羲和號

羲和號（英文：Xihe，英文全稱：Chinese Hα Solar Explorer，英文簡稱：CHASE），全稱“太陽Hα光譜探測與雙超平台科學技術試驗衛星”，是中國首顆太陽探測科學技術試驗衛星。

羲和號衛星總重508千克，運行於高度為517千米的太陽同步軌道，主要科學載荷為太陽空間望遠鏡。“羲和號”由中國航天科技集團有限公司八院抓總研製，首次在軌套用磁浮技術，旨在完成超高指向精度平台、超高穩定度平台首次在軌飛行試驗。

2021年10月14日18時51分，中國在太原衛星發射中心採用長征二號丁運載火箭，發射首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”。該星實現國際首次太陽Hα波段光譜成像的空間探測，填補太陽爆發源區高質量觀測數據的空白，提高中國在太陽物理領域研究能力，對中國空間科學探測及衛星技術發展具有重要意義。

基本介紹

• 中文名：羲和號
• 外文名：Xihe or Chinese Hα Solar Explorer（CHASE） 
• 全稱：太陽Hα光譜探測與雙超平台科學技術試驗衛星
• 運載火箭：長征二號丁
• 發射時間：2021年10月14日18時51分
• 發射地點：太原衛星發射中心
• 研製國家：中國
• 衛星類型：太陽探測科學技術試驗衛星

研製歷程

歷史背景

身處太陽系之中，人類無法不對給地球帶來光明與能量的太陽產生好奇並進行探索。科學家表示，大約在46億年前，太陽在距離銀河系中心約2.6萬光年處，由星雲在自身引力作用下坍塌凝聚而形成，太陽壽命大致為100億年，正處於壯年期。太陽直徑達139萬千米，是地球的107倍，質量則是地球的33萬倍，占整個太陽系總質量的99.87%。

對日觀測

“太陽對地球演化和人類文明發展的作用不可或缺；同時太陽對地球的影響也無所不在，主要體現於太陽爆發產生大量帶電高能粒子，對地球電磁環境造成嚴重破壞，其中尤以太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射對地球電磁環境影響最為顯著。”太陽活動周期約11年，而今正處於第二十五個太陽活動周期，全世界又進入太陽研究新的高峰期。

太陽黑子存在於太陽光球表面，是磁場的聚集之處。其數量和位置每隔一段時間會發生周期性變化。太陽耀斑是太陽活動的重要表現，是太陽表面局部區域突然和大規模的能量釋放過程，所輻射出的光的波長橫跨整個電磁波譜。日冕物質拋射是太陽釋放能量的另一種形式，一次巨大的太陽爆發日冕物質拋射事件，可讓數十億噸的物質短時間內離開太陽，噴射到宇宙空間。

羲和號

從世界範圍來看，自20世紀60年代以來，隨著航天技術的快速發展，全世界已發射了70多顆太陽觀測衛星，聚焦於太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射的觀測研究。當前的主要趨勢是對太陽結構、磁場、黑子、耀斑、太陽大氣等進行綜合觀測和抵近觀測。

“探測和研究太陽活動，提出應對措施，能夠降低或規避對地球的不利影響。中國作為航天大國，及時開展太陽探測活動十分必要。”中國已經制定了兩個太陽探測計畫，分別是“羲和”和“夸父”探測計畫，是太陽探測的中國方案和中國貢獻。

研製進程

2015年，方成院士團隊與航天八院聯合提出基於一個超高指向精度和超高穩定度的衛星平台開展高精度太陽觀測的思路，羲和號衛星概念正式提出。此後，經過三年多的科學論證和方案設計，確定了雙超衛星平台附加Hα光譜成像的總體設計方案，明確了衛星的科學目標和技術指標。

2018年5月，通過衛星工程綜合論證評審。

2019年6月，羲和號衛星項目獲得國家航天局批覆立項。

隨後，羲和號衛星科學與套用系統由南京大學負責研發建造，衛星系統由上海航天技術研究院抓總研製，衛星載荷由中國科學院長春光機所負責研製。

系統組成

運載火箭

長征二號丁運載火箭是上海航天技術研究院研製的，用於發射近地軌道和太陽同步軌道中小型有效載荷的兩級液體運載火箭，於1992年8月成功地進行了首次發射。長征二號丁火箭先後承擔了中國國內外多型衛星的發射任務，入軌精度高，表現優異，發射成功率100%。

長征二號丁運載火箭

長征二號丁運載火箭是在長征四號運載火箭的第一、二級基礎上研製，起飛推力達300噸，具備地球同步軌道（LEO）和太陽同步軌道（SSO）要求的單星、多星發射能力，對應700千米太陽同步軌道運載能力為1.3噸，具有高可靠、高安全、低成本、短周期發射等特點。

