記者從中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院獲悉，我國“創(chuàng)新X”系列首發(fā)星——空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星第二批科學與技術(shù)成果近日發(fā)布。這批成果主要包括獲得我國首幅太陽過渡區(qū)圖像、探測到迄今最亮的伽馬射線暴、首次獲得全球磁場勘測圖等。
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46.5nm極紫外成像儀獲得我國首幅太陽過渡區(qū)圖像
46.5nm極紫外太陽成像儀（SUTRI）是國際首臺基于多層膜窄帶濾光技術(shù)的46.5nm太陽成像儀，用于探測50萬度左右的太陽過渡區(qū)（太陽色球與日冕之間的層次），由國家天文臺聯(lián)合北京大學、同濟大學、西安光學精密機械研究所和微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院共同研制。自2022年8月30日載荷開機以來已經(jīng)獲取了超過1.6TB的探測數(shù)據(jù)，成功實現(xiàn)了我國首次太陽過渡區(qū)探測。這也是人類近半個世紀來首次在46.5nm波段拍攝太陽的完整圖像。SUTRI拍攝的圖像清晰地顯示了過渡區(qū)網(wǎng)絡(luò)組織、活動區(qū)冕環(huán)系統(tǒng)、日珥和暗條、冕洞等結(jié)構(gòu)（如圖2），這些結(jié)構(gòu)的觀測特征表明，SUTRI拍攝的確實是從太陽低層大氣往日冕過渡的結(jié)構(gòu)，符合預期。SUTRI已探測到多個耀斑、噴流、日珥爆發(fā)和日冕物質(zhì)拋射事件（如圖3），表明其數(shù)據(jù)適合研究各種類型的太陽活動現(xiàn)象。此外，SUTRI還發(fā)現(xiàn)活動區(qū)普遍存在50萬度左右的、朝向太陽表面的物質(zhì)流動，這些流動在太陽大氣的物質(zhì)循環(huán)過程中占有重要地位。目前SUTRI一切功能正常，在軌測試和標定結(jié)束后，SUTRI觀測的科學數(shù)據(jù)將向國內(nèi)外太陽物理和空間天氣同行全部開放。
△圖1 “創(chuàng)新X”首發(fā)星——空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星（SATech-01）
△圖2 SUTRI在2022年9月29日觀測到的太陽活動圖（圖片由SUTRI科學團隊提供）
△圖3 SUTRI在2022年9月23日觀測到的一次太陽爆發(fā)事件（圖片由SUTRI科學團隊提供）
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高能爆發(fā)探索者（HEBS）捕獲到迄今為止最亮伽馬暴
由中科院高能物理研究所研制的高能爆發(fā)探索者（HEBS）于北京時間2022年10月9日21時17分，與我國慧眼衛(wèi)星和高海拔宇宙線觀測站同時探測到迄今最亮的伽馬射線暴（編號為GRB 221009A）。根據(jù)HEBS的精確測量結(jié)果，該伽馬暴比以往人類觀測到的最亮伽馬射線暴還亮10倍以上。由于該伽馬射線暴的亮度極高，國際上絕大部分探測設(shè)備均發(fā)生了嚴重的數(shù)據(jù)飽和丟失、脈沖堆積等儀器效應(yīng)，難以獲得精確測量結(jié)果。HEBS憑借創(chuàng)新的探測器設(shè)計以及新穎的高緯度觀測模式設(shè)置，探測器經(jīng)受住了高計數(shù)率的考驗，獲得了高時間分辨率的光變曲線，以及10千電子伏至5兆電子伏的寬能段能譜。HEBS極為寶貴的精確測量結(jié)果對于揭示伽馬射線暴的起源和輻射機制具有重要意義。
國家天文臺和上海技術(shù)物理研究所研制的EP探路者(7.270, -0.10, -1.36%)龍蝦眼X射線成像儀（LEIA）于10月12日也成功對這一伽馬射線暴開展了觀測，探測到了伽馬射線暴X射線余輝。這也是國際上首次用龍蝦眼型X射線望遠鏡探測到伽馬射線暴。
△圖4 高能爆發(fā)探索者（HEBS）發(fā)現(xiàn)并精確測量迄今最亮的伽馬射線暴，打破多項紀錄。
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國產(chǎn)量子磁力儀首次空間應(yīng)用并獲得全球磁場圖
由中國科學院國家空間科學中心和沈陽自動化研究所聯(lián)合研制的國產(chǎn)量子磁力儀（CPT）及伸展臂，可實現(xiàn)全球地磁矢量和標量高精度測量。2022年11月7日，多級套筒式無磁伸展臂順利展開，將各傳感器探頭伸出約4.35米距離，處于伸展臂頂端的CPT原子/量子磁力儀探頭、AMR磁阻磁力儀探頭、NST星敏感器獲取了有效探測數(shù)據(jù)，首次在軌驗證了磁場矢量和姿態(tài)一體化同步探測技術(shù)，磁測量噪聲峰峰值<0.1nT，實現(xiàn)了國產(chǎn)量子磁力儀的首次空間驗證與應(yīng)用。
