“夸父一号”首图来了

本文来自微信公众号：中国科学院紫金山天文台（ID：caspmo），作者：王科超，原文标题：《“夸父一号”卫星载荷“硬X射线成像仪”首图发布》，头图来自：视觉中国

2022年11月21日下午，“夸父一号”先进天基太阳天文台（ASO-S）载荷“硬X射线成像仪”（HXI）首张科学图像在中国科学院紫金山天文台发布。

“夸父一号”卫星HXI载荷对太阳耀斑的两能段硬X射线成像（25-30和30-35 keV，等值线）叠加在SDO卫星AIA 1700 Å 图像背景上。

“夸父一号”自2022年10月9日成功发射入轨一个多月以来，三大载荷之一的HXI开展了各项在轨测试和定标工作，结果表明HXI载荷状态正常，各项功能性能均满足设计指标要求，已顺利投入科学观测活动。

此次发布的HXI首图是对2022年11月11日01时（世界时）爆发的一个M级耀斑的成像，当时HXI开机仅20天。注意该图像尚未进行光栅定标，位置也仅作平移对齐，但图像和太阳自转轴的倾角以及平台抖动带来的影响等均已修正。从该图中可以看出经典的双足点源结构，且其中一个在高能具有精细的双源结构。

通过对比11月11日爆发的“双十一”系列耀斑的HXI数据和太阳动力学天文台（SDO）上的太阳大气成像仪（AIA）图像，表明HXI各项功能指标达到预期目标，准直器性能、对齐精度、指向镜数据、探测器性能、成像算法、修正算法、能量定标算法均达到理想的效果。更难得的一点是，在准直器前后1.2米距离上最难对齐的36微米节距光栅子准直器（最高分辨率达到3.2角秒）在成像中也表现突出。这说明在尚未进行光栅定标的情况下成像的优越性能已经超过HXI团队的预期，未来在进行详细的光栅子准直器定标后预计会达到更好的成像质量。

HXI观测到的2022年11月11日03时（世界时）耀斑的光变及成像。分别展示了全开探测器、背景探测器的光变和10-300 keV的动态能谱图（上），峰值期间的HXI 25-30 keV硬X射线源（等值线）叠加在SDO/AIA 1700 Å图像上（下）。

此次发布的图像经过了多方比对并经后续观测反复确认，是我国首次获得太阳硬X射线图像，也是目前国际上地球视角唯一的太阳硬X射线像，其图像质量达到了国际先进水平。

HXI成像原理

HXI由3台结构上独立的单机组成: 准直器、量能器以及电控箱，它们可分别类比于相机中的镜头、CCD和控制系统。

 HXI结构图

当X射线照射HXI准直器时，一部分光子透过金属钨光栅（用对X光吸收率较高的材料制成的栅格状挡板）间的狭缝进入探测器，一部分光子由于光栅的阻挡而无法被探测器探测到。随着光子入射方向的改变， 它们在探测器上的透过率将会发生变化，并且呈现周期性的三角波函数。

 HXI成像原理示意图。

为了获得太阳源区的硬X射线图像，HXI使用了多达91个子准直器，它们具有不同的节距和角度组合。我们通过综合解读每个探测器的计数，利用它们之间的相互关系来获得图像。

HXI探测器就像一只高科技复眼，其中不同节距不同摆放角的光栅就好比许多大小迥异的镜筒，各司其职，有的擅长看大轮廓，有的擅长看小细节，把它们都综合起来，就是一组强大的观测阵列。

 实拍图。HXI共加工了超过3400片钨光栅，每片光栅上具有成千上万的狭缝。

每一对子准直器的计数是来自太阳平面所有位置的共同贡献。那么反过来，通过一对正弦和余弦子准直器的计数，我们可得到一个傅里叶分量，利用HXI上91个探测器得到的傅立叶分量，进行傅立叶逆变换，将得到太阳平面的X射线强度分布。

本文来自微信公众号：中国科学院紫金山天文台（ID：caspmo），作者：王科超