美媒探访#台积电# #美国#5nm工厂 还提到#两岸关系#
【文/观察者网 吕栋 编辑/陶立烽】
当地时间10月16日,美国消费者新闻与商业频道(CNBC)实地探访了台积电正在美国建设的5纳米工厂。从现场画面看,这座已经规划一年半、开工6个月的工厂,似乎仍然处于初期的施工阶段,而美国政府承诺给台积电的补贴至今尚未落实。
宣布建厂一年多后的台积电亚利桑那工厂
宣布建厂一年多后的台积电亚利桑那工厂
在这篇探访报道中,CNBC还特别提到两岸关系,声称台积电的重要工厂大多位于中国台湾和中国大陆,这使得全球芯片供应很容易受到自然灾害和地缘政治紧张局势的影响,甚至还有一些专家将台积电称为台湾地区与大陆紧张关系中的“硅盾”。
无独有偶,半导体分析机构“IC Insights”10月13日发布报告称,目前没有比中国台湾更重要的芯片生产基地。如果中国大陆在芯片设备方面始终无法取得突破,可以通过必要手段实现两岸统一来解决这个问题。
届时,中国大陆和台湾地区的芯片产能将占全球产能的37%,约为北美产能的3倍。
CNBC报道截图
CNBC报道截图
“台积电产能大部分在台湾,对西方是一个重要问题”
“台积电可能不是一个家喻户晓的公司,但它的市值超过5500亿美元,是全球市值最高的10家公司之一。现在,它正在利用其可观的资源将世界上最先进的芯片制造工厂带回(bring back)美国本土。”CNBC在报道中写道。
日前,CNBC前往美国亚利桑那州,实地探访了台积电正在当地建设的晶圆厂。在投资120亿美元将这座工厂建成后,台积电将在该工厂将生产5纳米先进制程,月产能2万片晶圆。
目前,5纳米是世界上最先进的芯片制程,英特尔等美国公司尚未量产这一节点,而台积电的到来有望改变这种情况。不过,从现场画面来看,在宣布建厂1年多后,台积电亚利桑那工厂仍处于初期施工阶段。
图片来源:CNBC
图片来源:CNBC
“实际上,我们正在复制在台湾的建厂模式”,台积电技术处长陈锵泽(Tony Chen)在现场介绍称,该公司正在建造一座230万平方英尺(约合21.4万平方米)的四层晶圆厂。在台积电工作的23年里,陈锵泽曾推动其他17个晶圆厂建设项目。
“如果你想要更多的产能,就必须建造更多的晶圆厂,这就是我们搬到美国的原因之一。”台积电首席战略官、亚利桑那项目总裁兼首席执行官里克·卡西迪表示,“我们的客户希望我们在美国,美国政府也希望我们在这里。”
图片来源:CNBC
图片来源:CNBC
作为世界上最大的晶圆代工厂,台积电可以生产从手机到F-35战斗机、再到美国宇航局(NASA)火星探测器“毅力号”(Perseverance Rover)的各种关键芯片。本月早些时候,台积电宣布在日本建设新厂的计划,该公司将在那里使用28nm等成熟制程生产芯片,用于家用设备和某些汽车部件。除此之外,该公司还是苹果iPhone和大多数Mac电脑中最先进芯片的独家供应商。
事实上,美国才是芯片产业的发源地。但几十年来,全球芯片制造产能持续向亚洲转移。国际半导体产业协会(SEMI)的数据显示,截至2020年,亚洲占全球芯片产能的79%,美国占全球芯片产能的12%,远低于1990年的37%。
图片来源:CNBC
图片来源:CNBC
台积电披露的数据显示,2020年,该公司占全球半导体产能的24%,比2019年提高3个百分点。而研究机构凯投宏观的数据显示,在最新款iPhone、超级计算机和汽车人工智能等领域使用的芯片中,台积电产能占92%,三星产能占8%。
“台积电几乎已经成为先进芯片的垄断者,这些制造业务大部分都集中在台湾,这对美国甚至西方世界来说,都是一个重要的国家问题。”萨斯奎哈纳(Susquehanna)高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰表示。
除最先进的3纳米和5纳米芯片外,台积电还为电动牙刷和咖啡机等产品生产面积更大的芯片。但目前几乎所有类型的芯片都出现产能紧缺,包括通用汽车和丰田在内的汽车制造商已暂停部分工厂的生产,苹果也可能会削减其2021年iPhone 13的生产目标,部分机型的订单将推迟一个多月。
图片来源:CNBC
图片来源:CNBC
机构:两岸统一,中国芯片产能将是北美3倍
短期来看,芯片短缺制约着各行业的发展。长期来看,随着万物互联时代的到来,全球芯片使用量或将大幅增加,这让台积电这类芯片代工厂的重要性日益凸显。
借着这个话题,CNBC再次提到了两岸关系。该报道有些炒作意味,称台积电的12英寸晶圆厂大多位于台湾和中国大陆,这使得全球芯片供应很容易受到自然灾害(包括目前台湾岛内的干旱)或该地区地缘政治紧张局势的影响。而一些专家甚至将台积电称为台湾与大陆紧张关系中的“硅盾”(silicon shield)。
