中国"羲和号"卫星首席科学家:可给太阳"做CT"
作为中国首个太阳专属“摄影师”，中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”自2021年10月14日发射以来，已开创5项国际突破，生成科学数据约1.2Pbit。这颗以中国太阳女神命名的卫星正在距地球平均高度为517公里的太阳同步轨道上，以平均每95分钟绕地球一圈的速度持续运行。“羲和号”首席科学家、南京大学教授丁明德日前在接受《环球时报》记者采访时用CT扫描形象地比喻称：“羲和号”不到一分钟就可以给整个太阳大气做一次具有300多层切片的三维CT成像观测。不仅如此，中国更多太阳探测计划也正加速推进。
“羲和号”示意图 （受访者供图）
太阳专属的中国牌“CT扫描仪”
在浩渺太空中，传统卫星的微振动问题长期困扰着高精度观测。丁明德对记者说：“传统卫星平台存在微振动‘难测、难控’的技术难题，平台舱飞轮、陀螺等活动部件的振动会不可避免地传递至载荷舱，造成相机观测质量下降。”
“而‘双超’卫星平台突破传统卫星平台微振动‘难测、难控’的技术瓶颈。我们采用磁浮控制技术，将平台与载荷的物理接触彻底隔绝，确保载荷成像不受平台扰动的影响。”丁明德解释道。
这项革命性设计采用“动静隔离非接触”总体设计，通过磁浮控制技术将平台舱与载荷舱物理隔离。振动源集中于平台舱，而太阳Hα光谱仪置于载荷舱，通过非接触磁悬浮技术彻底隔绝振动传递。该设计使载荷控制精度和稳定度提升两个数量级，达到国际顶尖水平。
“这是国际上首次实现‘载荷舱主动控制、平台舱从动控制’的主从协同控制方案。”丁明德强调，该技术的突破不仅解决了姿态和位置动力学耦合问题，还实现了舱间无线能源传输、舱间激光通信等多项卫星平台新技术验证。
而另一项原创技术同样耀眼，丁明德表示，“羲和号”搭载的原子鉴频太阳测速导航仪在国际上首次在轨采用原子鉴频原理，利用钠原子自身的超精细光谱作为频率标准，经在轨实测导航仪的测速精度优于2米/秒，为深空探测提供了新型测速手段。
谈及技术前景，丁明德对《环球时报》记者表示：“未来双超平台技术将在高分辨率遥感、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中得到推广应用，推动中国空间技术的跨越式发展。”
首次绘制太阳自转三维图
2023年，“羲和号”传回的数据颠覆了人们对太阳自转规律的认识。“我们首次绘制出了太阳大气较差自转的三维图像，发现太阳大气的自转速度从里到外呈现出逐渐增加的‘反常’规律。”丁明德表示。
对于这一反常识现象，丁明德解释称：“太阳是一个包含电离气体即等离子体的球体，正常情况下自转速度从里到外应该逐渐下降。探测到的‘反常’自转规律体现了太阳大气与磁场相互作用的复杂性。”研究团队还发现，这种反常现象源于“小尺度磁场的拖曳效应（即磁冻结效应）”，不同层次的等离子体具有不同的电离度，导致不同的拖曳效应。
2024年“羲和号”的另一项科学发现也震动国际学界——捕捉到罕见的X1级白光耀斑。丁明德对《环球时报》记者表示：“白光耀斑的最大科学难题是其加热和辐射机制，学界长期存在争议。初步研究发现其加热和辐射无法用现有理论模型解释，这表明可能存在新的加热机制。”这类耀斑的能量可穿透光球层，为研究太阳爆发在大气中的传输规律提供了珍贵样本。
特别值得关注的是，“羲和号”实现了国际上首次在轨同时获取太阳Hα谱线、Si Ι谱线和Fe Ι谱线的精细结构。丁明德说：“这是人类首次观测到真实的Si I谱线，地面观测时该谱线与地球大气水线重叠而被完全掩盖。”三条谱线形成于太阳大气不同层次：Si I线最低（光球层），Fe I线居中，Hα线最高（色球层）。它们共同构建了太阳大气的立体图谱。
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“羲和号”示意图 （受访者供图）
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在浩渺太空中，传统卫星的微振动问题长期困扰着高精度观测。丁明德对记者说：“传统卫星平台存在微振动‘难测、难控’的技术难题，平台舱飞轮、陀螺等活动部件的振动会不可避免地传递至载荷舱，造成相机观测质量下降。”
“而‘双超’卫星平台突破传统卫星平台微振动‘难测、难控’的技术瓶颈。我们采用磁浮控制技术，将平台与载荷的物理接触彻底隔绝，确保载荷成像不受平台扰动的影响。”丁明德解释道。
这项革命性设计采用“动静隔离非接触”总体设计，通过磁浮控制技术将平台舱与载荷舱物理隔离。振动源集中于平台舱，而太阳Hα光谱仪置于载荷舱，通过非接触磁悬浮技术彻底隔绝振动传递。该设计使载荷控制精度和稳定度提升两个数量级，达到国际顶尖水平。
“这是国际上首次实现‘载荷舱主动控制、平台舱从动控制’的主从协同控制方案。”丁明德强调，该技术的突破不仅解决了姿态和位置动力学耦合问题，还实现了舱间无线能源传输、舱间激光通信等多项卫星平台新技术验证。
而另一项原创技术同样耀眼，丁明德表示，“羲和号”搭载的原子鉴频太阳测速导航仪在国际上首次在轨采用原子鉴频原理，利用钠原子自身的超精细光谱作为频率标准，经在轨实测导航仪的测速精度优于2米/秒，为深空探测提供了新型测速手段。
谈及技术前景，丁明德对《环球时报》记者表示：“未来双超平台技术将在高分辨率遥感、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中得到推广应用，推动中国空间技术的跨越式发展。”
首次绘制太阳自转三维图
2023年，“羲和号”传回的数据颠覆了人们对太阳自转规律的认识。“我们首次绘制出了太阳大气较差自转的三维图像，发现太阳大气的自转速度从里到外呈现出逐渐增加的‘反常’规律。”丁明德表示。
对于这一反常识现象，丁明德解释称：“太阳是一个包含电离气体即等离子体的球体，正常情况下自转速度从里到外应该逐渐下降。探测到的‘反常’自转规律体现了太阳大气与磁场相互作用的复杂性。”研究团队还发现，这种反常现象源于“小尺度磁场的拖曳效应（即磁冻结效应）”，不同层次的等离子体具有不同的电离度，导致不同的拖曳效应。
2024年“羲和号”的另一项科学发现也震动国际学界——捕捉到罕见的X1级白光耀斑。丁明德对《环球时报》记者表示：“白光耀斑的最大科学难题是其加热和辐射机制，学界长期存在争议。初步研究发现其加热和辐射无法用现有理论模型解释，这表明可能存在新的加热机制。”这类耀斑的能量可穿透光球层，为研究太阳爆发在大气中的传输规律提供了珍贵样本。
特别值得关注的是，“羲和号”实现了国际上首次在轨同时获取太阳Hα谱线、Si Ι谱线和Fe Ι谱线的精细结构。丁明德说：“这是人类首次观测到真实的Si I谱线，地面观测时该谱线与地球大气水线重叠而被完全掩盖。”三条谱线形成于太阳大气不同层次：Si I线最低（光球层），Fe I线居中，Hα线最高（色球层）。它们共同构建了太阳大气的立体图谱。
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