Aditya-L1 飞行150万公里去观测太阳，随后记录下2003年以来最强地磁暴背后的那几次爆发

2023年9月2日上午11点50分，一枚 PSLV 火箭从斯里哈里科塔的第二发射台升空。ISRO 的发射新闻稿说，经过63分钟20秒的飞行，航天器进入了一条绕地球的椭圆轨道，近地点235公里，远地点19,500公里，要用约127天才能到达目的地。

这艘航天器就是 Aditya-L1，印度第一座专门研究太阳的空间观测台。在任务控制室里，主管航天事务的联邦部长吉滕德拉·辛格称这次发射是“印度的一个阳光时刻”。他还说，2023年9月2日是“一个清算的日子”。

150万公里外的一个停泊处

Aditya-L1 绕行的是太空中一个空无一物的点，叫 L1，即日地系统的第一拉格朗日点。NASA 把拉格朗日点描述为这样一些位置：送到那里的物体往往会停留不动，因为两个大质量天体的引力，恰好等于让小物体随它们一起运动所需的力。NASA 的页面还说，L1 能不间断地看到太阳，太阳和日球层探测器 SOHO 就在那里。页面又说，L1 在约23天的时间尺度上是不稳定的，所以那里的卫星需要定期修正轨道。

L1 距地球约150万公里，《论坛报》说这约为地球到太阳距离的百分之一。ISRO 没有把 Aditya-L1 恰好停在这个点上，而是把它送入了一条晕轨道（halo orbit），即绕这个点的大型环状路径。ISRO 说，这条轨道可以让任务寿命达到五年，同时把保持轨道的机动次数降到最低，也就是燃料消耗最少。绕一圈约需177.86个地球日。ISRO 给出的晕轨道目标振幅，沿三个轴分别是209,200公里、663,200公里和120,000公里。

PIB 在发射当天的新闻稿中说，处于 L1 晕轨道上的卫星观测太阳时没有日食或掩食，因此可以实时观察太阳活动，并实时跟踪它对空间天气的影响。

126天的路程

Aditya-L1 是分步离开地球的。据《论坛报》刊出的时间表，9月3日、5日、10日和15日的点火，依次把它的地球轨道抬高到245乘22,459公里、282乘40,225公里、296乘71,767公里、256乘121,973公里。9月30日它离开了地球影响球，也就是地球引力占主导的区域，驶向 L1。据 ISRO 的说法，巡航阶段持续约110天，其间进行了两次轨道修正机动，分别在2023年10月5日和12月14日。

2024年1月6日印度时间约下午4点，Aditya-L1 的控制发动机短暂点火，它进入了晕轨道。ISRO 在发射前说过，行程约127天，入轨发生在升空后126天。当晚 PIB 的新闻稿说，入轨“需要精确的导航和控制”。据《论坛报》，ISRO 设在班加罗尔的跟踪网络 ISTRAC 负责最后的接近，通过监测航天器，并用星载推力器调整它的速度和位置。

ISRO 主席 S. 索马纳特对记者说：“这是一项复杂的任务，我不会说它是一项有挑战的任务。挑战是我们喜欢的东西，复杂才是我们必须克服的东西。今天，我们克服了复杂，并且精确地做到了。”总理纳伦德拉·莫迪在 X 上写道，他与全国人民一道“为这一非凡的壮举喝彩”。总统德劳帕蒂·穆尔穆指出，团队中有大量女工程师和女科学家，《论坛报》则报道，项目主任尼加尔·沙吉是一名女性。

四台看太阳的仪器

Aditya-L1 携带七个有效载荷。四个是对准太阳的遥感仪器，三个测量抵达航天器的东西。发射前最完整的描述，是一篇由仪器团队撰写的论文，由浦那跨大学天文与天体物理中心（IUCAA）的杜尔格什·特里帕蒂牵头。本节和下一节的大部分数字来自这篇论文。

VELC，即可见光发射线日冕仪，在望远镜内部遮住太阳明亮的圆面，让日冕，也就是太阳稀薄的外层大气，显现出来。它的入射孔径是148毫米。它以白光对1.05至3.0个太阳半径范围内的日冕成像，并对三条发射线运行光谱仪。作者说，其中1074.7纳米的谱线，目的是“首次从太空”给出日冕磁场的拓扑结构。他们也解释了为什么内日冕重要。SOHO 上更早的日冕仪，只能在2.5个太阳半径之外跟踪日冕物质抛射，也就是被抛入太空的一团太阳等离子体。论文引用的一项研究发现，日冕物质抛射90%的加速发生在2个太阳半径以内。

