出品：科普中国
制作：李会超
监制：中国科学院计算机网络信息中心

你来人间一趟，你要看看太阳

和你的心上人，一起走在街上

了解她，也要了解太阳

——海子《夏天的太阳》

2021年10月14日，我国首颗太阳探测科学卫星“羲和号”成功发射升空，开启了我国的空间太阳观测新时代。

太阳，是距离我们最近的恒星，也是唯一一颗可以进行精细观测研究的恒星。

太阳活动会影响地球附近的空间天气状况，进而对航天、通信、导航等技术系统产生影响。因此，研究太阳，不但是我们获得新的天文科学发现的重要途径，也有防范化解空间天气灾害的现实意义。

“羲和号”发射成功后，人民日报微信立即发布了喜讯，有网友留言，赞叹运行在517公里高度太阳同步轨道上的“羲和号”技术超群，能够抵御住太阳的炙烤。

也许，这位网友顾名思义，把太阳同步轨道当做了一条围绕太阳运行的轨道，因此感叹卫星距离太阳如此近，还能正常工作。

人民日报微信推送下网友的留言

实际上，运行在太阳同步轨道上的卫星其实是围绕地球运行。除了太阳同步轨道外，也有太阳观测卫星工作在倾斜地球同步轨道、第一日地拉格朗日点的Halo轨道，甚至是抵近太阳或是飞出地球公转面的轨道上。

科学家和工程师们在进行任务规划时，会根据探测卫星的科学和应用目标、任务资源的限制，合理选择太阳观测卫星的工作轨道。

太阳同步轨道：在地球附近遥望太阳

我看过沙漠下暴雨

看过大海亲吻鲨鱼

看过黄昏追逐黎明

没看过你

——陈粒《奇妙能力歌》

太阳同步轨道是一类围绕地球运行的轨道。之所以获得“太阳同步”的名称，是因为这类轨道的轨道平面能够始终跟随太阳的步伐，在地球公转的过程中与太阳-地球连线的夹角保持不变。

工作在太阳同步轨道上的卫星经过同一纬度地区上空时，该地区的光照条件是大致相同的，不会出现“这次经过是白天、下次经过就变成晚上”的现象。太阳同步轨道的这类特性，使得它能够配合遥感卫星、气象卫星等完成对地面“拍照”的卫星工作。

例如，一颗对地遥感卫星如果想获得我国地面上白天的遥感数据，只需设计好轨道，就可以在每次经过我国上空时都获得较好的光照条件。

几百公里高度的太阳同步轨道倾角一般也比较高，轨道通过两极地区，经过一段时间的数据积累，就可以获得整个地球表面的遥感信息。

△太阳同步轨道面示意图，红色的轨道面与太阳和地球的连线始终保持固定的夹角（图片来源：http://www-personal.umich.edu/～ceravolo/subsystems.html）

太阳同步轨道之所以具备这样的性质，是因为地球并非一个理想的球体。由于地面到地心的距离在赤道附近较大，而在南北两极较小，因此地球的引力场也不是理想的中心引力场，它会使卫星的轨道面绕着地球自转轴旋转。

对于太阳同步轨道，相同时间内轨道平面旋转的角度和地球绕太阳公转的角度恰好相同，因此轨道面就能同步地跟随太阳，与日地连线的夹角保持不变。

晨昏平面轨道示意图（图片来源：欧洲航天局）

太阳观测卫星选择的则是太阳同步轨道中一种特殊的轨道——晨昏平面轨道。这种轨道的平面位于地球的晨昏线附近，即地球表面处于黑夜和白天的两部分的分界线。

和其他取向的太阳同步轨道相比，工作在晨昏平面上的卫星不会被地球的阴影长时间连续遮挡。在这条“黄昏追逐黎明”的轨道上，卫星能够获得对太阳几乎不间断的观测机会。

除了“羲和号”外，以往国外研制的阳光（Yohkoh）、日出（Hinode）、TRACE、IRIS等卫星，也工作在晨昏面上的太阳同步轨道上。我国研制计划发射的先进天基太阳天文台（ASO-S）也将使用这样的轨道。