新刊速览：太阳物理前沿和进展专题 | 2025年第16期

太阳活动通过电磁辐射、高能粒子流及等离子体抛射等方式，对人类的生存环境和高技术系统的安全有极为重要的影响。中国太阳物理研究长期处于国际前沿，尤其是近年来，“羲和号”、“夸父一号”卫星、一米新真空太阳望远镜、明安图射电频谱日像仪等一批自主研发的太阳观测设备相继投入观测，推动中国科学家在太阳磁场精细结构、太阳活动（如耀斑、日冕物质抛射）触发机制与演化规律等方面取得多项突破，显著推动了太阳物理学科的发展，提升了人类对太阳活动的认知和预报能力。

《科技导报》2025年第16期推出了“太阳物理前沿和进展专题”。

卷首语

中国的空间“探日”时代

作者：汪景琇

作者信息：中国科学院院士，中国科学院大学资深讲席教授，中国科学院国家天文台研究员。

摘要：当今太阳物理学不再局限于研究太阳自身，已扩展到包含太阳-地球-行星际空间作为整体的结构和演化的科学领域。

科技新闻

前沿动态

• 从恐龙到芯片见证中国基础研究3条曲线

• 芳樟醇在密植田里激发跨代抗性

• 给需要测序的细胞安排纳米“座位号”

• 室温一步法将混合塑料炼成高标号汽油

• 用荧光可视化测量“界面酸碱度”

• 千帧每秒显微成像开辟观察生命动态新路径

• 纳米酶换挡实现全血葡萄糖、多巴胺检测

• 从世界机器人大会看具身智能进度条

• 世界最大人工硐室储气原位平台完成18 MPa循环试验

卓越亮点

• 生物质借助“分子筛卡位”实现百分百选择性

• 塔克拉玛干沙漠受气候影响恐再频发洪水转化

深度报道

• AI生成的文本在研究论文中呈上升趋势

• Science对微软量子计算研究的更正重新引发讨论

科技评论

“自动—自主—自我”是机器人进化发展路径？

作者：方斌1，杜佳桐1，刘华平2

1 北京邮电大学人工智能学院

2 清华大学计算机科学与技术系

摘要：聚焦机器人从“自动—自主”迈向“自我”技术进化的发展历程。机器人经历了工业自动化和协作自主化，正迈向新一代具身智能机器人即“自我化”的发展阶段。只有具备一定的认知能力及智能边界感，机器人才能更有效地服务人类。探讨了自动化、自主化和自我化的机器人系统内涵，分析了机器人自我化的关键技术，对比了3个不同阶段的特征。机器人迈向“自我化”的征途仍面临技术瓶颈、伦理与社会的重构压力、法律框架的滞后等挑战。这些挑战指明了未来10年的进化方向。在技术突破层面，神经符号融合架构兴起；应用场景的深化更具人文意义；具身智能生态圈的构建正在加速；治理机制的进化令人期待；机器人自我化的终极意义在于拓展智能的边界。“自我化”不仅是机器人技术上的突破，更是对未来机器人与人类之间的发展关系具有深远影响。

本刊专稿

太阳磁活动周的观测、理解与预报

作者：李秉航1,2，罗昱琨1,2，姜杰1,2*，汪景琇3

1 北京航空航天大学空间与地球科学学院

2 工业和信息化部空间环境监测与信息处理重点实验室

3 中国科学院国家天文台

摘要：总结了以太阳黑子为代表的太阳磁活动周的观测特征，阐明了太阳内部等离子体流场与磁场的相互作用是太阳磁场产生周期性变化的原因；概述了产生太阳磁活动周的物理基础，即极向磁场与环向磁场在流场的作用下互相产生的磁流体力学发电机过程；总结了基于观测建立起的 Babcock−Leighton 型运动学发电机模型和表面磁通量输运模型取得的进展，包括环向磁场赤道向迁移模式的产生机制和随机性与非线性在太阳表面磁场演化中的重要性等。指出了太阳磁活动周的物理预报相对其他预报方法的重要性；介绍了中国学者在太阳磁活动周领域的贡献与领先优势，同时给出了当前亟待解决的问题，如太阳极区的物理体征和环向场的产生位置等。