“媒体描绘了一幅非常黯淡的画面,”高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰表示,“但我实际上乐观得多,因为中国大陆和台湾之间存在互惠关系,中国大陆目前的先进制造业需要台积电的芯片。”
高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰 CNBC视频截图
高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰 CNBC视频截图
中国大陆的确需要台积电生产的先进芯片,但美国政府过去几年一直在通过长臂管辖阻碍大陆部分企业获取芯片产能,并且打压大陆本土的芯片制造厂商。
10月13日,知名半导体分析机构IC Insights发布报告称,随着中美贸易紧张关系加剧,美国对部分中国半导体企业实施严厉制裁,这让中国开始思考未来如何参与集成电路和电子行业的全球竞争。
IC Insights报告截图
IC Insights报告截图
IC Insights数据显示,2020年中国大陆芯片自给率为15.9%。预计到2025年,中国大陆半导体芯片市场规模将达到2230亿美元,2020-2025年间的年复合增长率将达9.2%。而2025年中国大陆半导体芯片产值将达到432亿美元,2020-2025年间的年复合增长率将达到13.7%。
按这个数据计算,到2025年中国大陆生产的半导体芯片产值,在整个中国大陆半导体芯片市场当中的占比将达到19.4%。
还需要注意的是,在2020年中国大陆227亿美元的芯片产值中,总部位于中国大陆的企业只生产了其中的83亿美元(36.6%),台积电、SK海力士、三星、英特尔、联电和其他在中国大陆拥有晶圆厂的企业生产了其余的芯片。
报告指出,未来全球经济的健康增长越来越依赖于先进电子系统的持续引入。这些系统中的关键部件是集成电路,没有集成电路,就无法生产先进的电子系统。
数据来源:IC Insights
数据来源:IC Insights
在此背景下,中国大陆如何快速发展芯片产业、提高芯片自给率?
IC Insights罕见指出,实现两岸统一或是一个选项。理由如下:
1.截至2020年12月,中国台湾在全球IC产业产能中所占份额居首位。如果两岸实现统一,中国大陆和台湾地区的芯片产能将占全球芯片产能的约37%,约为北美地区产能的3倍。
2.在台积电的引领下,截至目前,中国台湾的先进芯片(制程<10纳米)产能是世界任何国家和地区中最大的(63%),以三星为代表的韩国拥有剩余的37%。
3.中国台湾的公司占岛内总产能的近90%。岛内少数的非本土晶圆厂有美国Diodes,拥有的一个小型6英寸晶圆厂,以及美光拥有的两个先进的12英寸DRAM晶圆厂(分别是桃园的Fab11晶圆厂,每月产能为10万8000片,和台中Fab16晶圆厂,产能为月产能10万片)。
4.中国台湾拥有全球22%的12英寸晶圆产能,紧随韩国的25%。相比之下,北美仅占11%;岛内半导体总产能约80%来自代工生产。预计到2021年,中国台湾的纯代工厂(即台积电、联电、力积电等)将占全球纯代工市场总量的近80%。
各地区芯片产能占比 数据来源:IC Insights
各地区芯片产能占比 数据来源:IC Insights
因此,IC Insights指出:目前没有比中国台湾更重要的芯片生产基地。如果中国大陆在芯片设备方面始终无法取得突破,可以通过必要手段实现两岸统一来解决这个问题。
2021年三季度,台积电各制程营收占比
2021年三季度,台积电各制程营收占比
正从台湾请专家协助建厂
大洋彼岸,台积电亚利桑那州工地现场,世界上最大的起重机之一正被提升到200英尺的高度,这个重达2300吨的起重机由153辆半卡车运到现场。
工地主管吉姆·怀特(Jim White)透露,自今年4月开工以来,承包商已经搬移近400万立方码(1立方米等于1.3立方码)的泥土,并使用了超过2.6亿加仑(1加仑=3.79升)的水。
CNBC视频截图
CNBC视频截图
建造晶圆厂和制造芯片需要大量的水,而在亚利桑那的沙漠中,水并不是丰富的资源。该州最大的水资源是地下水,但大型农场的深井用水的速度比自然补充的速度要快。
陈锵泽介绍称,台积电每天需要大约470万加仑的水来支持生产。
台积电对水资源短缺并不陌生。目前,台湾地区正面临56年来最严重的干旱,但台积电表示,这并未影响生产。该公司透露,在亚利桑那州一个现场水处理中心,将回收高达90%的工厂用水。
另外一个挑战是,台积电大多数5纳米专家都在亚洲。
