“复旦一号”卫星拍下太阳“正面照”，为国内首次！超低轨卫星研发项目启动

截至今年3月，复旦大学发射的“复旦一号”澜湄未来星已在轨运行一年半，在这期间，一批科研成果得以诞生。3月26日，复旦大学正式发布了这一批成果，包括卫星拍下的国内第一张太阳“正面照”，同时还牵头启动了复旦大学超低轨卫星研发与澜湄流域科技合作项目。

推进对太阳活动机制的理解，以导入空间天气预测大模型

澜湄未来星的成功发射，实现了镁离子紫外K谱线等的高分辨率（优于0.1nm）极光谱观测，获得了国内首张基于上述谱线数据的日面扫描图，即279.63纳米光的太阳“正面照”。

“这些成果让我们对于太阳活动有了更深刻的理解，为空间天气预报提供了支持。”复旦大学核科学与技术系现代物理研究所青年科学家杨洋告诉记者，目前部分研究成果已经导入复旦大学自主开发的空间天气预测大模型，初步展现了电离层空间天气预测的能力。

在电影《流浪地球》中，太阳风暴袭击月球基地带来的灾难性场面令人难忘，而这个场景背后真实反映了我们的研究现状，即，人类对太阳活动机理的认知仍然很不充分，对太阳风暴的预测目前仍然主要依靠太阳风暴传递的时间差开展。

此次澜湄未来星发射的科学目标主要是尝试从原理层面去了解、掌握、乃至预测太阳活动的规律。杨洋介绍称，太阳活动的理论很丰富，“我们团队选择了镁离子紫外极光谱的观测作为切入点开展研究。这一在地面无法观测，而在太空中可以高质量观测的光谱，对研究太阳活动中的表层物质输运及能量转换过程具有重要意义”。也正是基于此，团队希望利用高分辨率的上述光谱观测来对太阳等离子体模型进行检验和修正，核科一号的载荷也应运而生。

卫星正在运行，其上黄色物体为核科一号载荷。

2013年美国iris卫星是国际上为数不多的近紫外波段极光谱对日观测，但是对于毫秒级太阳活动无法分辨。此次澜湄未来星上携带的复旦自研的“核科一号”载荷不仅完成了这一波段光谱的对日观测，还实现了更高速度的光谱探测，得以研究太阳爆发时，表层等离子体高速膨胀的过程。

发现原子级辐射免疫，实现可靠星载通信系统

此次卫星发射运行的一个“意外之喜”是发现了原子级抗辐射现象，实现了可靠星载通信系统，同时，由复旦大学周鹏团队基于这一理念设计的原子层半导体星载通信系统搭载“复旦一号”升空，已在轨正常工作超过一年，预期寿命长达271年，是硅基系统的100倍。这也是世界首次实现了二维电子系统的在轨实时验证。相关成果已以《面向星载通信的原子层级抗辐射射频系统》为题于1月29日发表于《自然》主刊。

据周鹏介绍，随着人工智能的发展，太空算力有望成为解决全球算力供给难题的有吸引力的方案，但是，太空算力最需要解决的是辐射问题，“长久以来，我们只能通过在电子器件的设计层面通过冗余的防护来加固，但是这在很大程度上影响了载荷的性能，如何构建高性能抗辐射的器件非常重要”。

此次周鹏团队发现了原子级的辐射免疫，即器件原子层使得辐射通过时难以对器件产生影响，也正是基于这一发现设计的器件此次在太空正常工作至今。周鹏说，未来将搭建原子层半导体基抗辐射星载存算平台，为未来高自主性卫星、深空探测器和太空算力提供核心技术支撑。同时还将深入挖掘原子层半导体抗辐射高性能射频应用，包括空间通信、雷达、遥感等。

产学研推动超低轨卫星赛道新发展

同一天，复旦大学还牵头启动了超低轨卫星研发与澜湄流域科技合作项目，希望通过产学研合作的优势，将超低轨“无人区”打造成“优势区”。

据介绍，地面以上100到300公里处是超低轨，这一高度可以说是下一代太空基础设施新赛道，区别于传统350到2000公里的低轨。超低轨卫星由于距离地面更近，所以同样载荷的条件下，分辨率升高，达到0.1-0.5米，达到航空无人机级别，感知能力大幅提升，而且地面信号传输延迟低至5毫秒，通讯效率提升10倍以上，同功耗会大幅下降，轨道辐射效应小，卫星器件成本更低，发射成本也可降低90%，但是超低轨并非真空状态，这使得卫星运行的阻力更大，需要推进器件持续提供动力维持轨道。这也是目前超低轨卫星数量非常少的重要原因。

复旦大学自主研发的吸气式等离子体推进技术是超低轨卫星的核心支撑技术，无需携带额外燃料，可直接从轨道稀薄大气中捕获氮气、原子氧作为推进工质，达到推阻平衡，解决了超低轨空气阻力大的核心痛点，可实现卫星无限期轨道维持，卫星设计寿命2年以上，同时学校还将建成等离子体放电特性实验平台，并且加速吸气式电推进原理样机的研发。

等离子体放电特性实验。

据核科学与技术系负责人赵强介绍，此次成立的联盟将通过产学研联手，构建基础研究跨学科突破、技术攻关全链条贯通，区域网络多位构建三位一体的科研架构，形成数据共享，联合观测和人才共培的创新协同体系。共建跨国科技协作网络，联合建设实验室，推动技术适配区域需求并且落地产学研成果转化。

原标题：《“复旦一号”卫星拍下太阳“正面照”，为国内首次！超低轨卫星研发项目启动》

栏目主编：唐闻佳

来源：作者：文汇报 姜澎