“羲和號”開創多個“首次”：首次采用“動靜隔離非接觸”總體設計新方法

效法羲和馭天馬，志在長空牧群星。“羲和”是上古神話中的太陽女神與制定時歷的女神。10月14日，以“羲和”命名的我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星在太原衛星發射中心成功發射，這標志著我國正式步入“探日”時代。作為中國衛星史上第一位太陽專屬的“攝像師”，“羲和號”開創了多個“首次”。

“羲和號”發射任務完成之后，南京大學研發團隊即刻與衛星系統、測控系統和地面系統團隊聯合開展“羲和號”的在軌測試工作，近期將獲得首批觀測數據，在進行科學標定處理后，向國內外公布。

首次開展

太陽Hα波段光譜成像空間探測

自上世紀60年代以來，世界各國已經先后發射了70多顆太陽探測衛星。例如，1990年發射、首次實現太陽極軌探測的“尤利西斯”號探測器;2018年發射、首次對太陽進行最近距離(9個太陽半徑)抵近探測的“帕克”探測器;2020年發射、計劃首次獲取太陽極區圖像并近距離探測太陽風等離子體、高能粒子的“太陽軌道飛行器”等。

人類為何對太陽如此著迷?“羲和號”科學與應用系統總設計師、南京大學副教授李川告訴科技日報記者：“太陽是距離地球最近的恒星，是唯一可以實現高時空分辨率觀測的恒星。它是我們了解宇宙的一個窗口，通過對它的觀測和研究，可以了解一些基本的天體物理過程，比如磁場的產生和演化、粒子的加速和傳播、天體爆發的物理機制等。其次，太陽爆發活動是災害性空間天氣的源頭，觀測和研究太陽，對災害性空間天氣的預警和預報有重大的應用價值。”

那么，探測太陽的衛星與探測月球、火星的衛星又有何不同呢?李川介紹：“由于太陽的輻射非常強，在地球軌道處的輻射強度為每平方米1.36千瓦，因此‘羲和號’上的太陽空間望遠鏡首先需要考慮的是溫度控制，要通過濾光鏡僅讓所需要的波段進入望遠鏡系統，再通過相關熱控技術將望遠鏡系統控制在工作溫度范圍內;另外，還需要重點考慮雜散光抑制，通過涂層、光闌等方式將系統內的散射光降到最低。”

Hα是研究太陽活動在光球和色球響應時最好的譜線之一，“羲和號”將在國際上首次實現對太陽Hα波段光譜成像的空間探測。“Hα線翼反映了太陽光球層信息，而線心則反映了色球層信息。一條譜線的光譜成像可獲得光球和色球不同層次的信息，相當于給太陽做了一個縱切面的分析。”李川說。

首次采用

“動靜隔離非接觸”總體設計新方法

中國航天科技集團八院相關負責人介紹，傳統衛星采用平臺艙和載荷艙固連的設計方法，因此平臺艙活動部件的振動不可避免地會傳遞至載荷艙，造成載荷艙內望遠鏡觀測質量的下降。

此次“羲和號”衛星研制團隊在國際上首次采用了“動靜隔離非接觸”總體設計新方法，將飛輪、太陽帆板等微振動源集中于平臺艙，將太陽Hα光譜儀放置于載荷艙，并首次在軌應用磁浮控制技術和執行機構將平臺艙與載荷艙進行物理隔離。