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2022727日,中科院空间新技术试验卫星系列首发星(SATech-01)通过力箭一号运载火箭成功发射到约500公里高度的太阳同步轨道上。近日,该卫星上搭载的46.5nm极紫外太阳成像仪(英文名Solar Upper Transition Region Imager,简称SUTRI,图1)顺利开机,成功获得首批太阳过渡区(太阳色球与日冕之间的层次)动态成像观测数据,并捕获到近期太阳上的一些活动现象(图2)。这是我国首次开展太阳过渡区探测。作为SUTRI科学思想的提出者和SUTRI工程团队的核心成员,地空学院空间所田晖教授及其课题组侯振永副研究员等人与中科院、同济大学的研究团队紧密合作,共同开展了本次卫星搭载试验。


SUTRI选择的Ne VII 46.5 nm谱线形成于太阳大气层中约50万度的区域(位于高过渡区),是连接低层大气和日冕的关键区域[1],过去人们了解极少。SUTRI是国际首台基于多层膜窄带滤光技术的46.5 nm太阳成像仪,本次观测也是继1973年美国天空实验室(Skylab)上的无缝光谱仪拍摄全日面Ne VII 46.5nm图像(存在谱像混叠的缺陷)后,人类近半个世纪来首次在46.5 nm波段拍摄太阳的完整图像。项目组创新性地采用硅钪多层膜在46.5 nm波长附近获得了3nm带宽,并在国内首次研发了用于空间极紫外探测的科学级sCMOS相机,从而具备了对50万度左右的太阳大气进行动态成像的能力。所拍摄的图像清晰地显示了过渡区网络组织、活动区冕环系统、日珥和暗条等结构。这些结构的观测特征表明,SUTRI拍摄的确实是从太阳低层大气往日冕过渡的结构,符合预期(图2、图3)。


SUTRI是中科院空间科学先导专项二期预研项目——太阳过渡区卫星探测计划(田晖教授负责)凝练出来的太阳探测载荷之一,并获得先导二期技术预研课题(国家天文台白先勇高级工程师负责)的支持。本次搭载是自筹经费的试验项目,由中科院国家天文台邓元勇研究员、我校田晖教授和同济大学王占山教授共同发起;邓元勇团队为项目总体,团队成员白先勇为项目负责人。深度参与载荷研制的还包括中科院西安光学精密机械研究所杨建峰研究员团队以及中科院微小卫星创新研究院张晓峰研究员团队。田晖团队在项目中负责科学,与邓元勇团队共同承担在轨测试和定标任务,并协助合作单位开展热控等地面试验。本次搭载目的是在技术上验证极紫外波段新型窄带反射膜、国产sCMOS相机等的在轨性能,验证整机在轨定标等。SUTRI已经成功获得高质量的全日面极紫外太阳像,表明主要的技术验证目标已经达到。后续,白先勇、侯振永等人将与卫星总体继续执行在轨调试任务,进一步优化观测配置,开展各项定标工作,并最终基于获取的科学数据开展太阳物理研究和空间天气预报服务。


本次成功的搭载试验为田晖及合作者正在推动的太阳极紫外光谱探测[2]、恒星极紫外测光和光谱探测[3]等夯实了基。⑽夜蠢吹纳羁仗籼讲馇炕思际醮⒈。目前,北大与中科院国家空间科学中心、国家天文台、哈尔滨工业大学(深圳)正联合组建太阳活动与空间天气重点实验室,本次试验在空间天气源头监测和基于自主数据预报空间天气等方面为该实验室的建设提供了重要支撑。




参考文献:

1. Tian, H. 2017, Probing the solar transition region: current status and future perspectives, RAA, 17, 110 [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/17/11/110]

2. 白先勇,田晖,邓元勇等,2022,太阳极紫外光谱探测的历史与展望,空间科学学报,已接收

3. 田晖,白先勇,邓元勇等,2022, 晚型恒星极紫外和X射线探测的科学目标与初步方案,中国科学:物理学 力学 天文学,已接收[http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSPMA-2022-0023]


1  卫星平台上的46.5 nm极紫外太阳成像仪(箭头所示)


2 202294日至5日观测的46.5 nm太阳图像(gif动图)


3  202298日观测的46.5 nm太阳图像



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