为了解决这个问题,台积电的学术关系经理罗克珊娜·维加透露,该公司将从台湾请来一些顶级专家,“他们被认为是我们工厂的主题专家。这将是一项临时任务……两年,也许三年。”
台积电方面透露,该公司已经向台湾派遣了250多名美国新员工,进行为期12至18个月的培训,以跟上工厂进度。
CNBC称,多元化是台积电将先进制造业带到美国的一个关键原因。高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰指出,在模拟半导体设计方面,台湾没有优势,如果搬到美国,就能接触到更多的模拟设计公司。
事实上,美国严重依赖台积电的芯片产能,才是特朗普执政时期对台积电软硬兼施的真正原因。
“亚利桑那州有许多计划,包括合格设施税收抵免和优质工作税收抵免,这确实是帮助降低运营成本的一个激励因素。除此之外,凤凰城还提供了一项2亿美元的基础设施计划,帮助台积电获得所需的水和其他基础设施。”大凤凰城经济委员会主席兼首席执行官克里斯·卡马乔表示。
CNBC视频截图
CNBC视频截图
目前,拜登政府已经提议为台积电等芯片公司在美国本土建厂提供520亿美元的补贴。行业报告预计,美国政府将投资约500亿美元,在未来10年在美国建造19座晶圆厂,使美国本土芯片制造能力翻一番。
但日经新闻日前曾尖锐指出,目前距台积电宣布在美建厂已过去1年半以上,美国众议院的相关法案连补贴内容都没有纳入,审议也没有进展,给台积电的补贴完全无法落实。对于向海外企业提供巨额补贴,美国国内也存在反对声音。
随着全球芯片持续紧缺,台积电已承诺在未来三年内投资1000亿美元扩产。类似的扩产行动也正在世界各地进行。SEMI预计,到2024年将有72家新晶圆厂或重大扩产项目投产,其中10家位于北美和南美。
SEMI总裁兼首席执行官阿吉特·马诺查(Ajit Manocha)坦言:“我在过去两三年听到的投资公告比我一生听到的都多。基于此,我们认为,到明年年底,芯片短缺问题应该会有所缓解。”
《华尔街日报》报道称,在此之前,由于需求持续飙升,台积电把芯片价格上调至多20%,成本可能会通过电子产品的价格转嫁到消费者身上。该公司还在继续提高产能,包括在美国的产能,亚利桑那州占地1100英亩(约合445.2万平方米)的工厂肯定有余力进行第二阶段的生产。
【文/观察者网 吕栋 编辑/陶立烽】
当地时间10月16日,美国消费者新闻与商业频道(CNBC)实地探访了台积电正在美国建设的5纳米工厂。从现场画面看,这座已经规划一年半、开工6个月的工厂,似乎仍然处于初期的施工阶段,而美国政府承诺给台积电的补贴至今尚未落实。
宣布建厂一年多后的台积电亚利桑那工厂
宣布建厂一年多后的台积电亚利桑那工厂
在这篇探访报道中,CNBC还特别提到两岸关系,声称台积电的重要工厂大多位于中国台湾和中国大陆,这使得全球芯片供应很容易受到自然灾害和地缘政治紧张局势的影响,甚至还有一些专家将台积电称为台湾地区与大陆紧张关系中的“硅盾”。
无独有偶,半导体分析机构“IC Insights”10月13日发布报告称,目前没有比中国台湾更重要的芯片生产基地。如果中国大陆在芯片设备方面始终无法取得突破,可以通过必要手段实现两岸统一来解决这个问题。
届时,中国大陆和台湾地区的芯片产能将占全球产能的37%,约为北美产能的3倍。
CNBC报道截图
CNBC报道截图
“台积电产能大部分在台湾,对西方是一个重要问题”
“台积电可能不是一个家喻户晓的公司,但它的市值超过5500亿美元,是全球市值最高的10家公司之一。现在,它正在利用其可观的资源将世界上最先进的芯片制造工厂带回(bring back)美国本土。”CNBC在报道中写道。
日前,CNBC前往美国亚利桑那州,实地探访了台积电正在当地建设的晶圆厂。在投资120亿美元将这座工厂建成后,台积电将在该工厂将生产5纳米先进制程,月产能2万片晶圆。
目前,5纳米是世界上最先进的芯片制程,英特尔等美国公司尚未量产这一节点,而台积电的到来有望改变这种情况。不过,从现场画面来看,在宣布建厂1年多后,台积电亚利桑那工厂仍处于初期施工阶段。
图片来源:CNBC
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“实际上,我们正在复制在台湾的建厂模式”,台积电技术处长陈锵泽(Tony Chen)在现场介绍称,该公司正在建造一座230万平方英尺(约合21.4万平方米)的四层晶圆厂。在台积电工作的23年里,陈锵泽曾推动其他17个晶圆厂建设项目。
“如果你想要更多的产能,就必须建造更多的晶圆厂,这就是我们搬到美国的原因之一。”台积电首席战略官、亚利桑那项目总裁兼首席执行官里克·卡西迪表示,“我们的客户希望我们在美国,美国政府也希望我们在这里。”
