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参与研制我国首台空间太阳磁场测量设备 西安光机所助力“夸父一号”太空之旅

参与研制我国首台空间太阳磁场测量设备 西安光机所助力“夸父一号”太空之旅
2022-10-10 09:39:21 来源:陕西日报

10月9日7时43分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁型运载火箭,成功将先进天基太阳天文台卫星“夸父一号”发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。“夸父一号”搭载了全日面矢量磁像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜和太阳硬X射线成像仪3台有效载荷,将开展太阳耀斑爆发和日冕物质抛射与太阳磁场之间的因果关系等研究。在本次任务中,西安光机所是唯一一家同时参与上述3台有效载荷研制的单位,其中在全日面矢量磁像仪子项目上还担任该载荷的工程总体单位。

西安光机所科研团队负责人介绍,全日面矢量磁像仪是我国首台空间太阳磁场测量设备,可实现全日面光球矢量磁场的持续观测。该设备创新采用了单色成像、磁场成像及光学定标多重工作模式,最终实现优于5高斯的磁场探测精度,与国际同类载荷相比,具有更高的磁场测量灵敏度和时间分辨率。科研团队突破了双层楔形防辐射窗设计、闭环控制稳像机构、极窄带宽滤光机构、定标及调焦机构设计、内部恒温等关键技术,成功解决了对日观测过程中目标温度极高、空间辐射剧烈、卫星平台抖动、内外温差巨大等技术难题。

团队研制的太阳硬X射线成像仪上的准直器与指向镜,携带了91组光栅对,成功突破了光栅层叠胶接、前后光栅远近距离对准、准直器稳定性关键技术,具备了光子透过率调制功能。除此之外,该载荷的太阳指向与形变监测光学测量系统具备在轨高精度形变测量及太阳指向功能。

莱曼阿尔法太阳望远镜分系统中WST、SDI两个关键焦面组件,首次采用大面阵CMOS探测器,能够全天候监测太阳,并对太阳耀斑和日冕物质抛射等进行观测,对研究太阳耀斑和日冕物质抛射的形成和演化,特别是日冕物质抛射的早期形成和演化起着关键作用。

西安光机所还成功研制了基于国产CPU的自主控制系统,实现了相关任务电控系统核心技术自主可控。

2017年项目正式立项以来,西安光机所科研团队接连攻克了系统设计、光机电加工、总装集成方面的多项技术难题。“以往我们研制的深空探测成像设备最小的不足500克,此次系统功能复杂,经过轻量化设计后重量仍然在100千克以上,集成难度可想而知。”科研团队负责人介绍,“以往是为月球及其他行星‘拍照’,此次是对太阳‘拍照’并获得太阳磁场、耀斑及日冕物质抛射的科学数据;以往是间断式工作,此次是不停机连续工作四年,而且此次光学载荷运行在约720公里的太阳同步晨昏轨道,工作环境更为极端、更为复杂。5年来,我们团队埋头苦干,勇于创新,最终圆满完成了研制任务。”

据了解,“夸父一号”以“一磁两暴”为科学目标,将利用太阳活动第25周峰年的契机,对太阳上两类最剧烈的爆发现象——太阳耀斑和日冕物质抛射以及全日面矢量磁场开展同时观测,研究“一磁”(太阳磁场)和“两暴”(耀斑和日冕物质抛射)的形成、相互作用及彼此关联,为影响人类航天、导航等高科技活动的空间灾害性天气预报提供支持。

(责任编辑:眭雨佳 秦华)
关键词:空间太阳磁场测量设备,西安光机所,夸父一号

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