“先进天基太阳天文台”科学目标相关问题研究

ASO-S (Advanced Space-based Solar Observatory), started officially to go into the engineering phases in the end of 2016, after two years' pre-study and another two years' intensive study. According to the current schedule, ASO-S, being the first Chinese solar satellite, will be launched into the orbit in 2021 or 2022, so as to catch up observing the solar activities during the rising phase of the 25th solar cycle. The scientific objectives of ASO-S can be written in abbreviation as 1M2B, i.e., on solar magnetic field, plus two most eruptive bursts on the Sun-- solar flares and coronal mass ejections, their origins and their matual relationships. There includes three payloads: Full disc vector magnetograph (FMG), Lyman-alpha solar telescope (LST), and Hard X-ray Imager (HXI). This applied project will focus on how the payloads realize the scientific objectives, and in particular, on following three main issues: the inversion method study of FMG into the vector magnetic field; the diagnostic study of Lyman-alpha line related to LST; the method study for reconstruction of hard X-ray sources. These method studies, together with hardware and software studies of ASO-S, will be an important part to let ASO-S be successful. The implementation of this project will guarantee the achievements gained at the first time of ASO-S availability in space. It is also an indispensable part for ASO-S to provide powerful means for the widespread users in the future.

“先进天基太阳天文台”（ASO-S)，经过之前若干年的预先研究和背景型号阶段强化研究，2016年底正式启动工程立项程序。按计划，ASO-S将于2021-2022年发射升空。作为我国第一颗太阳探测卫星，ASO-S科学目标简称“一磁两暴”，即同时观测太阳全日面矢量磁场、太阳耀斑非热辐射、日冕物质抛射的近日面传播，研究太阳磁场和太阳上两类最剧烈爆发现象--耀斑和日冕物质抛射之间的关系。为此，安排了三个有效载荷：全日面矢量磁象仪（FMG)、莱曼阿尔法望远镜(LST)、硬X射线成像仪(HXI)。本项目将从载荷观测如何实现科学目标角度出发，深入研究FMG磁场反演方法、LST工作谱线莱曼阿尔法线的形成与辐射转移诊断、HXI的多种成像重建方法、等。为ASO-S工程的顺利实施和ASO-S发射后第一时间获取成果保驾护航，并为广大的ASO-S用户提供必不可少的科学准备。

按照定义，一个科学卫星工程分为如下几个阶段：预先研究、背景型号、工程立项、方案设计、初样研制、正样研制、发射入轨、在轨运行等阶段。“先进天基太阳天文台（ASO-S）”是中科院空间科学先导专项于2017年底立项的我国第一颗综合性太阳探测卫星，工程总投资近10亿元人民币，计划于2022年发射。本联合基金项目是ASO-S卫星工程的配套，涵盖工程立项后的方案设计、初样研制、正样研制阶段与卫星工程有关的载荷底层科学问题和未来科学产出准备研究，其目标是为卫星上天后出成果服务，是科学卫星工程必不可少的环节，但又不属于卫星工程本身支持范畴，这是本项目意义所在。. 项目任务书主要包括4个方面研究内容：FMG磁场反演方法研究；LST工作谱线莱曼阿尔法辐射转移和谱线形成研究；HXI多种成像算法研究；ASO-S未来观测针对性研究。经过4年的实施，项目不仅按质按量完成了任务书设定的所有任务，而且远远超出任务书所规定的内容，做到了卫星发射前科学准备有关内容的全覆盖。重要结果包括：针对FMG完成了在一个谱线位置点、两个对称位置点和多个位置点的磁场反演方法研究，并开发出相应的软件以及构建了多个定标方法，以确保所得磁场的可靠性；针对LST完成了莱曼阿尔法谱线的系统性诊断，对未来LST日面和日冕观测结果的解读进行了大量模拟，完成了基于LST观测推求CME等物理参数的分析软件和特征数据库建设；针对HXI确定了6种基本成像算法，在大量模拟研究的基础上实现了HXI全部6个成像算法软件功能，构建了考虑多种因素的HXI模拟观测数据、耀斑特征数据库、以及将模拟结果用于HXI硬件改进；针对ASO-S总体科学目标，围绕太阳磁场、太阳耀斑和日冕物质抛射的形成和相互关联开展了卓有成效的研究，特别是关于ASO-S的观测新窗口莱曼阿尔法辐射特性方面完成了系列研究。项目累计发表101篇标注论文，其中SCI和EI论文82篇，有43篇论文在APJ上发表。项目所取得的结果，为下一阶段卫星发射（预期2022年下半年）和在轨运行后的科学产出及实现卫星科学目标奠定了坚实的基础。