图片来源:CNBC
图片来源:CNBC
作为世界上最大的晶圆代工厂,台积电可以生产从手机到F-35战斗机、再到美国宇航局(NASA)火星探测器“毅力号”(Perseverance Rover)的各种关键芯片。本月早些时候,台积电宣布在日本建设新厂的计划,该公司将在那里使用28nm等成熟制程生产芯片,用于家用设备和某些汽车部件。除此之外,该公司还是苹果iPhone和大多数Mac电脑中最先进芯片的独家供应商。
事实上,美国才是芯片产业的发源地。但几十年来,全球芯片制造产能持续向亚洲转移。国际半导体产业协会(SEMI)的数据显示,截至2020年,亚洲占全球芯片产能的79%,美国占全球芯片产能的12%,远低于1990年的37%。
图片来源:CNBC
图片来源:CNBC
台积电披露的数据显示,2020年,该公司占全球半导体产能的24%,比2019年提高3个百分点。而研究机构凯投宏观的数据显示,在最新款iPhone、超级计算机和汽车人工智能等领域使用的芯片中,台积电产能占92%,三星产能占8%。
“台积电几乎已经成为先进芯片的垄断者,这些制造业务大部分都集中在台湾,这对美国甚至西方世界来说,都是一个重要的国家问题。”萨斯奎哈纳(Susquehanna)高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰表示。
除最先进的3纳米和5纳米芯片外,台积电还为电动牙刷和咖啡机等产品生产面积更大的芯片。但目前几乎所有类型的芯片都出现产能紧缺,包括通用汽车和丰田在内的汽车制造商已暂停部分工厂的生产,苹果也可能会削减其2021年iPhone 13的生产目标,部分机型的订单将推迟一个多月。
图片来源:CNBC
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机构:两岸统一,中国芯片产能将是北美3倍
短期来看,芯片短缺制约着各行业的发展。长期来看,随着万物互联时代的到来,全球芯片使用量或将大幅增加,这让台积电这类芯片代工厂的重要性日益凸显。
借着这个话题,CNBC再次提到了两岸关系。该报道有些炒作意味,称台积电的12英寸晶圆厂大多位于台湾和中国大陆,这使得全球芯片供应很容易受到自然灾害(包括目前台湾岛内的干旱)或该地区地缘政治紧张局势的影响。而一些专家甚至将台积电称为台湾与大陆紧张关系中的“硅盾”(silicon shield)。
“媒体描绘了一幅非常黯淡的画面,”高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰表示,“但我实际上乐观得多,因为中国大陆和台湾之间存在互惠关系,中国大陆目前的先进制造业需要台积电的芯片。”
高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰 CNBC视频截图
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中国大陆的确需要台积电生产的先进芯片,但美国政府过去几年一直在通过长臂管辖阻碍大陆部分企业获取芯片产能,并且打压大陆本土的芯片制造厂商。
10月13日,知名半导体分析机构IC Insights发布报告称,随着中美贸易紧张关系加剧,美国对部分中国半导体企业实施严厉制裁,这让中国开始思考未来如何参与集成电路和电子行业的全球竞争。
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IC Insights数据显示,2020年中国大陆芯片自给率为15.9%。预计到2025年,中国大陆半导体芯片市场规模将达到2230亿美元,2020-2025年间的年复合增长率将达9.2%。而2025年中国大陆半导体芯片产值将达到432亿美元,2020-2025年间的年复合增长率将达到13.7%。
按这个数据计算,到2025年中国大陆生产的半导体芯片产值,在整个中国大陆半导体芯片市场当中的占比将达到19.4%。
还需要注意的是,在2020年中国大陆227亿美元的芯片产值中,总部位于中国大陆的企业只生产了其中的83亿美元(36.6%),台积电、SK海力士、三星、英特尔、联电和其他在中国大陆拥有晶圆厂的企业生产了其余的芯片。
报告指出,未来全球经济的健康增长越来越依赖于先进电子系统的持续引入。这些系统中的关键部件是集成电路,没有集成电路,就无法生产先进的电子系统。
数据来源:IC Insights
数据来源:IC Insights
在此背景下,中国大陆如何快速发展芯片产业、提高芯片自给率?
