來自太陽的威脅

2022 年 2 月 3 日，SpaceX 研制的 49 顆 " 星鏈 " 衛星發射升空。但不幸的是，在前方等待它們的卻是極其嚴峻的考驗——一場突如其來的磁暴。

當太陽噴發和拋射出來的物質，如太陽風和日冕物質拋射，在進入地球的磁場并與其相互作用時，磁暴就會發生，這會使得地球大氣的溫度和密度發生變化。根據衛星攜帶的 GPS 顯示，此次磁暴的產生，導致大氣阻力比發射之前要高出 50%！驟增的阻力使衛星無法進入預定軌道，多達 40 顆衛星受到影響，最終將提前在大氣層中燃燒殆盡。

這個事故再一次提醒我們：太陽爆發對現代科技會有重大影響。

太陽耀斑和日冕物質拋射等釋放出的大量高能光子、粒子和磁化的等離子體會直奔地球而來。地球上的動植物之所以能不受這些粒子的直接影響，是因為受到了地球磁場的保護。但太陽爆發卻會影響到我們的電網、衛星、通訊、導航，甚至是執行出艙任務的航天員等。

因此，我們需要監測太陽的動態，深入研究太陽爆發的機理并給出準確預報，從而提前采取應對措施，預防可能遭遇的災害。

這正是我國第一顆綜合性太陽觀測專用衛星——先進天基太陽天文臺（ASO-S）的光榮使命。

六邊形戰士

ASO-S 的主要觀測目標可以簡稱為 "一磁兩暴"，即太陽耀斑和日冕物質拋射以及產生它們的磁場結構。

ASO-S 衛星配置了三臺載荷用以觀測太陽的一磁兩暴，它們分別是：全日面矢量磁像儀（FMG）、萊曼阿爾法太陽望遠鏡（LST）和硬 X 射線成像儀（HXI）。

以空間天氣監測預警為例，研究人員可以通過 FMG 的磁場數據分析太陽耀斑發生的概率；通過 HXI 的數據研究耀斑與日冕物質拋射的關系；通過 LST 對日冕物質拋射的觀測預測其到達地球的時間和影響，以便相關部門及時采取應對措施。

更重要的是，ASO-S 衛星將為國際太陽物理學研究不斷提供關鍵數據——太陽矢量磁場、視向速度、白光和萊曼阿爾法全日面及內日冕圖像、硬 X 射線流量、能譜和成像數據，因此也被研究人員稱為 " 六邊形戰士 "。

數據加工廠

ASO-S 所產生的數據要經過大量的初級處理才能達到科學使用的標準。這就需要一個用戶友好的 "科學應用系統"，它是連接衛星數據和科學用戶的橋梁。

科學應用系統就像一個繁忙的數據加工廠，由衛星科學團隊把原始觀測數據加工成高級的科學數據產品，供用戶下載。其主要職能還包括根據科學用戶需求并結合衛星和載荷狀態制定合理的科學觀測計劃，開發科學數據生產軟件和數據分析軟件，為科學用戶提供服務和支持等。同時，科學應用系統還將配合地面支撐系統完成衛星和載荷的在軌監測與運行管理，確保衛星能夠安全、高效地進行科學觀測。

科學應用系統作為衛星工程的重要組成之一，目前已建成衛星運控室、具有 2048 計算核心和 6PB 有效存儲容量的數據中心，以及對應的數據庫支持，各種數據生產、處理和分析所需要的軟件和衛星網站的開發也已近尾聲。經過衛星發射后在軌測試期的不斷完善，這個數據工廠將日處理 500 GB 的原始數據。

科學應用系統的宗旨是 "全心全意為用戶服務"，將提供觀測、生產和發布等一條龍服務，具體包括：

數據的及時發布與免費獲取；

用戶觀測策略的制定和實現；

高級標定數據及分析說明書；

配套程序和高等級應用軟件；

實時數據和快視產品的展示。

其中，原始數據標定包括協助扣除暗場、平場等，配套程序主要完成太陽像位置校準、X 射線能譜和成像計算等，高等級應用軟件可以提供如磁場外推等。

太陽是一個變幻莫測的大火球。在太陽表面，除了常見的黑子、針狀體等活動，還有蓄勢待發、隨時可能掙脫太陽引力和磁場束縛的暗條和冕環等。

為了滿足用戶實時了解太陽動態的需求，ASO-S 衛星網站提供的快視產品包括太陽磁圖、日面和日冕圖像、X 射線流量、能譜和成像，還有反映太陽一個自轉周演化的多種卡林頓圖像。

衛星網站還為科學用戶提供 " 太陽特征事件庫 "，主要包括太陽耀斑、日冕物質拋射、日珥爆發等三大最劇烈活動特征事件，及這些事件的基本參數，比如耀斑的級別、日冕物質拋射的角寬度、日珥爆發的速度等。它們在磁場演化、輻射機制、大氣加熱、粒子加速等方面具有重要的研究價值。

衛星網站：http://aso-s.pmo.ac.cn/en_index.jsp

改變格局

自上世紀 60 年代以來，人類已經發射了 70 多顆與太陽探測相關的衛星，而中國在太陽探測衛星方面長期缺席。

隨著綜合國力的不斷增強和國家對空間科學的重視，我國太陽空間觀測的發展迎來機遇期，起步晚，但發展快。2021 年 7 月 5 日，" 風云三號 E 星 " 氣象衛星發射升空，首次搭載了 X-EUV 太陽成像儀；2021 年 10 月 14 日，" 羲和號 "（CHASE）成功發射，成為國內首顆太陽探測科學技術實驗衛星；計劃于 2022 年 10 月發射的 ASO-S 衛星將成為我國首顆綜合性太陽觀測專用衛星。

我們完全有理由期待，ASO-S 衛星將會帶給人類更多關于太陽物理的深刻洞見，而科學應用系統也必將發揮不可替代的作用，開始面向世界提供我國自主的太陽空間觀測數據。