衛星平台

“羲和號”全稱為太陽Hα光譜探測與雙超平台科學技術試驗衛星。其運行於高度為517千米的太陽同步軌道，主要科學載荷為太陽空間望遠鏡。Hα是研究太陽活動在光球和色球回響時最好的譜線之一，通過對該譜線的數據分析，可獲得太陽爆發時的大氣溫度、速度等物理量的變化，有助於研究太陽爆發的動力學過程和物理機制。衛星在軌運行期間，將觀測太陽耀斑和日冕物質拋射的光球及色球表現，探究太陽爆發的源區動態特性和觸發機制，同時探測太陽暗條形成和演化過程的色球表現，揭示其與太陽爆發的內在聯繫，還將獲取全日面Hα波段都卜勒速度分布，研究太陽低層大氣動力學過程，為解決“太陽爆發由里及表能量傳輸全過程物理模型”等科學問題提供重要支撐。

該衛星採用了超高指向精度、超高穩定度的“雙超”衛星平台設計。平台將在軌套用磁浮技術，採用“動靜隔離非接觸”總體設計新方法，將平台艙與載荷艙物理隔離，阻斷平台艙微振動對載荷工作的影響，大幅提高載荷姿態指向精度和姿態穩定度。未來，雙超平台技術還將在高解析度對地詳查、大比例尺立體測繪、太陽立體探測、系外行星發現等新一代航天任務中開展廣泛套用，助推中國空間科學和空間技術跨越式發展。

羲和號太陽雙超衛星及其科學載荷示意圖

設計參數

運行動態

衛星發射

2021年10月14日18時51分，中國在太原衛星發射中心採用長征二號丁運載火箭，成功發射了首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”。

“羲和號”發射升空

本次任務還成功搭載了10顆小衛星，分別為亞太空間合作組織（APSCO）的2顆政府間合作微小衛星：大學生小衛星-1、大學生小衛星-2A，主要開展盤繞式伸展臂展開、星基廣播式監視及星間通信等技術驗證。亞太空間合作組織是中國發起成立的第一個高技術領域國際組織，此次任務是該組織成立以來首次發射衛星。此外，本次發射還搭載了8顆商業微小衛星。

後續動態

2022年1月28日，中國團隊在國際首次發布，“羲和號”探日衛星在軌獲得了太陽H-α譜線。“羲和號”發射後，已經在空間首次同時獲得了太陽全日面Hα譜線、Si I譜線和Fe I譜線的精細結構和光譜成像，以及幾十個太陽耀斑的資料。

2022年8月30日，中國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”成果正式發布。自發射以來，“羲和號”按照既定任務計畫開展科學觀測，累計下傳原始觀測數據50Tbit，生成科學數據約300Tbit，對於後續開展太陽空間探測任務以及提升中國在空間科學領域國際影響力等具有重要意義。

2022年11月16日，在中國天文學會成立百年紀念大會上，“羲和號”首席科學家、南京大學教授丁明德透露，“羲和號”再獲兩項重要發現，即同時測量到太陽光球和色球的較差自轉以及成功捕捉到一次罕見的X1級大耀斑。

2023年2月17日，“羲和號”衛星順利通過在軌試驗總結評審。經研討，與會專家認為，“羲和號”衛星完成了全部在軌試驗項目，實現了雙超平台試驗和科學載荷試驗的工程目標，獲取的數據有力支撐了太陽Hα光譜科學研究，完成了搭載載荷原子鑒頻太陽導航儀在軌驗證，衛星工程各項技術指標均滿足工程研製建設總要求。

2023年10月18日訊息，“羲和號”已在軌穩定運行兩周年，產生超過400TB（太位元組）的高質量科學數據和一系列原創性科研成果，將有力支撐太陽大氣動力學研究。

羲和號觀測

觀測太陽

“羲和號”上搭載的望遠鏡可以連續對太陽進行觀測，還克服地球大氣抖動等帶來的一系列問題，能在短時間內光譜掃描全日面，在掃描的波長範圍里可以對每一個光譜點進行成像，其科學目標是太陽色球動力學。

在517千米高空的晨昏太陽同步軌道上，“羲和號”持續對日觀測，通過超高指向精度和超高穩定度的雙超平台，裝載Hα成像光譜儀的“羲和號”可以較好地通過兩種方式觀測太陽：白光連續譜成像和光譜掃描成像。