IC Insights罕见指出,实现两岸统一或是一个选项。理由如下:
1.截至2020年12月,中国台湾在全球IC产业产能中所占份额居首位。如果两岸实现统一,中国大陆和台湾地区的芯片产能将占全球芯片产能的约37%,约为北美地区产能的3倍。
2.在台积电的引领下,截至目前,中国台湾的先进芯片(制程<10纳米)产能是世界任何国家和地区中最大的(63%),以三星为代表的韩国拥有剩余的37%。
3.中国台湾的公司占岛内总产能的近90%。岛内少数的非本土晶圆厂有美国Diodes,拥有的一个小型6英寸晶圆厂,以及美光拥有的两个先进的12英寸DRAM晶圆厂(分别是桃园的Fab11晶圆厂,每月产能为10万8000片,和台中Fab16晶圆厂,产能为月产能10万片)。
4.中国台湾拥有全球22%的12英寸晶圆产能,紧随韩国的25%。相比之下,北美仅占11%;岛内半导体总产能约80%来自代工生产。预计到2021年,中国台湾的纯代工厂(即台积电、联电、力积电等)将占全球纯代工市场总量的近80%。
各地区芯片产能占比 数据来源:IC Insights
各地区芯片产能占比 数据来源:IC Insights
因此,IC Insights指出:目前没有比中国台湾更重要的芯片生产基地。如果中国大陆在芯片设备方面始终无法取得突破,可以通过必要手段实现两岸统一来解决这个问题。
2021年三季度,台积电各制程营收占比
2021年三季度,台积电各制程营收占比
正从台湾请专家协助建厂
大洋彼岸,台积电亚利桑那州工地现场,世界上最大的起重机之一正被提升到200英尺的高度,这个重达2300吨的起重机由153辆半卡车运到现场。
工地主管吉姆·怀特(Jim White)透露,自今年4月开工以来,承包商已经搬移近400万立方码(1立方米等于1.3立方码)的泥土,并使用了超过2.6亿加仑(1加仑=3.79升)的水。
CNBC视频截图
CNBC视频截图
建造晶圆厂和制造芯片需要大量的水,而在亚利桑那的沙漠中,水并不是丰富的资源。该州最大的水资源是地下水,但大型农场的深井用水的速度比自然补充的速度要快。
陈锵泽介绍称,台积电每天需要大约470万加仑的水来支持生产。
台积电对水资源短缺并不陌生。目前,台湾地区正面临56年来最严重的干旱,但台积电表示,这并未影响生产。该公司透露,在亚利桑那州一个现场水处理中心,将回收高达90%的工厂用水。
另外一个挑战是,台积电大多数5纳米专家都在亚洲。
为了解决这个问题,台积电的学术关系经理罗克珊娜·维加透露,该公司将从台湾请来一些顶级专家,“他们被认为是我们工厂的主题专家。这将是一项临时任务……两年,也许三年。”
台积电方面透露,该公司已经向台湾派遣了250多名美国新员工,进行为期12至18个月的培训,以跟上工厂进度。
CNBC称,多元化是台积电将先进制造业带到美国的一个关键原因。高级半导体分析师克里斯托弗·罗兰指出,在模拟半导体设计方面,台湾没有优势,如果搬到美国,就能接触到更多的模拟设计公司。
事实上,美国严重依赖台积电的芯片产能,才是特朗普执政时期对台积电软硬兼施的真正原因。
“亚利桑那州有许多计划,包括合格设施税收抵免和优质工作税收抵免,这确实是帮助降低运营成本的一个激励因素。除此之外,凤凰城还提供了一项2亿美元的基础设施计划,帮助台积电获得所需的水和其他基础设施。”大凤凰城经济委员会主席兼首席执行官克里斯·卡马乔表示。
CNBC视频截图
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目前,拜登政府已经提议为台积电等芯片公司在美国本土建厂提供520亿美元的补贴。行业报告预计,美国政府将投资约500亿美元,在未来10年在美国建造19座晶圆厂,使美国本土芯片制造能力翻一番。
但日经新闻日前曾尖锐指出,目前距台积电宣布在美建厂已过去1年半以上,美国众议院的相关法案连补贴内容都没有纳入,审议也没有进展,给台积电的补贴完全无法落实。对于向海外企业提供巨额补贴,美国国内也存在反对声音。
随着全球芯片持续紧缺,台积电已承诺在未来三年内投资1000亿美元扩产。类似的扩产行动也正在世界各地进行。SEMI预计,到2024年将有72家新晶圆厂或重大扩产项目投产,其中10家位于北美和南美。
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#羲和号成功发射实现我国太阳探测零的突破#【我国太空探测步入探日时代!硬核科普“羲和号”】刚刚,我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在太原卫星发射中心成功发射!这颗卫星可不得了,实现了我国太阳探测零的突破,标志着我国太空探测正式步入“探日”时代!而且“羲和号”卫星一出手就不凡,在国际上首次实现太阳Hα波段光谱成像的空间探测,填补了太阳爆发源区高质量观测数据的空白,对我国空间科学探测及卫星技术发展都具有重要意义。
从嫦娥“探月”到天问“探火”,再到羲和“探日”,中国航天强国建设迈出坚实步伐。探测太阳有什么用?我国的太阳探测计划有哪些?“羲和号”卫星有哪些独特之处?记者第一时间采访了国家航天局相关专家。
为什么要探测太阳?
