随着空间活动持续增加、关键基础设施对安全稳定运行的要求提高,太阳爆发引发的空间天气风险正成为国际社会关注的前沿议题。耀斑、日冕物质抛射等太阳活动可触发地磁扰动,进而影响卫星运行、导航通信、航空飞行及电网安全。如何更早识别太阳侧面与背侧活动、提升预警提前量,是当前空间天气监测体系需要解决的现实问题。 从观测条件看,传统太阳观测多布局地球附近或沿日地连线方向——观测视角与地球相近——难以在事件早期获得“侧向信息”,对爆发的三维结构、传播路径及地球指向性判断存在局限。羲和二号选择日地L5位置,关键在于其几何与轨道优势:L5与地球、太阳近似构成稳定的等边三角形,探测器可尾随地球绕日运行,从侧后方持续观测太阳活动。对地球而言,太阳自转会在数日后将该区域转至正对地球的可见面,因此L5观测有望提供更早的观测窗口,为监测预警争取关键时间。 项目启动会信息显示,羲和二号预计发射后约800天抵达日地L5,设计寿命7年。长期驻留的价值不仅在于“更早看到”,也在于“更完整地看到”。从L5可对地球难以直接观测的太阳侧后方约60度区域开展持续成像与测量;同时结合地球视角及其他在轨观测数据,有望实现对太阳磁场演化、能量积累与释放过程的三维刻画,推动建立更完整的太阳爆发三维物理模型。这将直接服务空间天气预警预报:在识别潜在地球指向性抛射、评估传播速度与影响强度上,预报的精度与时效性有望明显提升。 工程载荷配置体现“遥感探测与原位测量并重”的思路。按计划,羲和二号将搭载光谱磁场望远镜、极紫外成像仪、日冕—日球层成像包、高能太阳望远镜及原位测量包等设备,覆盖太阳磁场、日冕结构、日球层传播及空间粒子环境等关键要素。一方面,通过高分辨率遥感手段跟踪爆发源区磁场与等离子体结构变化;另一方面,通过原位测量获取太阳风、行星际磁场与空间粒子等局地数据,形成“起源—传播—环境响应”的链条式观测,为机理研究与预报模型提供可验证的数据基础。 实现上述目标,工程技术挑战同样不小。首先是深空距离带来的测控与自主运行要求:日地L5距离地球约1.5亿公里,单向通信时延超过8分钟,轨控制与姿态调整需要更高可靠性和更强自主能力。其次是长期在轨稳定性与载荷协同:五类科学载荷结构复杂、运行周期长,抵达后需尽快进入稳定工作状态,而深空任务难以维修更换,地面研制阶段必须通过全流程模拟、极端环境验证与系统级联调,尽可能识别并降低在轨风险。第三是精密观测对平台扰动控制的高要求。有关信息显示,羲和二号将在既有技术基础上优化磁浮控制卫星平台,降低驱动系统对科学仪器的微扰,为高指向精度、高稳定度观测提供支撑;同时,日冕仪杂散光抑制等关键技术也在前期预研中持续推进。 从更宏观层面看,羲和二号工程的影响主要体现在三上:其一,推动我国在太阳物理与空间天气领域形成更系统的观测链条与模型体系,提升基础研究能力;其二,为卫星通信导航、电力系统、航空航天等领域提供更可靠的风险预警与应急响应时间,增强关键基础设施韧性;其三,通过在日地L5长期部署探测器,拓展深空探测工程能力边界,带动相关器件、测控与数据处理技术发展,并为后续更复杂的深空科学任务积累工程经验。 对策层面,业内普遍认为应同步推进“观测—模型—业务化”的闭环建设:在任务研制阶段强化可靠性工程与地面全要素验证;在数据应用阶段推进多源观测融合与同化建模,打通从科学数据到预警产品的链路;在运行管理阶段建立长期稳定的在轨标定与载荷健康管理机制,确保7年寿命周期内持续输出高质量数据。同时,加强与国内外现有观测系统的协同,有助于提高事件识别与预报结论的稳健性。 展望未来,若按计划于2028年至2029年发射并实现稳定驻留,羲和二号将把太阳观测从“正面注视”拓展到“侧向立体”,在太阳爆发机理研究与空间天气预警能力上实现重要提升,并为构建更完善的空间环境监测体系提供关键支点。
羲和二号的筹划与实施,标志着我国太阳探测从近地轨道向深空迈出关键一步;首次在日地L5长期部署探测器,将在国际太阳立体观测体系中补上重要一环,并为认识太阳、应对空间天气风险提供新的观测视角。面对约1.5亿公里距离带来的通信、控制与长期可靠性挑战,对应的团队正围绕关键技术与工程验证加紧准备,为任务实施奠定基础。