“先进天基太阳天文台”卫星任务概况

■黄宇 邓蕾 熊薇明 甘为群

(1 中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文院重点实验室 2 中国科学院微小卫星创新研究院 3 中国科学院国家空间科学中心)

1 项目背景

2 卫星科学目标与任务

3 ASO-S卫星工程方案

卫星系统

运载火箭系统

地观测太阳，只有在每年5 至8 月卫星会短时间进入地球阴影，最长不过18min。

发射场系统和测控系统

ASO-S 卫星在酒泉卫星发射中心发射，主要完成卫星发射的适应性改造及卫星与火箭的发射技术保障任务；测控工作由西安卫星测控中心负责，主要完成火箭发射阶段外测、遥测、安控等任务，完成卫星发射及在轨运行期间对卫星的跟踪测轨、遥测、遥控等任务。

地面支撑系统

地面支撑系统由中国科学院国家空间科学中心负责研制，其中科学数据地面接收由中国科学院遥感与数字地球研究所负责。系统的主要任务是实施卫星和有效载荷在轨运行管理及状态监视，完成科学数据的接收、预处理以及数据产品的管理与归档服务。

科学应用系统

科学应用系统由中国科学院紫金山天文台负责研制[6]。主要负责卫星观测计划的制定，对每天观测的科学观测数据进行管理并生产为高级数据产品，研制数据生产和数据分析软件，为科学用户提供数据产品、数据分析软件以及用户手册。卫星上3 个载荷每天观测到的大约500GB 数据经过处理后连同数据分析软件将通过科学应用系统和地面支撑系统对全球太阳物理及相关领域研究者开放，实行数据共享政策，共同实现ASO-S 卫星的科学目标。

4 有效载荷配置

为实现“一磁两暴”的科学目标，ASO-S 卫星配备了3 台有效载荷：全日面矢量磁像仪[7-8]，用来观测太阳全日面矢量磁场，其主要特点是纵向磁场测量的灵敏度可以达到5Gs 和全日面矢量磁场的时间分辨率可达40s；莱曼阿尔法太阳望远镜[9-11]，主要用来观测日冕物质抛射的形成和近日冕传播，其可以从日心到2.5 个太阳半径同时在莱曼阿尔法谱线波段和白光连续谱波段进行成像；硬X 射线成像仪[12-13]，主要用来观测太阳耀斑的非热辐射形态及能谱特征，其成像原理是基于傅里叶变换间接成像。

全日面矢量磁像仪

FMG 载荷对太阳磁场的测量主要是基于塞曼效应，选择采用了Fe I 532.42nm 磁敏谱线进行磁场测量。FMG 载荷偏振光学系统由7 级双折射滤光器和液晶调制型偏振分析器组成。

FMG 载荷的主要技术指标：

1）口径：140mm；

2）视场：34′（全日面）；

3）空间分辨率：优于1.5；

4）观测谱线：Fe I 532.42nm；

5）滤光器波长稳定度：优于0.002nm；

6）时间分辨率：常规观测模式生成单幅磁图的时间为30s，生成矢量磁图的时间为2min；快速模式生成单幅磁图的时间为8s，生成矢量磁图的时间为40s。

7）磁场灵敏度：常规模式下，纵向磁场测量灵敏度15Gs，横向磁场测量灵敏度270Gs。深积分模式（18min），FMG 测量灵敏度可达纵向磁场5Gs、横向磁场150Gs。

莱曼阿尔法太阳望远镜

LST 由莱曼阿尔法日冕仪（SCI）、莱曼阿尔法全日面成像仪（SDI）和白光太阳望远镜（WST）组成，将集中在对“两暴”的观测，尤其是对日冕物质抛射（CME）的观测。LST将首次实现莱曼阿尔法波段和白光波段的全日面和内日冕成像观测。即在莱曼阿尔法紫外波段（Lyα121.6±10nm）和白光波段（360±1nm）对全日面，在莱曼阿尔法（Lyα121.6±10nm）和白光波段（720±20nm）对内日冕进行高时间、高空间分辨率的成像观测，全天候监视太阳并对太阳耀斑和CME 等活动现象进行观测，以研究耀斑和日冕物质抛射的形成和演化，特别是研究日冕物质抛射的早期形成和演化。

LST 载荷主要技术指标：

1）莱曼阿尔法日冕仪（SCI）

A.视场：1.1～ 2.5 R；

B.观测波段：121.6±3nm，700±20nm；

C.空间分辨率：优于4.8；

D.杂散光抑制要求：1×10-6B @1.1R～5×10-8B @2.5R （可见光波段）。

2）全日面成像仪（SDI）

A.视场：≥38.4′（全日面）；

B.观测波段：121.6±3nm；

C.空间分辨率：优于1.2。

3）白光太阳望远镜（WST）

A.视场：≥38.4′（全日面）；

B.观测波段：360±1nm；

C.空间分辨率：优于1.2。

硬X 射线成像仪

HXI 主要是对30keV 至200keV 的高能辐射进行高能量分辨和高时间分辨的成像观测。在三轴稳定的ASO-S 卫星平台上，HXI 对太阳硬X 射线进行调制测量，并能够根据X 射线流量情况判断太阳爆发活动自动切换时间分辨率进行记录。HXI 采用了阵列空间调制的傅里叶变换合成成像的工作原理，最细光栅节距为36μm，其中缝宽18μm。HXI 载荷的傅里叶分量相较于国际空间调制成像同类设备有大幅提高。

HXI 载荷的主要技术指标：

1）观测视场：40′（全日面）；

2）观测能段：30～200keV；

3）能连分辨率：27%@32keV；

4）时间分辨率：优于0.5s；

5）空间分辨率：优于6。

5 结束语

ASO-S 卫星预期经过4～6 个月的在轨调试阶段，将交付用户进入正常工作模式。ASO-S 卫星设计寿命不少于4 年，可完整覆盖太阳活动第25 周峰年。为了取得预期的成果，ASO-S 科学团队正在极力争取各方的支持，努力为国内外太阳物理学家围绕ASO-S 数据开展太阳物理前沿研究提供优质的平台，包括与2021 年10 月发射的我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”[14]的紧密合作，期待“早出成果，多出成果，出大成果”。