身处太阳系之中,人类无法不对太阳系的中心——给地球带来光明与能量的太阳产生好奇和探究。科学家表示,大约在46亿年前,太阳在距离银河系中心约2.6万光年处,由星云在自身引力作用下坍塌凝聚而形成,太阳寿命大致为100亿年,目前正处于壮年期。太阳直径达139万公里,是地球的107倍,质量则是地球的33万倍,占整个太阳系总质量的99.87%,可以说是太阳系的绝对主宰。这是一颗时时刻刻发生氢、氦核聚变、发光发热的巨大恒星。
“太阳对地球演化和人类文明发展的作用不可或缺,同时,太阳对地球的影响也无所不在,主要体现在太阳爆发产生大量带电高能粒子,对地球电磁环境造成严重破坏,其中尤以太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射对地球电磁环境影响最为显著。”国家航天局对地观测与数据中心主任、高分辨率对地观测重大专项工程总设计师赵坚告诉记者,太阳活动周期约11年,2021年至2022年是人类有纪录以来第25个太阳活动周期的开始,全世界又进入太阳研究新的高峰期。
从世界范围来看,自上世纪60年代以来,随着航天技术的快速发展,全世界已发射了70多颗太阳观测卫星,主要集中在美国、俄罗斯、日本等发达国家,聚焦于太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射的观测研究。
记者专程请教了专家,有代表性的太阳探测器都有哪些。专家举了几个例子,比如2006年10月美国发射世界第一对孪生太阳观测卫星——日地关系观测平台,对太阳黑子爆发时进行了三维成像,帮助科学家们研究太阳周边环境以及太阳活动对整个太阳系造成的影响;2009年1月,俄罗斯发射了“科罗纳斯”太阳探测卫星,探测太阳内部结构及太阳活动对地球气候、大气层及生物圈的影响;2018年美国“帕克”太阳探测器发射升空,近距离对太阳结构进行探测,获得了相当的成果。
我国的太阳探测计划有哪些?
国际上太阳探测如火如荼,中国的太阳探测计划当然不能落后。“十三五”期间,国家航天局就组织中国航天科技集团、南京大学、中国科学院等单位研究制定了空间科学研究发展路线图,并且紧锣密鼓开始实施。
“探测和研究太阳活动,提出应对措施,能够降低或规避对地球的不利影响。我国作为航天大国,及时开展太阳探测活动十分必要。”赵坚透露,我国目前已经制定了两个太阳探测计划,分别是“羲和”和“夸父”探测计划,这是太阳探测的中国方案和中国贡献。羲和是中国上古神话中的太阳女神,是掌管时间和历法的太阳神,并以太阳母亲的形象为人们所认知。“羲和号”实现了我国太阳探测破冰之旅,“夸父”计划则是研制发射先进天基太阳天文台卫星,对太阳进行科学观测,已纳入中国科学院先导计划,计划于明年发射。
此外,我国正在论证后续太阳探测发展计划,科学家们希望按照在黄道面内多视角探测、大倾角太阳极区探测和太阳抵近观测“三步走”进行实施,进一步了解太阳的构造,确定太阳活动的三维结构,掌握其机理和活动规律,从而造福人类,趋利避害。
“羲和号”的创新之处在哪里?
专家介绍,此次发射的“羲和号”卫星全称是太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星,主要科学载荷为太阳空间望远镜。“羲和号”整星重量508公斤,设计寿命3年,运行于517公里高度、倾角98度的太阳同步轨道,该轨道将经过地球的南北极,能够24小时连续对太阳进行观测。
赵坚表示,“羲和”太阳探测计划紧紧围绕太阳探测热点问题,提出中国特色太阳探测模式,如在国际上首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测;首次提出天文光谱测速导航新方法和新技术等,都具有重要意义。
什么是太阳Hα谱线?
专家解释,太阳Hα谱线是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一,通过对该谱线的数据分析,可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化,研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。
“之前只能在地球上对Hα谱线进行探测,受大气干扰,探测数据不连续不稳定。现在通过‘羲和号’探测,对其进行高分辨率成像,46秒内就能获得全日面1600万个点上的光谱,在300余个波长点上同时获得色球和光球的二维图像,可以更加准确的获得太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化,进而建立太阳爆发从光球到日冕的完整物理模型。这对太阳底层大气和太阳爆发的观测具有重要意义。”赵坚介绍,“羲和号”卫星在轨开展的相关试验,是国际上第一次在太空进行Hα谱线研究,有望获得有国际影响力的科学产出,将显著提高我国在太阳物理领域的国际影响力。
据了解,当前国际太阳探测成为热点,我国在太阳观测领域发表论文数量已居世界第二位,但是使用的数据均来自于国外卫星数据。“‘羲和号’发射成功后,将打破这种被动局面,我国将成立卫星数据科学委员会,制定数据政策,供国内外科学家研究、使用、共享卫星探测数据,力争产生原创性科学成果,为人类科学事业做出中国贡献。”赵坚说。
国际首创的“双超”平台长啥样?
