中國科學報

參與全日面矢量磁像儀(簡稱FMG)研制

參與太陽硬X射線成像儀(簡稱HXI)研制(圖片均由西安光機所提供)

2022年10月9日7時43分，我國在酒泉衛星發射中心采用長征二號丁型運載火箭，成功將先進天基太陽天文臺“夸父一號”發射升空，衛星順利進入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。

先進天基太陽天文臺(Advanced Space-based Solar Observatory，簡稱ASO-S)，是由中國太陽物理學家自主提出的綜合性太陽探測專用衛星，是中國科學院空間科學先導專項繼“悟空”“墨子號”“慧眼”“實踐十號”“太極一號”“懷柔一號”之后，研制發射的又一顆空間科學衛星，實現了我國天基太陽探測衛星跨越式突破。先進天基太陽天文臺以“一磁兩暴”為科學目標，將利用太陽活動第25周峰年的契機，對太陽上兩類最劇烈的爆發現象——太陽耀斑和日冕物質拋射，以及全日面矢量磁場開展同時觀測，研究“一磁”即太陽磁場，“兩暴”即耀斑和日冕物質拋射的形成、相互作用及彼此關聯，為影響人類航天、通訊、導航等高科技活動的空間災害性天氣預報提供支持。

先進天基太陽天文臺搭載了全日面矢量磁像儀、萊曼阿爾法太陽望遠鏡和太陽硬X射線成像儀三臺有效載荷，三臺載荷相互配合，將首次在一顆近地衛星平臺上實現對太陽磁場、太陽耀斑非熱輻射、日冕物質拋射日面形成和近日面傳波的同時觀測。借助萊曼阿爾法太陽望遠鏡，將首次在萊曼阿爾法波段實現全日面和近日冕的同時觀測。

“夸父一號”是中國科學院瞄準太陽空間探測前沿，自主部署并集聚院內相關優勢科研力量協同攻關完成的重大深空探測項目。2007年嫦娥一號成功奔月，標志著西安光機所順利開啟在我國深空探測領域建功立業的新篇章，歷經探月工程和天問探火的實戰歷練，西安光機所已成長為深空探測成像設備研制方面一支重要科研力量，形成了西光特色、打出了西光聲譽。在本次任務中，西安光機所也是唯一一家同時參與三項有效載荷研制的單位，其中在全日面矢量磁像儀子項目上還擔任了這臺載荷的工程總體。

追逐太陽的征途給西安光機所帶來了機遇也帶來了嚴峻的考驗：以往我們研制的深空探測成像設備最小的不足500g，此次系統功能復雜，集成度高，經過輕量化設計后重量仍然在100kg以上，零部件數量和集成難度可想而知;以往是為月球及其他行星拍照，此次是對太陽“拍照”獲得太陽磁場、耀斑及日冕物質拋射的科學數據;以往是間斷式工作，此次是不停機連續工作四年。而且此次光學載荷運行在約720公里的太陽同步晨昏軌道，工作環境更為極端、更為復雜。2017年項目正式立項，由研究所的月球與深空探測技術研究室牽頭抓總，空間光學技術研究室、熱控技術研究室、先進制造部通力配合，他們始終堅持發揚航天精神、西光精神，五年時間里接連攻克了系統設計、光機電加工、總裝集成方面的多項難題：

參與全日面矢量磁像儀(簡稱FMG)研制方面，創新采用了單色成像、磁場成像及光學定標多重工作模式，最終實現優于5高斯的磁場探測精度;突破了雙層楔形防輻射窗設計，閉環控制穩像機構，極窄帶寬(0.011nm)濾光機構，定標及調焦機構設計，內部恒溫等關鍵技術，成功解決了對日觀測過程中目標溫度極高、空間輻射劇烈、衛星平臺抖動、內外溫差巨大等對磁場探測產生不利因素的干擾。

參與太陽硬X射線成像儀(簡稱HXI)研制方面，準直器與指向鏡攜帶了91組光柵對，成功突破了光柵層疊膠接、前后光柵遠近距離對準、準直器穩定性關鍵技術，在近1.2米的距離將光柵狹縫平移達到微米級，旋轉優于10″的精度實現對準，具備了光子透過率調制功能。除此之外，該載荷的太陽指向與形變監測光學測量系統，具備在軌高精度形變測量及太陽指向功能。

參與萊曼阿爾法太陽望遠鏡(簡稱LST)研制方面，在WST、SDI兩個關鍵焦面組件上首次采用大面陣CMOS探測器，突破其高動態，低噪聲關鍵技術，實現了高靈敏度對太陽的內日冕進行高空間、高分辨率的成像觀測及白光偏振度觀測，全天候監測太陽并對太陽耀斑和CME等活動現象進行觀測，對研究耀斑和日冕物質拋射的形成和演化，特別是研究日冕物質的拋射的早期形成和演化起著關鍵作用。

此次任務中，西安光機所成功研制了基于國產CPU的自主控制系統，提高了研究所的核心競爭力，也將相關載荷的電控系統的核心技術牢牢掌握在自己手中。參與“夸父逐日”，既是對西安光機所科技創新能力的再次檢驗，也是西安光機所“集中力量辦大事”科研組織模式作用發揮凝聚力量、促進協同的又一次例證。