ǖ耐瑫r觀測。借助萊曼阿爾法太陽望遠鏡,將首次在萊曼阿爾法波段實現(xiàn)全日面和近日冕的同時觀測?! ?/p>

  “夸父一號”是中國科學院瞄準太陽空間探測前沿,自主部署并集聚院內(nèi)相關優(yōu)勢科研力量協(xié)同攻關完成的重大深空探測項目。2007年嫦娥一號成功奔月,標志著西安光機所順利開啟在我國深空探測領域建功立業(yè)的新篇章,歷經(jīng)探月工程和天問探火的實戰(zhàn)歷練,西安光機所已成長為深空探測成像設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。在本次任務中,西安光機所也是唯一一家同時參與三項有效載荷研制的單位,其中在全日面矢量磁像儀子項目上還擔任了這臺載荷的工程總體?! ?/p>

  追逐太陽的征途給西安光機所帶來了機遇也帶來了嚴峻的考驗:以往我們研制的深空探測成像設備最小的不足500g,此次系統(tǒng)功能復雜,集成度高,經(jīng)過輕量化設計后重量仍然在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,此次是對太陽“拍照”獲得太陽磁場、耀斑及日冕物質(zhì)拋射的科學數(shù)據(jù);以往是間斷式工作,此次是不停機連續(xù)工作四年。而且此次光學載荷運行在約720公里的太陽同步晨昏軌道,工作環(huán)境更為極端、更為復雜。2017年項目正式立項,由研究所的月球與深空探測技術研究室牽頭抓總,空間光學技術研究室、熱控技術研究室、先進制造部通力配合,他們始終堅持發(fā)揚航天精神、西光精神,五年時間里接連攻克了系統(tǒng)設計、光機電加工、總裝集成方面的多項難題:   

  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、磁場成像及光學定標多重工作模式,最終實現(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計,閉環(huán)控制穩(wěn)像機構,極窄帶寬(0.011nm)濾光機構,定標及調(diào)焦機構設計,內(nèi)部恒溫等關鍵技術,成功解決了對日觀測過程中目標溫度極高、空間輻射劇烈、衛(wèi)星平臺抖動、內(nèi)外溫差巨大等對磁場探測產(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,準直器與指向鏡攜帶了91組光柵對,成功突破了光柵層疊膠接、前后光柵遠近距離對準、準直器穩(wěn)定性關鍵技術,在近1.2米的距離將光柵狹縫平移達到微米級,旋轉(zhuǎn)優(yōu)于10″的精度實現(xiàn)對準,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鏡(簡稱LST)研制方面,在WST、SDI兩個關鍵焦面組件上首次采用大面陣CMOS探測器,突破其高動態(tài),低噪聲關鍵技術,實現(xiàn)了高靈敏度對太陽的內(nèi)日冕進行高時空、高分辨率的成像觀測及白光偏振度觀測,全天候監(jiān)測太陽并對太陽耀斑和CME等活動現(xiàn)象進行觀測,對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鍵作用。

  2015年習近平總書記視察西安光機所時就前瞻性指出:核心技術靠化緣是要不來的,必須靠自力更生。西光人牢記總書記殷殷囑托,始終重視科研自主化,本次任務中,西安光機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,也將相關載荷的電控系統(tǒng)的核心技術牢牢掌握在自己手中?! ?/p>

  參與“夸父逐日”,既是對西安光機所科技創(chuàng)新能力的再次檢驗,也是西安光機所“集中力量辦大事”科研組織模式作用發(fā)揮凝聚力量、促進協(xié)同的又一次例證。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出了這樣一份特別的禮物,我們衷心祝福祖國繁榮昌盛。

  

  

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