“羲和号”卫星的创新意义不仅仅体现在太阳探测方面,它采用国际首创的双超新技术卫星平台,实现了载荷在轨指向的超高精度和超高稳定度控制,比目前同等惯量的卫星平台提高了两个数量级,业内称之为“双超”平台,将推动我国高精度卫星平台技术革命性、跨越性发展。
据了解,随着我国航天产业的不断发展,对地观测、空间科学等各类航天任务对高性能卫星平台的需求越来越迫切,尤其是具有超高指向精度、超高稳定度指标的卫星平台,是制约航天事业后续发展的关键“卡脖子”技术之一。
“传统卫星采用平台舱和载荷舱固连的设计方法,因此平台舱活动部件振动会不可避免地传递至载荷,造成观测质量下降。”程卫强介绍,在国家航天局的大力支持下,卫星研制团队在国际上首次采用了“动静隔离非接触”总体设计新方法,将平台舱与载荷舱物理隔离,并将飞轮、太阳帆板等微振动源集中于平台舱、太阳Hα光谱仪放置于载荷舱,采用磁浮控制技术和执行机构实现两者物理非接触隔离,不仅阻断了平台舱微振动的传递路径,同时解决了平台舱热变形对载荷舱影响,使载荷控制精度和稳定度提升两个数量级以上。“羲和号”发射成功,标志着我国自主研发的“超高指向精度”、“超高稳定性”双超卫星结构平台顺利进入应用阶段。
同时,“羲和号”卫星还将在轨验证无线能源传输、舱间无线通信、舱间激光通信、重复连接释放、舱间电缆脱落与收纳、原子鉴频太阳导航仪等多项新技术和新产品。
赵坚表示,“羲和号”高性能技术卫星平台在轨试验成功后,是世界上首次将磁悬浮技术在航天器上进行工程应用,将大幅提升我国空间观测技术水平。未来,“双超”平台技术还将在高分辨率对地详查、大比例尺立体测绘、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中推广应用,推动我国空间科学领域、航天技术领域跨越式发展。(人民日报)
从嫦娥“探月”到天问“探火”,再到羲和“探日”,中国航天强国建设迈出坚实步伐。探测太阳有什么用?我国的太阳探测计划有哪些?“羲和号”卫星有哪些独特之处?记者第一时间采访了国家航天局相关专家。
为什么要探测太阳?
身处太阳系之中,人类无法不对太阳系的中心——给地球带来光明与能量的太阳产生好奇和探究。科学家表示,大约在46亿年前,太阳在距离银河系中心约2.6万光年处,由星云在自身引力作用下坍塌凝聚而形成,太阳寿命大致为100亿年,目前正处于壮年期。太阳直径达139万公里,是地球的107倍,质量则是地球的33万倍,占整个太阳系总质量的99.87%,可以说是太阳系的绝对主宰。这是一颗时时刻刻发生氢、氦核聚变、发光发热的巨大恒星。
“太阳对地球演化和人类文明发展的作用不可或缺,同时,太阳对地球的影响也无所不在,主要体现在太阳爆发产生大量带电高能粒子,对地球电磁环境造成严重破坏,其中尤以太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射对地球电磁环境影响最为显著。”国家航天局对地观测与数据中心主任、高分辨率对地观测重大专项工程总设计师赵坚告诉记者,太阳活动周期约11年,2021年至2022年是人类有纪录以来第25个太阳活动周期的开始,全世界又进入太阳研究新的高峰期。
从世界范围来看,自上世纪60年代以来,随着航天技术的快速发展,全世界已发射了70多颗太阳观测卫星,主要集中在美国、俄罗斯、日本等发达国家,聚焦于太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射的观测研究。
记者专程请教了专家,有代表性的太阳探测器都有哪些。专家举了几个例子,比如2006年10月美国发射世界第一对孪生太阳观测卫星——日地关系观测平台,对太阳黑子爆发时进行了三维成像,帮助科学家们研究太阳周边环境以及太阳活动对整个太阳系造成的影响;2009年1月,俄罗斯发射了“科罗纳斯”太阳探测卫星,探测太阳内部结构及太阳活动对地球气候、大气层及生物圈的影响;2018年美国“帕克”太阳探测器发射升空,近距离对太阳结构进行探测,获得了相当的成果。
我国的太阳探测计划有哪些?
