夸父逐日群雄獻技

“夸父一號”（紫金山天文臺供圖）

“這一刻，我們等了近50年！”

10月9日，我國自主研制的先進天基太陽天文臺（ASO-S）衛星發射成功，并順利進入太陽同步軌道。衛星首席科學家、中國科學院紫金山天文臺（以下簡稱紫金山天文臺）研究員甘為群在酒泉衛星發射中心見證了這一激動人心的歷史時刻。

ASO-S有一個好聽的名字——“夸父一號”。“夸父逐日，無論是遠古還是現代，我們探索太陽的腳步從未停歇。”甘為群在接受《中國科學報》采訪時如是說。

早在20世紀70年代，我國科學家就開始嘗試制造第一顆太陽觀測衛星。經過幾代科學家的努力，ASO-S于2017年正式立項。

“‘夸父一號’是科學衛星，搭載了三臺有效載荷，分別是觀測太陽磁場的全日面矢量磁像儀（FMG），觀測太陽耀斑的硬X射線成像儀（HXI），觀測日冕物質拋射的萊曼阿爾法太陽望遠鏡（LST）。”甘為群指出，“這三臺載荷的研制可謂群雄獻技，不僅實現了我國太陽衛星探測多項零的突破，還克服了很多常人難以想象的困難。”

從零開始的研究摸索

“在國內，我們第一次研制這么高分辨率的硬X射線成像設備，并做到了跟國際最高水平相近。”HXI載荷數據科學家、中科院紫金山天文臺研究員蘇楊說。

““這臺載荷提供了首個在氫萊曼阿爾法波段的全日面和內日冕的連續觀測。”LST載荷數據科學家、中科院紫金山天文臺研究員封莉告訴《中國科學報》，“我們不僅參考了大量的文獻，還組織了多項國際交流合作，備受國際科研同行的關注。”

在“夸父一號”科學應用系統數據分析中心（aso-s.pmo.ac.cn）網站主頁下方有幾張太陽的照片，并配有一段文字：“此處顯示的今日太陽圖片來自NASA/SDO（美國NASA太陽動力學觀測臺）, 它們將被 ASO-S觀測圖像代替。”

“在四到六個月調試后，‘夸父一號’每天將產生大約500GB的科學探測數據，這些數據經加工后將面向全球用戶公開共享，我們對太陽的研究也將不再完全依靠國外的數據。”蘇楊自豪地告訴《中國科學報》。

“當前，我國太陽物理研究論文總數已居世界第二位，但這些論文所使用的研究數據大多來自國外的衛星，缺少自己原創性貢獻。”甘為群表示，“‘夸父一號’不僅可以讓我們擁有第一手的太陽研究數據，也將為國際天文學研究貢獻中國力量。”

這樣的底氣背后是科研人員從零開始的研究摸索。

比如，HXI載荷的主要科學目標是在約30keV～200keV能量段，對太陽耀斑的高能輻射進行能譜和成像觀測。為實現這一目標，來自中科院紫金山天文臺的HXI載荷主任設計師張哲帶領研制團隊先后克服各種不利因素。

HXI載荷試驗團隊（紫金山天文臺供圖）

“最初，我們希望利用合作單位的平臺，對HXI準直器飛行件全部91對光柵的X射線角度調制響應曲線進行詳細標定和測量，但測試結果不盡如人意。”張哲告訴《中國科學報》，“后來，我們自行設計并搭建了25米X射線束流測試平臺，由于場地周圍一片荒蕪，吃飯睡覺都是就地解決的。”

最終，HXI載荷研制團隊完成了載荷正樣飛行件束流試驗和分系統桌面聯試兩項重要測試任務，測試結果與理論預期符合一致。

科學驅動工程實現

“‘夸父一號’為什么叫太陽天文臺？”這個問題甘為群被問到過很多次，他的回答是：“因為‘夸父一號’搭載了三臺載荷共5臺望遠鏡，如果只有單個載荷，就不能稱其為太陽天文臺了。”

“空間科學任務具有很強的科學探索性，核心特點是科學驅動，有效載荷是科學衛星獲取科學數據和實現科學目標的關鍵。”甘為群向《中國科學報》解釋道，“這也是為什么每臺載荷都需要配備科學家和工程師的原因。科學家提出科學目標，工程師通過技術手段來實現。”

