还记得《流浪地球2》中的太阳风暴袭击月球基地吗?太阳耀斑是太阳风暴的起源之一,以往我国在耀斑镁离子特征紫外光谱优于0.1纳米精度的观测尚属空白。3月26日,“复旦一号(澜湄未来星)”发布最新科研成果,由复旦大学核科学与技术系(现代物理研究所)自主研制的对日紫外光谱仪,在轨运行一年多来,国内首次获取分辨率优于0.1纳米的镁离子紫外极光谱特征谱线,以及国内首张该谱线的全日面扫描图。

解放日报记者还从发布会上获悉,复旦大学已布局下一代太空基础设施新赛道——超低轨卫星的核心技术突破,近期将推出原理样机,预计今年底或明年初推出工程样机。

【观测精度达到0.07纳米】

根据国际空间环境服务中心的数据,有效的空间天气预警系统可以将电力系统故障的风险降低至多70%,显著减轻经济损失。

太阳风暴会对空间天气产生剧烈影响,但现有对太阳风暴的“预报”还做不到源头的预测。太阳风暴犹如地震波,传到地球需要一些时间,人们现在可以利用光速的时间差把太阳风暴爆发的信息传播出去,但还无法对其源头做真正的前瞻性预测。只有对太阳活动建模,对其规律有准确的认识,才有可能对太阳风暴从原理和根源上进行真正的预测。

美国的IRIS卫星曾在2013年进行过近紫外波段极光谱对日观测,但对于毫秒级太阳活动仍旧无法分辨。

太阳本身是一个由等离子体构成的火球,复旦大学核科学与技术系(现代物理研究所)提出了多项太阳等离子体诊断新方法,自主研制了对日紫外光谱仪,并进行了多项首创性的地面验证实验,“复旦一号”的观测光谱精度达到0.07纳米,响应速度最高为 10毫秒,相比国际“同行”的“拍照”速度快10倍甚至几十倍,可以捕捉更快的运动过程。

“复旦一号(澜湄未来星)”载荷总工程师、复旦大学核科学与技术系副教授杨洋介绍,此次对日紫外光谱仪收获颇丰,除了国内首次获取分辨率优于0.1纳米的镁离子紫外极光谱特征谱线,以及国内首张该谱线的全日面图像,还获取了毫秒级时间分辨率的谱线演化谱,并将这些作为新参量导入复旦大学自主研发的空间天气预测大模型,初步展现了电离层空间天气预测的能力。

【布局太空基础设施新赛道】

当前全球低轨卫星赛道被美国星链垄断,美国在轨卫星数量超11000颗,占全球份额70%以上,已形成先发壁垒。而超低轨卫星,将是下一代太空基础设施新赛道。

所谓超低轨卫星,是区别于传统低轨(350-2000公里),运行在150-300公里轨道高度的卫星,具备入轨易、离轨快、辐射小、无空间碎片的天然属性。超低轨卫星具有四大核心优势:对地观测分辨率可达0.1-0.5米,达到航空无人机级别,感知能力大幅提升;整体发射成本较传统低轨卫星降低90%,轨道辐照效应小,卫星器件成本更低;信号传输延迟低至5毫秒,接近光纤水平,通信速率较传统低轨提升10倍以上;属于全新未被垄断的轨道赛道,可突破现有美国星链的频轨资源封锁,构建差异化竞争力。

但超低轨卫星的核心痛点在于轨道阻力大,需要推进器持续提供动力维持轨道。为此,复旦大学很早就布局核心技术突破与产学研创新实践,去年还成立了一家企业“星箕动力”。

复旦大学核科学与技术系(现代物理研究所)党委书记赵强介绍,复旦大学自主研发的吸气式等离子体推进技术,是超低轨卫星的核心支撑技术,无需携带额外燃料,可直接从轨道稀薄大气中捕获氮、氧作为推进工质,达到推阻平衡,解决了超低轨空气阻力大的核心痛点,可实现卫星无限期轨道维持,卫星设计寿命目标2年以上,“近期将推出原理样机,预计今年底或明年初推出工程样机。”

原标题:《“复旦一号”发布新成果,填补我国对日紫外波段高精度镁离子特征光谱观测空白》

本文作者:解放日报 黄海华

题图来源:“复旦一号(澜湄未来星)”模型。黄海华 摄