“夸父一号”卫星示意图。
■本报记者 沈春蕾
“这一刻，我们等了近50年！”
10月9日，我国自主研制的先进天基太阳天文台（ASO-S）卫星发射成功，并顺利进入太阳同步轨道。卫星首席科学家、中科院紫金山天文台（以下简称紫金山天文台）研究员甘为群在酒泉卫星发射中心见证了这一激动人心的历史时刻。
ASO-S有一个好听的名字——“夸父一号”。“夸父逐日，无论是远古还是现代，我们探索太阳的脚步从未停歇。”甘为群在接受《中国科学报》采访时如是说。
早在20世纪70年代，我国科学家就开始尝试制造第一颗太阳观测卫星。经过几代科学家的努力，ASO-S于2017年正式立项。
“‘夸父一号’是科学卫星，搭载了3台有效载荷，分别是观测太阳磁场的全日面矢量磁像仪（FMG）、观测太阳耀斑的硬X射线成像仪（HXI）、观测日冕物质抛射的莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）。”甘为群指出，“3台载荷的研制可谓群雄献技，不仅实现了我国太阳卫星探测多项零的突破，还克服了很多常人难以想象的困难。”
从零开始的研究摸索
“在国内，我们第一次研制这么高分辨率的硬X射线成像设备，并做到了跟国际最高水平相近。”HXI载荷数据科学家、紫金山天文台研究员苏杨说。
“这台载荷首次实现了莱曼阿尔法波段从日面到近日冕同时观测。”LST载荷数据科学家、紫金山天文台研究员封莉告诉《中国科学报》，“我们不仅参考了大量文献，还组织了多项国际交流合作。它备受国际科研同行关注。”
在“夸父一号”科学应用系统数据分析中心网站主页下方有几张太阳照片，并配有一段文字：“此处显示的今日太阳图片来自NASA/SDO（美国宇航局太阳动力学观测台），它们将被ASO-S观测图像代替。”
“在4~6个月调试后，‘夸父一号’每天将产生大约500GB的科学探测数据。这些数据经加工后将面向全球用户公开共享，我们对太阳的研究也将不再完全依靠国外数据。”苏杨自豪地告诉《中国科学报》。
“当前，我国太阳物理研究论文总数已居世界第二位，但这些论文所使用的研究数据大多来自国外卫星，缺少自己的原创性贡献。”甘为群表示，“‘夸父一号’不仅可以让我们拥有第一手太阳研究数据，也将为国际天文学研究贡献中国力量。”
这样的底气背后是科研人员从零开始的研究摸索。
比如，HXI载荷的主要科学目标是在约30keV~200keV能量段，对太阳耀斑的高能辐射进行能谱和成像观测。为实现这一目标，来自紫金山天文台的HXI载荷主任设计师张哲带领研制团队，先后克服了各种不利因素。
“最初，我们希望利用合作单位的平台，对HXI准直器飞行件全部91对光栅的X射线角度调制响应曲线进行详细标定和测量，但测试结果不尽如人意。”张哲告诉《中国科学报》，“后来，我们自行设计并搭建了25米X射线束流测试平台。由于场地周围一片荒芜，吃饭睡觉都是就地解决。”
最终，HXI载荷研制团队完成了载荷正样飞行件束流试验和分系统桌面联试两项重要测试任务，测试结果与理论预期一致。
科学驱动工程实现
“夸父一号”为什么是太阳天文台？这个问题甘为群被问到过很多次。他的回答是，“因为‘夸父一号’搭载了3台载荷共5台望远镜。如果只有单台载荷，就不能称其为太阳天文台了。”
“空间科学任务具有很强的科学探索性，核心特点是科学驱动，有效载荷是科学卫星获取科学数据和实现科学目标的关键。”甘为群解释，“这也是为什么每台载荷都需要配备科学家和工程师的原因。科学家提出科学目标，工程师通过技术手段来实现。”
他指出，为保障科学目标的顺利实现，需要在探测原理、方法和技术上实现重大创新和突破。
“载荷主任设计师的角色介于科学家和工程师之间。”中科院国家天文台南京天文光学技术研究所（以下简称南京天光所）研究员章海鹰是FMG载荷的主任设计师，他告诉《中国科学报》，“科学家有很多想法，但工程实现有时还达不到，这就需要开展有效沟通，促成双方都满意的方案。”
FMG载荷主要参研单位除了南京天光所外，还包括中科院国家天文台、中科院西安光学精密机械研究所（以下简称西安光机所），并得到了7家外协单位的支持。
“在与不同科学家打交道的过程中，有很多从事工程工作的技术人员获得了科学家的高度认可。”章海鹰举了一个例子，南京天光所有一位已经退休的高级实验师依然奋斗在一线，因在天文仪器研制调试方面表现出色，得到了中科院院士、国家天文台研究员艾国祥的称赞。
她叫倪厚坤，在这个岗位上已经干了整整50年。面对科学家提出的各种问题，她总是不畏艰难、不断改进，给出满意的解决方案，用实际行动诠释了工匠精神。
“我国打造太阳观测卫星的想法最早可以追溯到20世纪70年代，之后不断尝试，直到2011年中科院启动空间科学先导专项，ASO-S才得以走上正轨，并经历了空间科学卫星项目的一套标准程序。”甘为群表示，“在空间探测领域，科学驱动工程实现并不是一件容易的事，当我们认准目标努力前行时，还需要坚持到底的信念，以及科学家与工程师的通力合作。”
千里接力运送载荷
当“夸父一号”卫星载荷紧张的研制测试工作遇到新冠肺炎疫情时，研制团队是如何应对的？
LST载荷的主要参研单位包括中科院长春光学精密机械与物理研究所（以下简称长春光机所）、西安光机所和紫金山天文台。今年年初，当西安光机所准备将LST载荷的相关组件交付给长春光机所时，两地先后出现了疫情。
“西安光机所运送人员将LST载荷的组件和交接单送至高速路口，我们上前接收并确认，将交接单留在原地。”特殊情况下的特殊交接，让LST载荷主任设计师、长春光机所研究员陈波印象颇深。
陈波告诉《中国科学报》：“今年3月初，我们先在所里封闭调试了整整45天。4月末，我们派出专车专人将LST载荷从长春运送到位于上海的中科院微小卫星创新研究院，在上海参加卫星总体试验。”
封闭测试期间，为了完成试验及定标工作，需要在所区不同实验楼之间搬运近1.5吨装在真空包装罐里的载荷。在搬运工人无法到位的情况下，团队成员自己动手搬运，通过一次次考验，顺利完成了力学、热真空和工作波段定标工作。
陈波说，去上海参加卫星总体试验人员，在吉林省内不能下车；出了吉林省后，除了去厕所外，一路吃住都在七座的商务车上。“他们在狭小的空间度过了28小时，准时到达上海。”
4月，“夸父一号”载荷装星工作迫在眉睫，一刻都不能耽误。位于北京、西安、长春、南京等地的载荷研制团队纷纷逆行上海，千里接力运送载荷。
吃住在厂房、工作在厂房、奋斗在厂房……这群逆行者用实际行动确保了“夸父一号”载荷装星工作顺利进行，也确保了卫星发射任务成功完成。
“‘夸父一号’卫星载荷的研制不仅历练了一支年轻队伍，还培养了一批储备人才。”来自紫金山天文台的“夸父一号”科学应用系统副总师黄宇告诉《中国科学报》，“在‘夸父一号’部分探测器的组件研制上，我们敢于自主攻关，彰显了青年科研人员的担当。”