SUIT，即太阳紫外成像望远镜，是一台里奇-克莱蒂安式反射望远镜，主镜140毫米，在200至400纳米之间有11个科学滤光片。它的像素宽0.7角秒，根据模式不同，每4至40秒可拍一张图像。它能自行跟踪感兴趣的区域，并在观测耀斑时自动调整曝光。这个波段会被地球大气吸收，所以只有太空中的望远镜才能看到。IUCAA 说，这个有效载荷构想于2013年，2023年6月6日交付给 ISRO。

两台 X 射线仪器把太阳当作一个光点来观测。SoLEXS，即太阳低能 X 射线谱仪，覆盖1至30 keV，也就是带着耀斑热量的软 X 射线。它有两个相同的探测器，孔径大小不同，一个对小耀斑敏感，一个对大耀斑敏感，耀斑期间它每秒可产生一条谱。它还能在星上探测耀斑的开始，并把这个信号传给 SUIT。HEL1OS，即 L1 轨道高能 X 射线谱仪，用碲锌镉和碲化镉探测器覆盖10至150 keV，针对耀斑的脉冲阶段，那时大部分辐射是非热的，也就是来自被加速的粒子，而不是被加热的气体。这一对仪器合起来覆盖1至150 keV。

三台采样到达之物的仪器

有三台仪器根本不看太阳。它们位于抵达 L1 的粒子流和磁场之中。

ASPEX，即 Aditya 太阳风粒子实验，有两台离子谱仪。其中 SWIS 覆盖0.1至20 keV。另一台 STEPS 覆盖每核子20 keV 至每核子5 MeV，朝六个方向观测，包括正对太阳和沿帕克螺旋线，也就是太阳风的弯曲路径。PAPA，即 Aditya 等离子体分析仪组件，测量0.01至3 keV 的太阳风电子和0.01至25 keV 的离子，其离子传感器能识别质量为1至60原子质量单位的元素。

MAG，即磁强计，在一根悬臂上装有两个磁通门传感器，因为航天器本身并不是磁洁净的。据 ISRO 说，这根6米长的碳纤维悬臂在2024年1月11日展开，此前自发射起已折叠了132天。传感器距航天器本体3米和6米，对比两者，科学家就能抵消航天器自身的磁场。悬臂有五节，一个凯夫拉控制环和热切割器，可按指令释放。据 ISRO 测量，展开用了大约9秒，在预测的8至12秒之内。

最初的图像

SUIT 于2023年11月20日通电。它在12月6日拍下了首批科学图像，IUCAA 引用了它的首席研究员杜尔格什·特里帕蒂的话：“对一名科学家来说，构想出这样一台复杂的太空望远镜有效载荷，然后看到它的首光观测，是一生难得的机会。这种波长组合的全日面图像，是空间望远镜首次拍到。”

ISRO 在2023年12月8日的新闻稿中说，这些通过11个滤光片拍摄的图像，是首批200至400纳米波长的太阳全日面图像，只有一条钙线除外，其他观测台已经覆盖过它。Mg II h 图像上标出了太阳黑子、谱斑（活动区周围的明亮斑块）和宁静太阳区域。IUCAA 说，最初几轮运行用了三个滤光片，其余的随后经过测试，也得到了良好的图像。

2024年5月的风暴

2024年5月初，一个编号 AR13664 的活动区向地球方向抛出了一系列 X 级耀斑和日冕物质抛射。ISRO 在5月14日的说明中，称由此产生的地磁暴是2003年以来最强的，Dst 指数为负412纳特斯拉，行星 Kp 指数为9，也就是最大值，耀斑级别为 X5.8。

Aditya-L1 在 L1 看到了这一切。ASPEX 的 SWIS 记录到太阳风中阿尔法粒子和质子的通量增加，STEPS 记录到整个事件期间高能离子稳步上升。SoLEXS 和 HEL1OS 在软 X 射线和硬 X 射线中记录到多次 X 级和 M 级耀斑，MAG 则记录到行星际磁场的扰动。月球轨道上的 月船二号的 X 射线监测仪，从月球上探测到了同样的事件。

