中国探日工程迈入新阶段 双星协同开启太阳观测新时代

问题——太阳不仅是天文学的研究对象,也是现代社会运行的重要“风险源”。太阳耀斑、日冕物质抛射等爆发现象会引发地磁暴并扰动电离层,造成短波通信衰减、卫星姿态与轨道异常、导航定位误差增大,严重时还可能冲击电网与油气管线。随着卫星互联网、北斗应用和电网互联程度不断提高,空间天气风险的影响范围更广、潜损失更大,建设高时效、高精度的太阳监测能力已成为现实需求。 原因——一上,人类对太阳关键过程仍存“看不清、测不准”的科学瓶颈。太阳磁场如何储能并触发爆发、太阳风如何加速、日冕为何维持高温等基础问题,直接影响预报模型能否从经验判断走向可验证、可迭代。另一上,传统观测长期受制于视角与手段:地基观测受大气湍流、天气和昼夜限制,难以持续获得全波段且稳定的高质量数据;太阳极区又因观测几何条件特殊,长期缺少正面、连续的直接观测,成为理解高速太阳风、冕洞和强活动源区的重要短板。 影响——鉴于此,我国空间探日进程明显提速。2021年发射的“羲和号”开展太阳光谱与精细结构观测,增强了日地关系研究的数据供给能力;2022年发射的“夸父一号”面向太阳爆发与日地空间环境开展综合探测,推动对太阳活动链条的系统认识。两星相继轨运行,标志着我国太阳观测从以地面为主迈向“天地一体、协同观测”的新阶段。回顾历史,我国对太阳的长期观测积累由来已久,两千多年前就有太阳黑子记录,为研究太阳活动周期留下了宝贵序列。新中国成立后,太阳活动监测与预报逐步纳入国家科研体系,为航天工程任务安全提供支撑,也带动了关键仪器与理论方法的发展。 对策——面向国际科学前沿与国家需求,我国正构建“空间—地基—模型”一体化能力框架:其一,持续完善空间观测链条,推动多载荷、多波段、长时间序列数据获取,形成覆盖太阳爆发、日地传播到近地响应的闭环观测;其二,加快补齐太阳极区观测短板,有关太阳极轨天文台已进入工程研制阶段,计划在深空有利位置开展长期稳定观测,为空间天气监测提供更具前瞻性的边界条件;其三,同步强化地基高端观测平台建设,在青海冷湖推进中红外太阳磁场测量等能力建设,在四川稻城建设太阳射电成像观测设施,形成与空间平台互补的观测网络,并推动更大口径太阳望远镜预研,提升对太阳磁场精细结构与能量释放过程的解析能力。 前景——全球范围内,太阳探测进入密集突破期:深空探测器逐步逼近日冕,太阳风源区研究持续深入,高分辨率太阳望远镜不断刷新人类对太阳磁场细节的认识。我国在这个轮竞争与合作中加速布局,有望在太阳爆发机理研究、空间天气预报模型与服务能力上实现明显提升。随着观测数据质量与覆盖范围持续提高,未来空间天气预报有望从“事后解释、经验推断”走向“机理可验证、预报可量化”,在保障航天任务安全、维护关键信息基础设施稳定运行、服务经济社会数字化发展各上发挥更大作用。

从古人记录黑子到今天布局极区观测,变化的是观测手段与技术边界,不变的是对太阳规律的持续追问。面向未来,只有把基础研究做扎实、把工程体系建完善、把预警服务落到实处,才能在太阳这位“近邻”风暴来临时更从容、更主动。中国探日事业正以体系化推进,把对星空的探索转化为支撑发展与拓展未知的能力。