国际上太阳探测如火如荼,中国的太阳探测计划当然不能落后。“十三五”期间,国家航天局就组织中国航天科技集团、南京大学、中国科学院等单位研究制定了空间科学研究发展路线图,并且紧锣密鼓开始实施。
“探测和研究太阳活动,提出应对措施,能够降低或规避对地球的不利影响。我国作为航天大国,及时开展太阳探测活动十分必要。”赵坚透露,我国目前已经制定了两个太阳探测计划,分别是“羲和”和“夸父”探测计划,这是太阳探测的中国方案和中国贡献。羲和是中国上古神话中的太阳女神,是掌管时间和历法的太阳神,并以太阳母亲的形象为人们所认知。“羲和号”实现了我国太阳探测破冰之旅,“夸父”计划则是研制发射先进天基太阳天文台卫星,对太阳进行科学观测,已纳入中国科学院先导计划,计划于明年发射。
此外,我国正在论证后续太阳探测发展计划,科学家们希望按照在黄道面内多视角探测、大倾角太阳极区探测和太阳抵近观测“三步走”进行实施,进一步了解太阳的构造,确定太阳活动的三维结构,掌握其机理和活动规律,从而造福人类,趋利避害。
“羲和号”的创新之处在哪里?
专家介绍,此次发射的“羲和号”卫星全称是太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星,主要科学载荷为太阳空间望远镜。“羲和号”整星重量508公斤,设计寿命3年,运行于517公里高度、倾角98度的太阳同步轨道,该轨道将经过地球的南北极,能够24小时连续对太阳进行观测。
赵坚表示,“羲和”太阳探测计划紧紧围绕太阳探测热点问题,提出中国特色太阳探测模式,如在国际上首次实现空间太阳Hα波段的光谱成像探测;首次提出天文光谱测速导航新方法和新技术等,都具有重要意义。
什么是太阳Hα谱线?
专家解释,太阳Hα谱线是研究太阳活动在光球和色球响应时最好的谱线之一,通过对该谱线的数据分析,可获得太阳爆发时的大气温度、速度等物理量的变化,研究太阳爆发的动力学过程和物理机制。
“之前只能在地球上对Hα谱线进行探测,受大气干扰,探测数据不连续不稳定。现在通过‘羲和号’探测,对其进行高分辨率成像,46秒内就能获得全日面1600万个点上的光谱,在300余个波长点上同时获得色球和光球的二维图像,可以更加准确的获得太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化,进而建立太阳爆发从光球到日冕的完整物理模型。这对太阳底层大气和太阳爆发的观测具有重要意义。”赵坚介绍,“羲和号”卫星在轨开展的相关试验,是国际上第一次在太空进行Hα谱线研究,有望获得有国际影响力的科学产出,将显著提高我国在太阳物理领域的国际影响力。
据了解,当前国际太阳探测成为热点,我国在太阳观测领域发表论文数量已居世界第二位,但是使用的数据均来自于国外卫星数据。“‘羲和号’发射成功后,将打破这种被动局面,我国将成立卫星数据科学委员会,制定数据政策,供国内外科学家研究、使用、共享卫星探测数据,力争产生原创性科学成果,为人类科学事业做出中国贡献。”赵坚说。
国际首创的“双超”平台长啥样?
“羲和号”卫星的创新意义不仅仅体现在太阳探测方面,它采用国际首创的双超新技术卫星平台,实现了载荷在轨指向的超高精度和超高稳定度控制,比目前同等惯量的卫星平台提高了两个数量级,业内称之为“双超”平台,将推动我国高精度卫星平台技术革命性、跨越性发展。
据了解,随着我国航天产业的不断发展,对地观测、空间科学等各类航天任务对高性能卫星平台的需求越来越迫切,尤其是具有超高指向精度、超高稳定度指标的卫星平台,是制约航天事业后续发展的关键“卡脖子”技术之一。
“传统卫星采用平台舱和载荷舱固连的设计方法,因此平台舱活动部件振动会不可避免地传递至载荷,造成观测质量下降。”程卫强介绍,在国家航天局的大力支持下,卫星研制团队在国际上首次采用了“动静隔离非接触”总体设计新方法,将平台舱与载荷舱物理隔离,并将飞轮、太阳帆板等微振动源集中于平台舱、太阳Hα光谱仪放置于载荷舱,采用磁浮控制技术和执行机构实现两者物理非接触隔离,不仅阻断了平台舱微振动的传递路径,同时解决了平台舱热变形对载荷舱影响,使载荷控制精度和稳定度提升两个数量级以上。“羲和号”发射成功,标志着我国自主研发的“超高指向精度”、“超高稳定性”双超卫星结构平台顺利进入应用阶段。
同时,“羲和号”卫星还将在轨验证无线能源传输、舱间无线通信、舱间激光通信、重复连接释放、舱间电缆脱落与收纳、原子鉴频太阳导航仪等多项新技术和新产品。
赵坚表示,“羲和号”高性能技术卫星平台在轨试验成功后,是世界上首次将磁悬浮技术在航天器上进行工程应用,将大幅提升我国空间观测技术水平。未来,“双超”平台技术还将在高分辨率对地详查、大比例尺立体测绘、太阳立体探测、系外行星发现等新一代航天任务中推广应用,推动我国空间科学领域、航天技术领域跨越式发展。(人民日报)
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