中國首顆太陽探測衛星“羲和號”科學與應用系統總設計師李川——
拆解藏在太陽光芒裡的謎題(弘揚科學家精神)
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517公裡高空,太陽同步軌道上,“羲和號”滿載著人類對太陽的好奇心,每96分鐘繞地球飛行一圈,一天15次與太陽“赴約”。在每次碰面的30分鐘裡,它調整姿態對准太陽,將光球層黑子的緩慢脈動、色球層耀斑的驟然噴發以及細微的光譜波動記錄下來。
太空傳回的觀測數據,流入南京大學太陽科學數據中心——這裡是“羲和號”科學與應用系統的地面“大本營”。從項目論証到在軌追日的多年中,一群坐得住冷板凳的科研人,一點點拆解著藏在太陽光芒裡的謎題。南京大學天文與空間科學學院教授、“羲和號”科學與應用系統總設計師李川,在這條追光逐日、探索未知的道路上,走了近20年。
“聽從內心的選擇”
2014年的一天,正在南京大學任教的李川,被中國科學院院士、自己的博士生導師方成叫去辦公室:“想不想做一顆探測太陽的衛星?”李川沒有立即回答。許多年后他回憶,這句話成了他人生的轉折點。
1981年,李川出生在山東淄博一個普通家庭,從小對星空充滿好奇。本科畢業后,他考入南京大學天文學系(現天文與空間科學學院),碩博連讀,后加入“太陽課題組”。
在天文學界,太陽研究不算熱門賽道,但李川始終認定它有著不可替代的研究價值。李川介紹,太陽是離地球最近的一顆恆星,在太陽上發生的爆發活動,也可能在其他遙遠的天體上發生。人類對太陽的物理過程越了解,對宇宙的認識就越深刻。
2008年博士畢業,李川赴歐洲從事博士后研究,方向是太陽爆發與高能粒子。李川發現,在地面上觀測太陽,躲不開大氣和雲層等干擾,歐美早已發射多顆太陽衛星和深空探測器,開啟了空間探日﹔而我國沒有自己的太陽探測衛星,中國學者拿不到一手原始數據,只能用國外衛星的公開數據做跟進研究。
導師方成鼓勵他,李川卻憂心忡忡,“用別人的數據發論文,成就感差了一點﹔如果轉而研究衛星,就要先放下目前手上的研究,另辟新路,萬一失敗了,就什麼都沒有了。”
“國家總得有自己的太陽探測衛星。”李川告訴自己,“這一次就聽從內心的選擇,哪怕失敗了也沒關系。”
“沒成果,但一切都值得”
要研制衛星,首先要明確科學目標。作為探路者,“羲和號”的核心功能是對太陽Hα光譜進行探測。這是太陽可見光裡最重要的譜線之一,能幫助人類探測低層大氣,了解太陽活動源區的物理過程。
但Hα光譜波段極窄,常規拍照成像會讓信號淹沒在背景光譜裡無法分辨。李川說,“羲和號”的核心創新點,就是採用“CT掃描”思路,分層掃描出內部結構。
南京大學牽頭論証的核心載荷“太陽Hα成像光譜儀”基本原理是:讓太陽光先穿過9微米寬的狹縫,再通過每毫米刻線1900對的光柵展開光譜,把光譜看得更清晰。
這套設計,相當於把十幾米高的“太陽塔”(塔式太陽望遠鏡)硬生生塞進70厘米見方的科學載荷,難度遠超想象。課題組四處對接科研院所研制,先后兩次合作都因技術門檻過高、適配性不足宣告失敗。
2018年,課題組和中國科學院長春光學精密機械與物理研究所達成合作,衛星載荷的研制落地。2019年6月,經過論証,“羲和號”獲得國家航天局批復立項,由南京大學、中國航天八院、長春光機所等單位聯合攻關。“這是值得紀念的日子!”李川說,“5年沒論文、沒成果,但一切都值得。”
