黃 宇 陳鵬飛 甘為群

(1中國(guó)科學(xué)院暗物質(zhì)與空間天文重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室南京210023)

(2南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院南京210023)

1 引言

先進(jìn)天基太陽(yáng)天文臺(tái)[1](Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)是我國(guó)太陽(yáng)物理界提出的一個(gè)太陽(yáng)空間探測(cè)衛(wèi)星方案,計(jì)劃以太陽(yáng)活動(dòng)第25周峰年作為契機(jī),實(shí)現(xiàn)我國(guó)太陽(yáng)專用綜合探測(cè)衛(wèi)星“零”的突破.ASO-S衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)簡(jiǎn)稱為“一磁兩暴”,即同時(shí)觀測(cè)太陽(yáng)磁場(chǎng)和太陽(yáng)上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射,研究它們的形成機(jī)制、相互作用和彼此關(guān)聯(lián),同時(shí)為空間天氣預(yù)報(bào)提供支持.ASO-S衛(wèi)星配置了3臺(tái)有效載荷：全日面矢量磁像儀(Full-disc vector MagnetoGraph,FMG)用來(lái)觀測(cè)太陽(yáng)光球矢量磁場(chǎng)[2?3]；萊曼阿爾法太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡(Lyman-alpha Solar Telescope,LST)將在萊曼阿爾法和白光波段對(duì)全日面和1.1到2.5倍太陽(yáng)半徑的內(nèi)日冕進(jìn)行成像觀測(cè)[4?6];太陽(yáng)硬X射線成像儀(Hard X-ray Imager,HXI)主要是在30–200 keV能量段對(duì)太陽(yáng)耀斑的高能輻射進(jìn)行能譜和成像觀測(cè)[7?8].

ASO-S衛(wèi)星計(jì)劃于2011年正式提出,先后經(jīng)歷了中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)預(yù)先研究階段(2011–2013)、背景型號(hào)研究階段(2014–2016)、綜合論證階段(2016–2017),期間整個(gè)工作還得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)天文聯(lián)合基金和國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目(自由申請(qǐng))的支持,衛(wèi)星于2017年底獲得了中國(guó)科學(xué)院批復(fù)正式工程立項(xiàng),計(jì)劃將在2021年底或2022年上半年擇機(jī)發(fā)射.目前(2020年6月)ASO-S衛(wèi)星項(xiàng)目即將完成初樣研制.

2019年1月,ASO-S衛(wèi)星首席科學(xué)家組織召開(kāi)了首屆ASO-S衛(wèi)星國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì),會(huì)議對(duì)ASO-S衛(wèi)星的科學(xué)及各載荷的技術(shù)進(jìn)行了廣泛的交流,作為會(huì)議成果以及ASO-S衛(wèi)星的階段性總結(jié),會(huì)后在RAA(Research in Astronomy and Astrophysics)期刊上組織發(fā)表了ASO-S衛(wèi)星英文專輯[9].ASO-S英文專輯全面介紹了衛(wèi)星的基本情況[1]、各載荷的設(shè)計(jì)方案和數(shù)據(jù)處理方法[2?8]、科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的工作流程[10],以及ASO-S衛(wèi)星與其他在軌空間太陽(yáng)觀測(cè)衛(wèi)星的協(xié)同觀測(cè)[11?14].ASO-S衛(wèi)星英文專輯的發(fā)表對(duì)國(guó)際同行盡早了解ASO-S起到了很好的作用,但由于受篇幅限制,英文專輯文章更側(cè)重于對(duì)衛(wèi)星及載荷的整體介紹,無(wú)法對(duì)一些重要的方面和具體的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行深入的展開(kāi).而這正是我們出版ASO-S中文專輯的初衷,期望該中文專輯是對(duì)英文專輯的補(bǔ)充和完善.

本中文專輯共收錄了14篇文章,分別介紹了衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷的多項(xiàng)研究.技術(shù)研制方面的文章主要包括:研究了如何利用有效載荷的導(dǎo)行鏡穩(wěn)像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的高精度高穩(wěn)定度姿態(tài)控制[15],以滿足ASO-S衛(wèi)星的對(duì)日指向要求;詳細(xì)介紹了FMG載荷穩(wěn)像系統(tǒng)邊緣探測(cè)器[16]和擺鏡支撐設(shè)計(jì)[17],以及FMG地面試觀測(cè)的跟蹤系統(tǒng)[18],討論了大面陣、高幀頻互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)圖像傳感器應(yīng)用于FMG載荷太陽(yáng)磁場(chǎng)觀測(cè)的可行性[19];為了提高對(duì)爆發(fā)事件觀測(cè)的時(shí)間分辨率,研究了LST載荷在軌自動(dòng)爆發(fā)觸發(fā)的方法[20],對(duì)LST載荷在軌平場(chǎng)方法的精度進(jìn)行了分析,為在軌平場(chǎng)方法的選擇提供了依據(jù)[21];研究了HXI太陽(yáng)指向鏡算法并分析了精度[22],通過(guò)模擬分析優(yōu)化了HXI載荷光柵擺放角[23],介紹了HXI載荷量能器單機(jī)的標(biāo)定方案和結(jié)果[24].除了上述技術(shù)方面的文章以外,專輯還包含了一些針對(duì)ASO-S衛(wèi)星未來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)方面的研究:FMG觀測(cè)矢量磁場(chǎng)的極性反轉(zhuǎn)線識(shí)別方法研究[25];針對(duì)LST載荷觀測(cè)研究了冕流電流片[26]和日冕物質(zhì)拋射(Coronal Mass Ejection,CME)分類方法[27];為了實(shí)現(xiàn)ASO-S衛(wèi)星科學(xué)數(shù)據(jù)的有效管理,介紹了科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[28].

ASO-S衛(wèi)星英文專輯的13篇文章和本中文專輯的14篇文章,構(gòu)成了ASO-S衛(wèi)星從科學(xué)到儀器乃至分析方法較為完整的系統(tǒng)性介紹.我們希望讀者可以藉此全面了解ASOS衛(wèi)星項(xiàng)目,以便更好地利用ASO-S數(shù)據(jù)開(kāi)展研究工作,共同實(shí)現(xiàn)ASO-S既定的科學(xué)目標(biāo).