天体物理作为研究宇宙天体结构、演化及相互作用的学科,是现代物理学的重要分支。中科院长春人造卫星观测站(以下简称"长春站")作为中国最早的天体物理研究机构之一,自1958年成立以来,始终致力于太阳活动、空间环境及宇宙射线的观测与研究,在推动我国天体物理学科发展、服务国家空间战略需求方面发挥了不可替代的作用。该站构建了覆盖太阳-地球-空间环境联动的立体观测网络,拥有全球领先的太阳光谱望远镜、空间天气监测系统及宇宙射线探测装置,其自主研发的太阳磁场成像仪、日冕物质抛射探测器等设备达到国际先进水平。
在基础研究领域,长春站率先开展太阳活动11年周期预测研究,建立了基于太阳磁场演化规律的多物理场耦合模型,成功预警了2013年"苏梅克-列维9号"彗星与木星碰撞等重大天文事件。针对空间环境监测,团队构建了"地基-星基-空基"三级观测体系,通过实时获取太阳风粒子通量、电离层扰动等数据,为我国卫星导航、通信系统提供了空间天气预警服务,相关成果被纳入《国家空间天气监测预警报告》。在深空探测支持方面,长春站为"神舟"系列飞船、"天宫"空间站等工程提供了近地空间环境模拟实验,其研发的太阳辐射模拟装置精度达到0.1%,为航天器抗辐射设计提供了关键数据支撑。
当前研究聚焦于几个前沿方向:一是太阳-磁层-电离层耦合过程的多尺度模拟,通过改进WKB-Burgers方程求解磁重联引发的大规模波动传输;二是空间超低频电磁辐射的极化特性研究,利用改进的Stokess矩阵方法解析日冕宁静期射电辐射机制;三是高能宇宙射线在地磁层中的传输模型,结合蒙特卡洛模拟与实测数据反演,构建了全球三维分布图谱。2022年团队在《Nature Astronomy》发表的"太阳耀斑事件中磁层亚暴触发机制"研究,首次揭示了磁层-电离层能量交换的非线性动力学过程,相关技术已应用于"羲和号"太阳探测器的轨道修正系统。
未来发展方向将重点突破三大技术瓶颈:研发基于量子点阵列的宽波段光谱成像仪,计划2025年前实现0.1Å分辨率的全天区太阳磁场监测;其次,构建基于人工智能的空间天气预测系统,通过深度强化学习算法处理多源异构数据,将预警时效从小时级提升至分钟级;最后,开展深空探测载荷在轨服务技术验证,研制可重构的太阳风-磁层相互作用实验平台,为"夸父计划"等深空任务提供关键技术验证。长春站将持续深化与欧洲空间局、NASA等国际机构的合作,推动"太阳-地球系统科学"大科学计划落地实施,助力我国在深空探测与空间科学领域实现从跟跑到领跑的历史性跨越。