为太阳做“天气预报”提供第一手数据，复旦大学发射师生共研卫星

9月24日，伴随着长征火箭公司的捷龙三号火箭，由复旦大学和上海航天空间技术有限公司联合研制的首颗卫星——"复旦一号（澜湄未来星）"，搭载着对日紫外光谱仪、毫米波大气湿度廓线探测仪等载荷也顺利升空。卫星采用上海航天空间技术有限公司自主开发并经过在轨验证的SASTX-50微纳卫星平台，将运行在500公里高的太阳同步轨道。

"复旦一号（澜湄未来星）"将成为学校为师生在太空新设的"实验平台"，完成在外空中观测、分析太阳紫外线光谱；提前预测空间天气对地球空间的影响；在太空中通过极端外部条件检测电子器件的"抗压"能力等一系列实验任务。同时，这也是复旦大学牵头的澜湄青年交流合作中心对六国青年携手共同开展科创活动的一次探索，未来复旦大学将联合航天八院，共同开展澜湄青年空间科研计划，支持澜湄六国青年依托复旦一号平台开展太阳观测、空间天气、气候水文等相关方面的研究，进一步加强高等教育合作与多边人文交流。

为太阳"天气预报"提供第一手数据

"复旦一号（澜湄未来星）"是一颗重约50公斤的小卫星，形状为长宽高各50cm的立方体。该卫星搭载两个载荷，其中，主载荷为"核科一号"对日探测光谱仪该载荷，由中国科学院院士、复旦大学教授马余刚指导，复旦大学核科学与技术系教授杨洋团队负责设计研发。

"光谱仪的‘目光’将‘锁定’太阳，观测和扫描太阳表面的紫外光谱，希望获取280nm波段太阳耀斑的精细光谱，这也是我国首次对该波段开展优于0.1nm精度的光谱观测。"杨洋介绍，"通过获取太阳耀斑不同位置的精细光谱，并验证和发展理论模型，是模拟和预测太阳爆发活动的必由之路。也为我国在太阳物理研究领域向深紫外观测领域的推进奠定基础。"

复旦大学核科学与技术系本身对基于地面实验室的太阳活动物理研究就有比较深的研究基础和技术积累，此次卫星上搭载的"核科一号载荷"就是基于复旦大学核科学与技术系在等离子体光谱测量和分析基础上主导研制的对日紫外光谱仪。

杨洋介绍称，人类的空间活动正日渐增加，而太阳辐射喷发的高能粒子对太空环境影响很大，甚至对地球气候、人类活动都会产生影响。因此，对太阳活动的研究越来越重要。耀斑是影响空间天气最重要的太阳活动之一，必须对耀斑环的辐射机制有深刻的理解，才可能通过建模实现对太阳活动的预测。而对太阳耀斑的高精度紫外光谱观测是理解太阳活动的最重要的途径之一，国内对耀斑进行优于0.1nm的280nm波段光谱线型观测目前尚属空白。

我国已发射的羲和号卫星、夸父一号卫星，采用分波段"拍照"的方式，已经对太阳开展了深入的观测。而此次"核科一号"载荷将开展280nm波段优于0.1nm精度的光谱线型观测，并通过对太阳表面的紫外波段逐点探测，分析紫外光谱，从而揭示日冕活动的底层动力学机制，其数据和研究成果将向全球公开，为建模预测太阳的"天气"提供第一手数据。

深厚的基础研究为进一步深空研究做准备

卫星搭载的"核科一号"对日探测光谱仪载荷上，还附载了复旦大学微电子学院研发的基于新材料的下一代二维芯片，通过在太空的极端环境中的检测来验证芯片的功效。卫星搭载的另一个载荷是大气观测载荷，主要用于空中和地面的多种水资源监测，可服务我国黄河、长江、珠江等水系及"一带一路"区域的水资源管理。而这些载荷与芯片都是来源于学校科研团队深厚的基础研究。

杨洋团队得以开展太阳表面紫外光谱研究的基础，是其长期的研究积累和创新发现。就在几年前，他们提出了一个全新的理论，即可以通过铁九价的磁场诱导跃迁原理，观测太阳某个特殊波长的光，从而获得日冕的磁场数值。相关论文发表在《天体物理》杂志上。

在过去几年，复旦大学核科学与技术物理系已经开展了太阳观测、空间天气等相关方面的研究，在极端条件下的原子物理、等离子体物理等领域进行基础性和创新性的科学研究，并通过地面实验室的实验论证，完成了对极紫外波段的研究。要开展紫外探测，则必须在深空领域开展，"一旦走通这条路，未来可以做更多的事"。

杨洋介绍称，深空探测是目前国际上竞争激烈的尖端研究领域，其中对于太阳的深空探测研究往往分三个阶段，首先是基于可见光多波段成像为主的观测；第二阶段是一方面拓展其他波段的成像观测，一方面逐渐提高光谱分辨率，获得线型信息从而得到更为丰富的物理信息。第三阶段是开展短波光子，如EUV，X射线的极高精度光谱的线型信息的探测，从而得以充分研究最为热点的日冕物理。他说："我国目前处于第二阶段，此次研制紫外光谱仪，也是因为我们希望尽早往深处走，未来能够成为恒星数据的供应者。"杨洋说，未来条件成熟时，也希望拓展其他恒星的研究。

一颗卫星背后的跨学科、跨行业和跨国合作

"如果不是这颗卫星的研发，大概我们很难想象打破专业、打破行业的壁垒，我们可以做的事情有那么多。"杨洋告诉记者。

卫星上的载荷本身都是学校不同专业的师生共同完成，就以核科学与技术系的紫外线光谱仪原本可以是重量上吨的"大件"，把它"压缩"成一个笔记本电脑大小的载荷，并且还要满足光谱仪观测的高精度要求和空间环境以及发射环境恶劣性，需要引入许多新技术和方案，而最终由老师带领学生来共同完成。

同时，"复旦一号（澜湄未来星）"也是一次跨国的科技合作项目。

空间天气作为太阳活动对地球空间环境影响的直接反映，对地球上的通信系统、导航定位、电力网、航空飞行及卫星运营等高技术领域的影响日益显著。尤其是在经济快速发展的澜沧江-湄公河区域（澜湄地区），许多地区对自然条件变化尤为敏感，严重的空间天气事件不仅威胁正蓬勃发展的经济活动，还可能严重影响农业生产力、水资源管理和公共安全。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，而对于未来的空间站发展就有更大的意义。

鉴于此，澜湄成员国空间天气联合科学研究项目被赋予了至关重要的角色。该项目就将依托"复旦一号（澜湄未来星）"合作项目开展科学研究，通过跨国界的协同努力，建立一个综合的空间天气监测、预测和应对体系。

据悉，卫星研制和应用情况已于今年7月复旦大学在泰国普吉举办的澜湄区域治理青年创新设计大赛（YICMG）上向六国青年进行了展示，并启动跨国科研团队的招募工作。

2015年以来，复旦大学主动对接国家战略，投身于与澜湄流域高校的智力合作行动，并于2019年联合澜湄六国代表性高校，柬埔寨金边皇家大学、青海大学、广西财经学院、老挝国立大学、缅甸仰光大学、泰国宋卡王子大学和越南河内国立人文社科大学共同成立了澜湄青年交流合作中心，希望能够促进澜湄流域六国青年的交流、合作与共同发展。卫星发射并完成部署后，也将为澜湄地区高校的青年学生开展科研活动提供支持。

　　作者：姜澎

文：姜澎 图：受访方供图 编辑：吴金娇 责任编辑：樊丽萍

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