在白光連續譜成像模式下，可以獲得全日面像，如按下手機快門拍照一樣簡單。

在光譜掃描成像模式下，“羲和號”搭載的Hα成像光譜儀通過對太陽全日面掃描，歷時約46秒，可以獲得4600多條光譜，每條光譜都可以被復原成一張日面像。

2022年8月30日，中國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”成果正式發布。自發射以來，“羲和號”按照既定任務計畫開展科學觀測，累計下傳原始觀測數據50Tbit，生成科學數據約300Tbit。在國際上首次實現了對太陽Hα（氫阿爾法）波段的光譜掃描成像，記錄了太陽活動在光球層和色球層的回響過程，通過一次掃描，可獲取376個波長位置的太陽圖像，不同波長對應了光球和色球不同層次的太陽大氣。根據這些譜線的精細結構，可反演出高精度的全日面色球和光球都卜勒速度場，發生在太陽大氣中的活動可被詳細記錄到，進而研究太陽活動的物理過程。

2023年11月1日，集合全日面光譜掃描成像製作而成的視頻發布，展示了“羲和”探日觀測到的太陽表面各種爆發的壯觀景象。

技術創新

磁浮平台

在太空中，衛星載荷一次微小的振動，都會使得成像效果失之毫釐、謬之千里。羲和號的“雙超”衛星平台打破傳統衛星平台微振動“難測、難控”的技術瓶頸，採用磁浮控制技術，將平台與載荷的物理接觸徹底隔絕，確保載荷成像不受平台擾動的影響，讓其拍照“更穩、更準”，將中國衛星平台的姿態控制水平提升了1至2個數量級，達到國際先進水平。

五個首次

“羲和號”太陽探測衛星採用獨創的“動靜隔離、主從協同”磁浮式衛星平台，實現了國際首次太陽Hα波段光譜成像探測，對後續開展太陽空間探測任務及推動中國空間科學、空間技術和空間套用的協同創新發展具有重要意義。

國際首次空間太陽Hα波段光譜掃描成像；

國際首次在軌獲取太陽Hα譜線、SiΙ（矽一）譜線和FeΙ（鐵一）譜線的精細結構；

國際首次實現主從協同非接觸“雙超”（超高指向精度、超高穩定度）衛星平台技術在軌性能驗證及工程套用；

國際實現首台太陽空間Hα成像光譜儀在軌套用；

國際實現首台原子鑒頻太陽測速導航儀在軌驗證。

在軌驗證

“羲和號”衛星還將在軌驗證無線能源傳輸、艙間無線通信、艙間雷射通信、重複連線釋放、艙間電纜脫落與收納、原子鑒頻太陽導航儀等多項新技術和新產品。

羲和號模型展出

所獲榮譽

2021年12月，“羲和號”衛星的發射成功被評為“2021年中國航天十大新聞”和“2021年中國太空探索十大進展”。

2022年2月，“羲和號衛星科學與套用系統團隊”榮獲南京大學科學研究突出貢獻獎。

文化特色

衛星命名

2021年衛星發射前，為進一步鼓勵公眾特別是青少年關注航天，傳播航天精神，激發探索熱情，在國家航天局指導下，國家航天局新聞宣傳辦公室、中國航天科技集團八院、南京大學聯合組織發起了首顆太陽探測科學技術試驗衛星征名活動，收到萬餘份命名方案，經過徵集、遴選和專家推介三個環節，最終定名“羲和號”。

羲和為中國上古神話中的太陽女神與制定時歷的女神，並以太陽母親的形象為人們所認知。此名取義“效法羲和馭天馬，志在長空牧群星”，象徵中國對太陽探索的緣起與拓展。

任務標識

長征二號丁運載火箭發射羲和號衛星任務標識。

長征二號丁發射羲和號衛星任務標識

總體評價

羲和號太陽探測計畫緊緊圍繞太陽探測熱點問題，提出中國特色太陽探測模式，如將實現國際首次太陽Hα波段光譜成像的空間探測；首次提出天文光譜測速導航新方法和新技術等。

“羲和號”高性能技術衛星平台在軌試驗成功後，是世界上首次將磁懸浮技術在太空飛行器上進行工程套用，將大幅提升中國空間觀測技術水平。未來，“雙超”平台技術還將在高解析度對地詳查、大比例尺立體測繪、太陽立體探測、系外行星發現等新一代航天任務中推廣套用，推動中國空間科學領域、航天技術領域跨越式發展。實現了中國太陽探測零的突破，標誌著中國太空探測正式步入“探日”時代。（人民網 評）

“羲和號”已成功實現了國際首次空間太陽 Hα波段光譜掃描成像，國際首次在軌獲取太陽Hα譜線、SiΙ譜線和 FeΙ譜線的精細結構。根據這些譜線的精細結構，可反演出高精度的全日面色球和光球都卜勒速度場，發生在太陽大氣中的活動可被詳細記錄到，進而研究太陽活動的物理過程。（國家航天局 評）

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