自2022年10月9日發(fā)射入軌一個(gè)多月以來，中國首顆綜合性太陽探測(cè)衛(wèi)星“夸父一號(hào)”三大載荷之一的硬X射線成像儀（HXI）開展了各項(xiàng)在軌測(cè)試和定標(biāo)工作。科技日?qǐng)?bào)記者獲悉，中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)11月21日發(fā)布了HXI首張科學(xué)圖像。此次發(fā)布的HXI首圖是對(duì)2022年11月11日01時(shí)（世界時(shí)）爆發(fā)的一個(gè)M級(jí)太陽耀斑的成像，當(dāng)時(shí)HXI開機(jī)僅20天。

“夸父一號(hào)”衛(wèi)星工程首席科學(xué)家甘為群介紹，經(jīng)過多方比對(duì)并經(jīng)后續(xù)觀測(cè)反復(fù)確認(rèn)，這是我國首次獲得太陽硬X射線圖像，也是當(dāng)下國際上地球視角唯一的太陽硬X射線圖像，圖像質(zhì)量達(dá)到了國際先進(jìn)水平。硬X射線成像原理與普通光學(xué)成像不同，除了精密的光學(xué)系統(tǒng)，還需要后端的成像算法等一系列處理。

HXI載荷數(shù)據(jù)科學(xué)家蘇楊表示，科研團(tuán)隊(duì)通過將11月11日爆發(fā)的“雙十一”系列耀斑的HXI數(shù)據(jù)與太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（SDO）上的太陽大氣成像儀（AIA）圖像進(jìn)行比對(duì)后證明，HXI各項(xiàng)功能指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，準(zhǔn)直器性能、對(duì)齊精度、指向鏡數(shù)據(jù)、探測(cè)器性能、成像算法、修正算法、能量定標(biāo)算法均達(dá)到理想效果。更難得的是，在準(zhǔn)直器前后1.2米距離上最難對(duì)齊的36微米節(jié)距光柵子準(zhǔn)直器（最高分辨率達(dá)到3.2角秒）在成像中也表現(xiàn)突出。這說明，在尚未進(jìn)行光柵定標(biāo)的情況下，成像的優(yōu)越性能已經(jīng)超過HXI團(tuán)隊(duì)的預(yù)期，未來在進(jìn)行詳細(xì)的光柵子準(zhǔn)直器定標(biāo)后預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到更好的成像質(zhì)量。

HXI由紫金山天文臺(tái)牽頭負(fù)責(zé)研制，承擔(dān)著“一磁兩暴”中觀測(cè)太陽耀斑非熱輻射的任務(wù)。HXI由3臺(tái)結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的單機(jī)組成：準(zhǔn)直器、量能器以及電控箱，它們相當(dāng)于相機(jī)中的鏡頭、電荷耦合器件（CCD）和控制系統(tǒng)。

當(dāng)X射線照射HXI準(zhǔn)直器時(shí)，一部分光子透過金屬鎢光柵間的狹縫進(jìn)入探測(cè)器，一部分光子由于光柵的阻擋而無法被探測(cè)器探測(cè)到。隨著光子入射方向的改變, 它們?cè)谔綔y(cè)器上的透過率將會(huì)發(fā)生變化，并且呈現(xiàn)周期性的三角波函數(shù)。

為了獲得太陽源區(qū)的硬X射線圖像，HXI使用了多達(dá)91個(gè)子準(zhǔn)直器，它們具有不同的節(jié)距和角度組合。科研人員通過綜合解讀每個(gè)探測(cè)器的計(jì)數(shù)，利用它們之間的相互關(guān)系來獲得圖像。

HXI探測(cè)器就像一只高科技復(fù)眼，其中不同節(jié)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(zhǎng)看大輪廓，有的擅長(zhǎng)看小細(xì)節(jié)，把它們都綜合起來，就是一組強(qiáng)大的觀測(cè)陣列。

作為中國首顆綜合性太陽探測(cè)衛(wèi)星，“夸父一號(hào)”衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)瞄準(zhǔn)“一磁兩暴”，即同時(shí)觀測(cè)太陽磁場(chǎng)及太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關(guān)聯(lián)，同時(shí)為空間天氣預(yù)報(bào)提供支持。

圖為“夸父一號(hào)”衛(wèi)星HXI載荷對(duì)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(wèi)星AIA 1700 ？ 圖像背景上。