特色专题：太阳物理前沿和进展

“羲和号”卫星在轨运行和研究进展

作者：李川1,2，方成1，丁明德1，李臻1，邱晔2，饶世豪1，陈鹏飞1，戴煜1，程鑫1，郭洋1，张伟3,4，程卫强4，尤伟3，陆希3，陈建新3，韩诚山5，刘强5

1 南京大学天文与空间科学学院

2 南京大学深空探测科学与技术研究院

3 上海卫星工程研究所

4 上海航天技术研究院

5 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

摘要：基于超高指向精度和超高稳定度的新型卫星平台，中国首颗太阳探测科学与技术试验卫星“羲和号”搭载的科学载荷 Hα 成像光谱仪在国际上首次实现了太阳 Hα 波段光谱成像的空间观测，像元光谱分辨率 0.024 Å，全日面扫描时间 46 s，空间分辨率 1.2＂。论述了利用“羲和号”的高质量科学数据，国内外学者在太阳活动的低层大气动力学过程，太阳暗条的形成、演化和爆发，以及太阳和恒星爆发的比较研究中取得的系列原创科学成果。

“夸父一号”（ASO-S）卫星早期成果概述

作者：甘为群1,2，苏杨1，封莉1，黄宇1，黎辉1，苏江涛3，李瑛1，刘锁3

1 中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文院重点实验室

2 中国科学院大学南京学院

3 中国科学院国家天文台

摘要：“夸父一号”卫星（ASO−S）是中国首颗综合性太阳探测专用卫星，在轨测试和试运行近 1 年，2023 年 9 月底正式进入科学运行阶段。以“夸父一号”卫星的 3 台载荷数据利用为主线，重点介绍了卫星科学运行不到一年半时间（截至 2025 年 2 月）所取得的初步观测研究成果：β 型黑子衰减的磁对消作用、耀斑硬 X 射线准周期震荡的综合诊断、双视角硬 X 射线成像联合分析、360 nm 白光耀斑的观测特性、Lyα 卡林顿图等。未来，使用 ASO-S 观测数据，结合国内外其他先进太阳观测卫星数据，可联合开展多波段乃至立体观测研究，有望在“一磁两暴”的本质及关联性方面取得重要进展。

一米新真空太阳望远镜10年成果及展望

作者：闫晓理1,2，杨丽恒1,2，王金成1,2，薛志科1,2，徐喆1,2

1 中国科学院云南天文台

2 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室

摘要：介绍了中国科学院云南天文台澄江抚仙湖一米新真空太阳望远镜（NVST）的观测系统，总结近10 年来国内外科研人员利用 NVST 观测数据在磁重联的观测特征及其精细物理过程、太阳暗条结构及其形成和演化、日珥的精细结构及其动力学演化、太阳小尺度活动、光球活动的精细物理过程、图像处理与特征识别方法等方面开展的亮点科研工作。展望了未来国内外地基大口径太阳望远镜可能解决的日冕加热、局地发电机、太阳爆发活动触发机制等科学问题。

实现三维射电成像的明安图射电频谱日像仪研究进展

作者：颜毅华1,2,3，王威1,2，陈林杰1,2，陈志军1，耿立红1，李沙1，苏仓1，杜静1，周志超1，谭程明1，马素丽1

1 中国科学院国家空间科学中心，太阳活动与空间天气全国重点实验室

2 中国科学院国家天文台

3 中国科学院大学天文与空间科学学院

摘要：阐述了国际太阳射电研究具有在更宽频带上实现射电频谱成像的发展趋势，指出了太阳射电观测的重要性和独特性。研制并建设了中国明安图射电频谱日像仪，以开展太阳大气中爆发活动的宽频带连续谱−像结合的三维射电成像研究。展示了太阳射电观测和三维射电成像结果及其在太阳物理和空间天气中的重要作用，指出了明安图射电频谱日像仪可重点研究驱动太阳爆发的日冕磁场结构特征、太阳风的起源及其加速机制等多类问题，并有望探究太阳爆发活动在行星际空间的传播规律、三维日球层结构特征等重要科学问题。