發射定在2021年底前,時間極緊。研發團隊直接跳過初樣環節,從原理樣機一步跨到正樣研制。李川帶著團隊開啟“魔鬼節奏”:每周至少一次飛到合作單位對接,幾乎天天在線開會,連軸轉啃下了所有難題。
2021年10月14日,“羲和號”發射升空,我國正式步入空間探日時代。站在發射場,李川鬆了一口氣。但真正的考驗才剛開始。
隨著衛星入軌、初光觀測數據傳回,李川的心情從興奮變得低落:空間分辨率沒有達到預期。兩家工程單位都拍著胸脯保証,產品絕無問題。那麼最大可能是發射時的震動,讓某個活動件產生了位移。
光譜儀上共有5個活動件,只能挨個嘗試。李川將調節意見交給兩家單位,由他們發指令給衛星,衛星飛過中國上空時,微調一次。然而一連8個月毫無進展。“這是我科研生涯中最絕望的時候,但我不能放棄。”李川帶領團隊繼續堅守,部件一個一個調試沒效果,那就幾個一組聯調。
2022年8月3日,在“羲和號”入軌近10個月后,根據它傳回數據繪制出的畫面質量,光譜分辨度、時間分辨度等均達到最佳水平。那一刻,李川百感交集。
“抱著鍥而不舍和樂觀主義的精神”
“羲和號”設計壽命是3年,如今已超期在崗。這幾年,李川團隊的工作,就是每兩個月指揮衛星在軌定標,進行數據處理后發布給全世界。“我們分享到網站的太陽圖片、剪輯的科普視頻,不是衛星直接拍攝的。原始數據就像底片,得‘校准’和‘調色’,才能變成好看的太陽圖像。”李川說。
處理衛星數據的工序,也是李川培養學生的過程。他的學生中先后有11人參與了衛星研發工作,有人迷上了太陽研究,有人成長為獨當一面的數據處理專家。
5年間,團隊交出了答卷。“我們首次精確刻畫了太陽大氣自轉的三維圖像。”李川說,此前普遍認為,太陽內層大氣轉得快、外層大氣轉得慢,觀測數據推翻了這個結論:太陽磁場“拽”著外層大氣跑,所以轉動更快。截至目前,已有16個國家的科研團隊下載使用“羲和號”的數據,顯著提升了我國在太陽物理領域的國際影響力。
追日的腳步不停歇。就在“羲和號”發射的前一天,“羲和二號”的第一場論証會已經開在了發射現場。2025年12月,“羲和二號”立項時,團隊已擴大至30人。
李川常常告訴學生:“當年我們是追著別人跑,現在輪到我們領著大伙往前走了。抱著鍥而不舍和樂觀主義的精神,我們一定會走得更遠。”
記者手記
追光逐日 勇攀科技高峰
從“用別人的數據”到“領著大伙往前走”,“羲和號”追光逐日。這不僅是從無到有的突破,更是科學家砥礪奮進的寫照。
勇攀科技高峰,需要甘坐冷板凳的定力。是做跟隨研究,還是搞原始創新?李川選擇了更難的路。正是這種不計個人得失、鍥而不舍的堅守,換來了一次次絕境中的突破。
勇攀科技高峰,需要敢闖無人區的魄力。“羲和號”的創新研發沒有現成經驗可循。傳統成像模式不管用,就創新為“CT掃描”﹔合作失敗,就另起爐灶……突破性成果從不屬於循規蹈矩者,而是屬於敢闖敢試、勇於創新的人。
勇攀科技高峰,還需要薪火相傳的接力。從“羲和號”到“羲和二號”——一項事業行穩致遠,是科學家精神的代代傳承。科研創新,需要一代人站在上一代人的肩膀上,望向更遠的星辰大海。
建設科技強國,需要更多像李川這樣的堅守者,在更多領域實現從追趕到引領的跨越。
《 人民日報 》( 2026年07月28日 06 版)
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