太阳探测的未来竞争焦点

深蓝色的畅想

太阳探测的未来竞争焦点

在美欧成功实施了里程碑性质的PSP和Solar Orbiter以后，国际相关领域的探测热点聚焦到了太阳探测的最后一块空白——太阳极区的探测。

无论天基还是地基观测，当我们身处黄道面的时候，由于投影效应和临边昏暗效应等，我们对太阳极区的观测非常困难。这种困难相当于两个个头差不多的人看不见对方的头顶。目前人类尚未实现过对太阳极区的正面成像观测，Solar Orbiter虽然偏离了黄道面，但其偏离角度只有二十多度，即便任务末期计划提高到34度，两者的高度差也不足以看清另一个的头顶。

研究表明，太阳极区的磁场和流场在太阳活动周演化中起着至关重要的作用。完善这方面的观测数据，从而完成有关太阳活动周起源的“发电机模型”的最后一块观测拼图，有望为这一科学问题的研究带来重大突破。同时，起源于极区的高速太阳风，是构成日地空间环境联系的核心要素，目前人类对其起源机制和过程知之甚少。极区探测同样可为太阳活动的日地物理传播过程和行星际效应方面的研究带来巨大进展。

由于这些重大科学机遇，国际空间探测的下一个竞争热点必然是太阳极轨探测。目前，欧美的空间科学发展规划都提出了太阳极轨探测的设想。我国早在10年前的《月球与深空探测》规划中就提出了开展太阳极轨探测的项目建议。目前，我国在这方面预研处于和国际齐平乃至略微领先的地位，再考虑到美欧PSP和Solar Orbiter刚实施不久，中国具备了率先实施的绝佳机会，而项目一旦成功，必将使我国的空间太阳探测实现快速超车。同时，在太阳活动周起源、高速太阳风起源等重大科学问题研究中抢占先机。

国际空间太阳探测的另一个竞争热点是针对太阳活动的日地物理因果链监测。在黄道面（如能联合太阳极轨观测更佳）安放多颗卫星，实现对太阳-地球空间的全方位立体探测，力争理解日地空间这个超级复杂系统的行为和机理，一方面可以满足国家在日地空间环境监测预报方面的战略需求，另一方面为系外行星空间天气宜居性的研究提供观测和理论基础。我国也已经启动了与这方面有关的多个研究计划，处于国际竞争的第一集团，同样能为重大科学问题研究带来突破性进展。

至于太阳物理中有关太阳磁场本身性质、日冕加热等科学问题，相较于前述几个方面，属于更基础的科学问题。太阳磁场内禀性质研究，其实是太阳磁场测量历史中的一个世纪难题，攻克这个难题需要实施空间大口径太阳光学望远镜计划。而日冕加热问题，则需在此基础上发展新的观测理论和方法，比如突破日冕磁场测量的技术瓶颈。我国已在这方面开展一些新尝试，有可能带来一些惊喜。

得益于国力的大幅度提升，中国已经具备了在重大科学问题探索上投入的经济实力；而依靠国家探月和深空探测、载人航天等带来的硬实力提升，我国也已经具备了实施重大太阳探测任务的技术实力。时不我待，期待中国的太阳观测研究尽早步入世界之巅。