他指出，為保障科學目標的順利實現，需要在探測原理、方法和技術上有重大的創新和突破。

“載荷主任設計師的角色則介于科學家和工程師之間。”中科院國家天文臺南京天文光學技術研究所（以下簡稱南京天光所）研究員章海鷹是FMG載荷的主任設計師，他告訴《中國科學報》，“科學家有很多想法，但工程實現有時還達不到，這就需要開展有效溝通，促成雙方都滿意的方案。”

FMG載荷主要參研單位除了南京天光所，還包括中科院國家天文臺、中科院西安光學精密機械研究所（以下簡稱西安光機所），并得到了7家外協單位的支持。

“在與不同科學家打交道的過程中，有很多從事工程工作的技術人員獲得了科學家的高度認可。”章海鷹舉了一個例子，南京天光所有一位已經退休的高級實驗師依然奮斗在一線，因在天文儀器研制調試方面表現出色，得到了中國科學院院士、國家天文臺研究員艾國祥的稱贊。

倪厚坤在調試儀器。（受訪者供圖）

她叫倪厚坤，在這個崗位上已經干了整整50年。面對科學家提出的各種問題，她總是不畏艱難，不斷改進，給出滿意的解決方案，用實際行動詮釋了工匠精神。

“我國打造太陽觀測衛星的想法最早可以追溯到20世紀70年代，之后不斷嘗試，直到2011年中國科學院啟動空間科學先導專項，先進天基太陽天文臺才得以走上正軌，并經歷了空間科學衛星項目的一套標準程序。”甘為群表示，“在空間探測領域，科學驅動工程實現并不是一件容易事兒，但當我們認準目標努力前行時,還需要堅持到底的信念，以及科學家與工程師的通力合作。”

千里接力運送載荷

當“夸父一號”衛星載荷緊張的研制測試工作遇到疫情時，研制團隊是如何應對的呢？

LST載荷的主要參研單位包括中科院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱長春光機所）、西安光機所和紫金山天文臺。今年年初，當西安光機所準備將LST載荷的相關組件交付給長春光機所時，兩地先后出現了疫情。

“西安光機所運送人員將LST載荷的組件和交接單送至高速路口，我們上前接收并確認后將交接單留在原地。“特殊情況下的特殊交接，讓長春光機所研究員陳波印象頗深。

陳波是LST載荷主任設計師，他告訴《中國科學報》：“今年3月初，我們先在所里封閉調試了整整45天。4月末，我們派出專車專人將LST載荷從長春運送到位于上海的中科院微小衛星創新研究院，去上海參加衛星總體試驗。”

專人專車將LST載荷從長春運送到上海（陳波供圖）

陳波還記得在所里封閉測試期間，為了完成試驗及定標工作，需要在所區不同實驗樓之間搬運近1.5噸裝在真空包裝罐里的載荷。在搬運工人無法到位的情況下，團隊成員自己動手搬運，通過一次次運輸的考驗，順利完成了力學、熱真空和工作波段定標工作。

“這些孩子哪里干過這些苦活。”陳波感嘆道，去上海參加衛星總體試驗人員，在吉林省境內不能下車，出了吉林省后，除了去廁所，一路吃住都在七座的商務車上。“他們在狹小的空間度過28小時，準時到達上海。”

4月，“夸父一號”載荷裝星工作迫在眉睫，一刻都不能耽誤。位于北京、西安、長春、南京等地的載荷研制團隊紛紛逆行上海，完成了千里接力運送載荷。

吃住在廠房、工作在廠房、奮斗在廠房……這群逆行者用實際行動確保了ASO-S載荷裝星工作的順利進行，確保了ASO-S衛星的發射任務的成功完成。

“‘夸父一號’衛星載荷的研制不僅歷練了一支年輕的隊伍，還培養了一批儲備人才。”來自紫金山天文臺的“夸父一號”科學應用系統副總師黃宇告訴《中國科學報》，“在‘夸父一號’部分探測器的組件研制上，我們敢于自主攻關，彰顯了青年科研人員的擔當。”