◎本報記者 金 鳳

來源：科技日報

自2022年10月9日發射入軌一個多月以來，中國首顆綜合性太陽探測衛星“夸父一號”三大載荷之一的硬X射線成像儀（HXI）開展了各項在軌測試和定標工作。科技日報記者獲悉，中國科學院紫金山天文臺11月21日發佈了HXI首張科學圖像。此次發佈的HXI首圖是對2022年11月11日01時（世界時）爆發的一個M級太陽耀斑的成像，當時HXI開機僅20天。

“夸父一號”衛星工程首席科學家甘爲羣介紹，經過多方比對並經後續觀測反覆確認，這是我國首次獲得太陽硬X射線圖像，也是當下國際上地球視角唯一的太陽硬X射線圖像，圖像質量達到了國際先進水平。硬X射線成像原理與普通光學成像不同，除了精密的光學系統，還需要後端的成像算法等一系列處理。

HXI載荷數據科學家蘇楊表示，科研團隊通過將11月11日爆發的“雙十一”系列耀斑的HXI數據與太陽動力學天文臺（SDO）上的太陽大氣成像儀（AIA）圖像進行比對後證明，HXI各項功能指標達到預期目標，準直器性能、對齊精度、指向鏡數據、探測器性能、成像算法、修正算法、能量定標算法均達到理想效果。更難得的是，在準直器前後1.2米距離上最難對齊的36微米節距光柵子準直器（最高分辨率達到3.2角秒）在成像中也表現突出。這說明，在尚未進行光柵定標的情況下，成像的優越性能已經超過HXI團隊的預期，未來在進行詳細的光柵子準直器定標後預計會達到更好的成像質量。

HXI由紫金山天文臺牽頭負責研製，承擔着“一磁兩暴”中觀測太陽耀斑非熱輻射的任務。HXI由3臺結構上獨立的單機組成：準直器、量能器以及電控箱，它們相當於相機中的鏡頭、電荷耦合器件（CCD）和控制系統。

當X射線照射HXI準直器時，一部分光子透過金屬鎢光柵間的狹縫進入探測器，一部分光子由於光柵的阻擋而無法被探測器探測到。隨着光子入射方向的改變, 它們在探測器上的透過率將會發生變化，並且呈現週期性的三角波函數。

爲了獲得太陽源區的硬X射線圖像，HXI使用了多達91個子準直器，它們具有不同的節距和角度組合。科研人員通過綜合解讀每個探測器的計數，利用它們之間的相互關係來獲得圖像。

HXI探測器就像一隻高科技複眼，其中不同節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，把它們都綜合起來，就是一組強大的觀測陣列。

作爲中國首顆綜合性太陽探測衛星，“夸父一號”衛星的科學目標瞄準“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現象——耀斑和日冕物質拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關聯，同時爲空間天氣預報提供支持。

圖爲“夸父一號”衛星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衛星AIA 1700 ？ 圖像背景上。

中國科學院紫金山天文臺供圖