△圖5 CPT磁測系統(tǒng)“多級套筒式無磁伸展臂”地面展開測試（圖片由沈自所、空間中心和衛(wèi)星團隊提供）
△圖6 量子磁力儀首張全球磁場勘測圖（圖片由空間中心太陽活動與空間天氣重點實驗室提供）
△圖7 NST星敏感器相對于衛(wèi)星本體的姿態(tài)數(shù)據(jù)（圖片由空間中心和中科新倫琴NST星敏團隊提供）
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空間載荷、平臺新技術(shù)成果豐富
由中國科學院長春光學精密機械與物理研究所空間新技術(shù)部研制的多功能一體化相機，首次采用基于共口徑多出瞳光學系統(tǒng)新體制，在軌實現(xiàn)集可見光、長波紅外、彩色微光于一體的空間光學遙感觀測。相機于2022年9月24日開機，成功取得首張170km×42km大幅寬地面遙感圖像（如圖8），探索了單臺相機即可同時實現(xiàn)多譜段多模態(tài)遙感成像的新模式，為我國未來高集成度一體化空間光學遙感載荷發(fā)展提供了技術(shù)儲備。
△圖8 多功能一體化相機對地寬幅遙感成像圖（圖片由長春光學精密機械與物理研究所提供）
由中國科學院半導體研究所、自動化研究所、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院及浙江大學航空航天學院空天信息技術(shù)研究所聯(lián)合研制的異構(gòu)多核智能處理單元也取得了首批成果。半導體所的低功耗邊緣計算型智能遙感視覺芯片，實現(xiàn)了遙感圖像的高速智能化目標檢測；自動化所的通用智能系統(tǒng)驗證了基于高速交換網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)多處理器模塊化、彈性化硬件架構(gòu)；浙江大學的國產(chǎn)AI系統(tǒng)裝載了細胞分割算法和飛機識別算法，數(shù)據(jù)結(jié)果與地面孿生系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致，在功耗10瓦條件下算力達到22Tops，驗證了國產(chǎn)AI器件的在軌智能圖像處理能力。
△圖9 邊緣計算型遙感視覺芯片檢測遙感目標示意圖（圖片由中科院半導體所提供）
中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新院的可展收式輻射器成功在軌實現(xiàn)首次應(yīng)用，輻射器執(zhí)行機構(gòu)已順利完成六十余次展開和收攏動作，連續(xù)五軌動態(tài)試驗結(jié)果（如圖10）表明環(huán)路熱管-可展收式輻射器集成系統(tǒng)在負載工作時段啟動性能良好，輻射器連續(xù)展開-收攏可實現(xiàn)散熱能力在軌大范圍調(diào)控。
△圖10 環(huán)路熱管-可展收式輻射器集成系統(tǒng)連續(xù)五軌智能熱控測試結(jié)果
國家空間科學中心研制的空間元器件輻射效應(yīng)試驗平臺載荷開機運行良好，搭載的元器件在測試期間均工作正常。
“科學與技術(shù)成果的涌現(xiàn)體現(xiàn)了我們對這顆衛(wèi)星‘創(chuàng)新X，創(chuàng)新無極限’的定位，開創(chuàng)了新技術(shù)眾籌模式的先河。”“力箭一號”工程副總師兼衛(wèi)星系統(tǒng)總師張永合說，“這些新載荷、新技術(shù)產(chǎn)品都是各參與方自主投入的，不少是從0到1的創(chuàng)新，通過試驗星將創(chuàng)新技術(shù)快速集成并飛行驗證，可以加快核心關(guān)鍵技術(shù)從基礎(chǔ)研究到在軌應(yīng)用的成果轉(zhuǎn)化。”
2022年7月27日12時12分，由中國科學院自主研制的迄今我國最大固體運載火箭“力箭一號”（ZK-1A）在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，采用“一箭六星”的方式，將“創(chuàng)新X”系列首發(fā)星——空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星等六顆衛(wèi)星送入預定軌道。2022年9月5日，空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星（SATech-01）發(fā)布了首批科學成果，包括龍蝦眼X射線成像儀（LEIA）的國際首幅寬視場X射線聚焦成像天圖，伽馬射線暴載荷（HEBS）的首個伽馬暴等。
作為我國“創(chuàng)新X”系列的首發(fā)星，未來一段時間，空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星搭載的幾種新型推進系統(tǒng)等載荷也將開展在軌試驗，衛(wèi)星上的四個科學載荷也已進入常規(guī)化觀測，陸續(xù)將會獲得更多科學和技術(shù)成果。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）