同一份说明里也写了印度上空和境内发生的事。5月10日午夜到11日清晨，加丹基上空的电离层总电子含量下降了50%以上，图姆巴上空则达到约80 TECu，而当时这个时刻的典型值是10至20。据这份说明，ISRO 的30颗地球静止航天器都没有发生重大故障，从其地面站可见的地球观测卫星都没有出现故障或闩锁，NavIC 导航服务受到的影响为零或可以忽略。在近地轨道上，额外的阻力是可以测出的：约430公里高度的 EOS-07 在5月11日损失了600米轨道高度，而正常值是300米。

从耀斑核到铁的辉光

论文接踵而至。2024年2月22日，SUIT 观测了一次 X6.3 耀斑。ISRO 在2025年2月28日的新闻稿中说，SUIT 用近紫外记录下了光球和色球，也就是太阳低层大气中耀斑“核”的首张图像。在对光球敏感的滤光片中出现了两个明亮的核，这意味着耀斑到达了色球之下的层次。低层大气的增亮，与日冕中等离子体温度的升高相吻合。这一结果发表在《天体物理学杂志快报》上。

2024年7月16日，VELC 通过5303埃的绿线观测了一次日冕物质抛射的起始，那是铁原子在日冕温度下发出的光。印度天体物理研究所的研究人员在《天体物理学杂志快报》上报告说，源区附近的日冕变暗了约50%，持续约六小时，谱线展宽了约15%，等离子体显示出约每秒10公里的红移多普勒速度。政府2026年7月23日的议会答复，把“首次获得日冕物质抛射起始阶段的光谱特征”列为这项任务的重大成就之一，但没有指明是哪台仪器。

ISRO 向所有人开放了数据。2025年1月6日，也就是入轨一年之后，索马纳特在班加罗尔的 ISRO 总部，当着来自15个机构的40名科学家、学者和学生，发布了全部七台仪器的首批数据集。数据存放在 ISRO 的 PRADAN 门户上。2026年7月，第三轮观测机会公告邀请印度研究人员提出使用 VELC 和 SUIT 的观测建议。

2026年成果仍在不断出现。7月3日，ISRO 报告说，SoLEXS 在2024年的47次 X 级耀斑中，看到了光球铁荧光，也就是耀斑 X 射线撞击太阳表面中性铁原子时产生的6.40 keV 辉光。论文发表在《太阳物理学》（Solar Physics）上。靠近日面中部的耀斑，荧光很强，靠近边缘的则被抑制，这与理论相符。7月23日的议会答复补充说，科学家把地面测量与 Aditya-L1 的粒子和磁场观测结合起来，以深入了解2024年5月和10月的强烈地磁暴。答复在一点上很谨慎：Aditya-L1 是“一项太阳物理任务，不属于空间天气任务的范畴”。

这项任务花了多少钱

这篇文章用到的 ISRO 页面，没有一个给出成本。入轨当天，PIB 报道联邦部长说，这项任务“不仅是国产的，而且是一项成本很低的任务”，“预算只有 Rs. 600 Crore”（即60亿卢比）。发射时，《展望商业》报道，ISRO 没有给出数字，印度媒体的报道称是 Rs 3.78 billion，即 Rs 378 crore（37.8亿卢比）。这两个数字不一致，tuput 没有找到对这一差距的公开解释。

在月船三号之后

发射前十天，月船三号在月球上着陆。ISRO 在2023年8月23日的任务记录写道：“月船三号已在月球上成功软着陆。”2026年7月的一份议会答复说，月船三号迄今仍是唯一一次成功抵达月球极区的任务。ISRO 更长的历程见 tuput 此前一篇关于 ISRO 的文章，正在进入这一领域的私营公司见另一篇。

2024年1月6日晚，PIB 引用了部长在 X 上的帖子“从月球漫步到太阳之舞！”，并把 Aditya-L1 描述为 ISRO 在月船三号和 XPoSat 之后，接连取得的三项成功中的第三项。2026年的议会答复说，在 Aditya-L1 上学到的晕轨道维持和有效载荷自主运行，将用于金星轨道器任务的规划。ISRO 在2026年7月发出的第三轮观测建议征集，则把已批准的 VELC 和 SUIT 观测安排在2026年10月至12月。