2024年5月太阳活动区13664磁场演化及其极端空间天气事件研究综述

作者：周桂萍1,2，周振军3，张小凡1,2，林伟1,2，万庆涛1,2

1 中国科学院国家天文台太阳物理研究部

2 中国科学院大学天文与空间科学学院

3 中山大学大气科学学院

摘要：2024 年 5 月 10—11 日，太阳活动区（AR）13664 爆发了自卡林顿事件（1859 年）以来最强的太阳风暴事件之一，引发了 G5 级地磁暴（地磁扰动指数达−412 nT）和全球范围的极光现象。AR 13664 呈现致密复杂的磁场分布，伴随快速磁场演化与高活动性，如丰富的磁场浮现、拓扑重构与产生多个耀斑和日冕物质抛射（CME）等。由此 AR 13664 是否代表强烈太阳爆发的能量积累和释放的典型过程，使其成为研究磁场复杂度、能量存储与释放机制、强烈太阳爆发成因的理想对象。综述了目前相关研究成果，聚焦基于多波段观测、磁流体力学建模和非线性无力场外推，揭示 AR 13664 从磁通量浮现到近地空间响应的全链条物理过程。围绕 AR 13664 的研究结果表明：（1） 该活动区表现出极高的磁通量浮现速率，峰值可达 2.2×1022 Mx/d，迅速形成复杂的 βγδ 型磁结构，总无符号磁通量高达 1.35×1023 Mx，为能量的高效存储奠定了磁拓扑基础；（2） 磁拓扑分析结果表明，磁能释放过程与准分割面（QSL）及多重电流片的演化高度相关，揭示了局部非势能区的能量释放机制；（3） 多阶段磁剪切过程被清晰观测到，表明磁绳结构的逐步形成与不稳定性增强，与随后爆发的 12 次 X 级耀斑和多个晕状CME 密切相关；（4） 相关 CME 具有跨赤道日面源区大尺度结构，在日地空间快速传播，最快投影速度超过 2000 km/s，其行星际结构在 1 AU 处表现为强烈的南向磁场（行星际磁场 z 轴分量 Bz 最小达到−50 nT），对地球磁层造成剧烈冲击，诱发强磁暴和电离层扰动过程。这些研究系统描绘了极端空间天气事件从太阳源头到近地空间的全链条演化过程，为太阳爆发的触发、能量积累释放，以及传播机制提供了创新性理解，为建立更加准确和可预报的空间天气模型提供了重要的研究基础。

2024年5月特大地磁暴的首个太阳爆发触发过程研究

作者：宿英娜1,2，欧雨迪1,2，张潇文3，万双峰1,2，滕伟霖1,2，季海生1,2

1 中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室

2 中国科学技术大学天文与空间科学学院

3 加利福尼亚大学伯克利分校文理学院

摘要：重点研究了 2024 年 5 月 10—11 日特大地磁暴事件的系列太阳爆发的“先锋官”，即发生在5 月 8 日的 X1.0 级耀斑的触发过程。多波段观测显示，该事件的太阳源区包含 2 个密不可分的活动区 AR13668 和 AR13664。活动核心区存在 4 个暗条，相应的高温波段表现为 4 组亮的热冕环结构，对应非线性无力场模型中的 1 个扭缠磁绳和 3 个弱扭缠的剪切磁拱。分析 X1.0 级耀斑的复杂触发过程，发现其伴随 2 个 M 级耀斑和 2 个热通道的爆发。发生在第 1 个 M 级耀斑期间的热通道 HC1 的爆发为热通道 HC2 形成后便迅速进入快速上升相提供了有利条件，而 HC2 的快速上升又推进了HC1 的快速爆发，最终二者合并为一体成功抛出后，形成一个晕状日冕物质抛射。多波段观测和非线性无力场联合分析表明，热通道 HC2 的形成是光球磁对消引发的 2 组剪切磁拱的缰绳截断磁重联所致，该过程发生在第 2 个 M 级耀斑期间，随后热通道 HC2 的快速上升触发了 X1.0 级耀斑的开始。揭示了 2024 年 5 月特大地磁暴的首个日面爆发触发的复杂过程，即多个耀斑和热通道爆发的耦合，推动对极端空间天气事件日面爆发的触发过程的深入理解。

