10月9日7時43分,我國在酒泉衛星發射中心使用長征二號丁型運載火箭,成功將先進天基太陽天文臺衛星“夸父一號”發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。“夸父一號”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3臺有效載荷,將開展太陽耀斑爆發和日冕物質拋射與太陽磁場之間的因果關系等研究。在本次任務中,西安光機所是唯一一家同時參與上述3臺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該載荷的工程總體單位。
西安光機所科研團隊負責人介紹,全日面矢量磁像儀是我國首臺空間太陽磁場測量設備,可實現全日面光球矢量磁場的持續觀測。該設備創新采用了單色成像、磁場成像及光學定標多重工作模式,最終實現優于5高斯的磁場探測精度,與國際同類載荷相比,具有更高的磁場測量靈敏度和時間分辨率。科研團隊突破了雙層楔形防輻射窗設計、閉環控制穩像機構、極窄帶寬濾光機構、定標及調焦機構設計、內部恒溫等關鍵技術,成功解決了對日觀測過程中目標溫度極高、空間輻射劇烈、衛星平臺抖動、內外溫差巨大等技術難題。
團隊研制的太陽硬X射線成像儀上的準直器與指向鏡,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、準直器穩定性關鍵技術,具備了光子透過率調制功能。除此之外,該載荷的太陽指向與形變監測光學測量系統具備在軌高精度形變測量及太陽指向功能。
萊曼阿爾法太陽望遠鏡分系統中WST、SDI兩個關鍵焦面組件,首次采用大面陣CMOS探測器,能夠全天候監測太陽,并對太陽耀斑和日冕物質拋射等進行觀測,對研究太陽耀斑和日冕物質拋射的形成和演化,特別是日冕物質拋射的早期形成和演化起著關鍵作用。
西安光機所還成功研制了基于國產CPU的自主控制系統,實現了相關任務電控系統核心技術自主可控。
2017年項目正式立項以來,西安光機所科研團隊接連攻克了系統設計、光機電加工、總裝集成方面的多項技術難題。“以往我們研制的深空探測成像設備最小的不足500克,此次系統功能復雜,經過輕量化設計后重量仍然在100千克以上,集成難度可想而知。”科研團隊負責人介紹,“以往是為月球及其他行星‘拍照’,此次是對太陽‘拍照’并獲得太陽磁場、耀斑及日冕物質拋射的科學數據;以往是間斷式工作,此次是不停機連續工作四年,而且此次光學載荷運行在約720公里的太陽同步晨昏軌道,工作環境更為極端、更為復雜。5年來,我們團隊埋頭苦干,勇于創新,最終圓滿完成了研制任務。”
據了解,“夸父一號”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現象——太陽耀斑和日冕物質拋射以及全日面矢量磁場開展同時觀測,研究“一磁”(太陽磁場)和“兩暴”(耀斑和日冕物質拋射)的形成、相互作用及彼此關聯,為影響人類航天、導航等高科技活動的空間災害性天氣預報提供支持。(記者 霍強)
編輯: 陳戍
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