科技日報記者 金鳳
中國首顆綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”自2022年10月9日發(fā)射入軌一個多月以來，三大載荷之一的“硬X射線成像儀”開展了各項在軌測試和定標(biāo)工作。11月22日，記者從中國科學(xué)院紫金山天文臺獲悉，“夸父一號”衛(wèi)星載荷“硬X射線成像儀”（HXI）首張科學(xué)圖像21日下午在該臺發(fā)布。
(相關(guān)資料圖)
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“夸父一號”衛(wèi)星HXI載荷對太陽耀斑的兩能段硬X射線成像（25-30和30-35 keV，等值線）疊加在SDO衛(wèi)星AIA 1700 ? 圖像背景上。中國科學(xué)院紫金山天文臺供圖
此次發(fā)布的HXI首圖是對2022年11月11日01時（世界時）爆發(fā)的一個M級太陽耀斑的成像，當(dāng)時HXI開機僅20天。
“夸父一號”衛(wèi)星工程首席科學(xué)家甘為群介紹，經(jīng)過多方比對并經(jīng)后續(xù)觀測反復(fù)確認，這是我國首次獲得太陽硬X射線圖像，也是當(dāng)下國際上地球視角唯一的太陽硬X射線像，其圖像質(zhì)量達到了國際先進水平。硬X射線成像原理與普通光學(xué)成像不同，除了精密的“光學(xué)系統(tǒng)”，還需要后端的成像算法等一系列的處理。
HXI載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家蘇楊表示，科研團隊通過對比11月11日爆發(fā)的“雙十一”系列耀斑的HXI數(shù)據(jù)和太陽動力學(xué)天文臺（SDO）上的太陽大氣成像儀（AIA）圖像，表明HXI各項功能指標(biāo)達到預(yù)期目標(biāo)，準(zhǔn)直器性能、對齊精度、指向鏡數(shù)據(jù)、探測器性能、成像算法、修正算法、能量定標(biāo)算法均達到理想的效果。更難得的是，在準(zhǔn)直器前后1.2米距離上最難對齊的36微米節(jié)距光柵子準(zhǔn)直器（最高分辨率達到3.2角秒）在成像中也表現(xiàn)突出。這說明在尚未進行光柵定標(biāo)的情況下成像的優(yōu)越性能已經(jīng)超過HXI團隊的預(yù)期，未來在進行詳細的光柵子準(zhǔn)直器定標(biāo)后預(yù)計會達到更好的成像質(zhì)量。
作為“夸父一號”衛(wèi)星三大載荷之一的HXI，由中國科學(xué)院紫金山天文臺牽頭負責(zé)研制，承擔(dān)著“一磁兩暴”中觀測太陽耀斑非熱輻射的任務(wù)。
HXI由3臺結(jié)構(gòu)上獨立的單機組成：準(zhǔn)直器、量能器以及電控箱，它們相當(dāng)于相機中的鏡頭、CCD和控制系統(tǒng)。
當(dāng)X射線照射HXI準(zhǔn)直器時，一部分光子透過金屬鎢光柵間的狹縫進入探測器，一部分光子由于光柵的阻擋而無法被探測器探測到。隨著光子入射方向的改變, 它們在探測器上的透過率將會發(fā)生變化，并且呈現(xiàn)周期性的三角波函數(shù)。
為了獲得太陽源區(qū)的硬X射線圖像，HXI使用了多達91個子準(zhǔn)直器，它們具有不同的節(jié)距和角度組合。科研人員通過綜合解讀每個探測器的計數(shù)，利用它們之間的相互關(guān)系來獲得圖像。
HXI探測器就像一只高科技復(fù)眼，其中不同節(jié)距不同擺放角的光柵就好比許多大小迥異的鏡筒，各司其職，有的擅長看大輪廓，有的擅長看小細節(jié)，把它們都綜合起來，就是一組強大的觀測陣列。
作為中國首顆綜合性太陽探測衛(wèi)星，“夸父一號”衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)瞄準(zhǔn)“一磁兩暴”，即同時觀測太陽磁場及太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象―耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關(guān)聯(lián)，同時為空間天氣預(yù)報提供支持。
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