研究论文

基于多通信半径最小跳数优化与跳距加权修正的DV-Hop定位算法

作者：张烈平1，黄自晨2，尹亚梦2，谭铭扬2，王守峰3

1 桂林航天工业学院机电工程学院

2 广西高校先进制造与自动化技术重点实验室（桂林理工大学）

3 桂林理工大学南宁分校电气与电子工程系

摘要：针对无线传感器网络节点应用传统 DV−Hop 定位算法时存在最小跳数值误差和平均跳距误差较大的问题，提出了基于多通信半径最小跳数优化与跳距加权修正的 DV−Hop 定位算法。采用锚节点通信半径多级数分层的方法，减少了未知节点最小跳数选取的误差。通过加权平均跳距的方式进一步降低了因不规则网络拓扑结构导致的锚节点与未知节点之间距离计算的误差。最后，未知节点通过最小二乘法计算自身坐标。MATLAB 仿真结果表明，通过对上述 2 个步骤的改进，在多种模拟环境中提出的 DV−Hop 定位算法相较传统 DV−Hop 算法及有关文献算法具有更高的定位精度。

高维双场量子密钥分发提升电力系统安全性

作者：韩嘉佳1，汤亿则1，戴桦1，徐思聪2，吕玉祥2，马海强3*

1 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院

2 安徽继远软件有限公司

3 北京邮电大学理学院

摘要：采用偏振和纵向动量耦合对单光子进行高维量子编码，使光子能够携带 2 比特信息且仅受到单边信道衰减。仿真结果表明，与传统 2 维协议相比，该协议的安全码率提升近 1 个数量级，并且能够突破无中继密钥率传输距离的限制，同时量子比特误码率仅为 0.04。该解决方案显著提高了无线公网电力系统的安全性，为可靠的电力传输和数据通信提供了新的选择。

基于沉积相模式的浊积岩五维地震预测方法——以滨南-利津地区为例

作者：郭志扬，张伟忠，亓亮，张云涛，沈正春，吴明荣，娄凤芹

中国石油化工集团有限公司胜利油田分公司物探研究院

摘要：根据滨南−利津地区浊积岩的发育位置、距离物源远近及流动状态的不同，开展了浊积岩类型划分，建立了浊积岩沉积模式，并利用五维地震数据预测了浊积岩有利发育区。研究结果表明：研究区发育陡坡近源构造坡折型、陡坡远源浊流型、陡坡远源碎屑流型和缓坡远源浊流型 4 种不同沉积模式的浊积岩，且其岩性、测井相、地震反射特征及发育位置均存在不同。顺物源方向进行地震数据叠加可以更好地描述浊积岩沿长轴方向的展布范围，垂直物源方向可以描述浊积岩短轴方向的边界。不同方位叠加数据体的叠合属性和乘积属性均能反映浊积岩的最大范围；而差值属性能够更清晰反映浊积岩的边界。

政策建议

SpaceX与美国政府合作机制解析及启示

作者：卢俊先，乔笑斐*，高策

山西大学科学技术史研究所

摘要：以 SpaceX 公司和美国政府作为研究对象，从合作的角度出发，分析双方政府的多面塑造与SpaceX 的多维对接，政府的全方位支持与 SpaceX 的多领域反哺，政府的 3 大扶持与 SpaceX 的 3 大回馈。基于分析结果，提出了搭建适当的合作平台、试点合同外包制模式、强化政企双方在产业链上的协作等多条政策建议，以期能为中国航天领域的政企合作提供一些有益的启示和借鉴。

科技人文

学高为师，身正为范——记我的老师佟振合院士

作者：宋恺

中国科学院理化技术研究所

摘要：在化学界的相关领域内，佟振合院士是许多人眼中令人尊敬的前辈，也是温和宽厚的长者。叙述了佟振合院士与学生及他人在工作和生活中相处的温暖细节、严谨细致的工作作风与审慎笃实的科研态度，展现了他关爱后辈、治学严谨、勇于创新、无私奉献的科学家精神。

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《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述，发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、专稿专题、综述、论文、政策建议、科技人文等。