子午工程，立體監(jiān)測(cè)日地空間天氣 | 人民日?qǐng)?bào)

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科技自立自強(qiáng)水平大幅提高。

——摘自“十五五”規(guī)劃建議

日地空間天氣的監(jiān)測(cè)、研究與預(yù)報(bào)，直接影響航天器在軌安全、導(dǎo)航定位、無(wú)線電通信等高技術(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。開(kāi)展對(duì)空間天氣的研究和應(yīng)用，是我們子午工程團(tuán)隊(duì)的主要任務(wù)。子午工程二期從2019年11月開(kāi)工，到今年3月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，標(biāo)志著子午工程正式建成。

這幾年，子午工程已經(jīng)有不少應(yīng)用場(chǎng)景。例如在航天員出艙時(shí)，提前進(jìn)行空間天氣預(yù)報(bào)，避免在太陽(yáng)風(fēng)暴來(lái)臨、空間有高能粒子時(shí)出艙，保護(hù)航天員健康安全。同時(shí)，我們還在探索解決太陽(yáng)風(fēng)暴發(fā)生時(shí)導(dǎo)航精度下降、短波通信受影響等問(wèn)題。

子午工程已經(jīng)形成了獨(dú)一無(wú)二的“一鏈”“三網(wǎng)”“四聚焦”布局創(chuàng)新監(jiān)測(cè)架構(gòu)：“一鏈”是指從太陽(yáng)表面到地球表面的完整觀測(cè)鏈；“三網(wǎng)”是指將電磁、中高層大氣和電離層監(jiān)測(cè)網(wǎng)沿東經(jīng)100度、120度和北緯30度、40度呈“井”字形布局；“四聚焦”是指聚焦極區(qū)高緯地區(qū)、北方中緯地區(qū)、海南低緯地區(qū)，以及青藏高原4個(gè)重點(diǎn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)日地空間各個(gè)圈層的立體、多要素監(jiān)測(cè)。

二期建設(shè)時(shí)，很多大型設(shè)備買(mǎi)不到，許多先進(jìn)技術(shù)在國(guó)際上沒(méi)有先例可循，我們加大自主研發(fā)力度，自己摸索嘗試。讓我印象特別深的是，大家在海南探索建設(shè)陣列式大口徑激光雷達(dá)，通過(guò)激發(fā)亞穩(wěn)態(tài)氦原子來(lái)監(jiān)測(cè)上千公里的高層大氣。最開(kāi)始的方案是通過(guò)兩站式連續(xù)發(fā)射激光來(lái)進(jìn)行探測(cè)，但團(tuán)隊(duì)里的年輕人提出，能不能改成單臺(tái)站脈沖式發(fā)射，對(duì)觀測(cè)便利度、信號(hào)接收都更為有利。我們經(jīng)過(guò)深化論證和大量的實(shí)驗(yàn)室研究和測(cè)試，將方案進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)踐證明，優(yōu)化后的方案效果很好。

▲圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡

老實(shí)說(shuō)，最開(kāi)始建設(shè)時(shí)，我心里比較忐忑，一系列大型設(shè)備難度高、數(shù)量多、工期緊，但我們相信團(tuán)隊(duì)成員，尤其是年輕人的聰明才智，鼓勵(lì)大家對(duì)方案提出優(yōu)化建議、不斷試錯(cuò)。比如，位于四川稻城的圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡，是全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，由313部天線組成。但稻城海拔將近4000米，在高原上建設(shè)大型設(shè)備，難度非常大。團(tuán)隊(duì)先做好2個(gè)單元，進(jìn)行測(cè)試、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、進(jìn)行修正，之后再拓展到16個(gè)單元。測(cè)試可行后，最終敲定下來(lái)313部天線的建設(shè)。可以說(shuō)，這幾年來(lái)我們就是在不斷試錯(cuò)、修正的過(guò)程中完成設(shè)備的建設(shè)。

隨著子午工程一期、二期的融合運(yùn)行，我們正在對(duì)一些大型監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行優(yōu)化提升。展望“十五五”，我們繼續(xù)推動(dòng)實(shí)施國(guó)際子午圈大科學(xué)計(jì)劃，希望通過(guò)國(guó)際合作，形成服務(wù)全球的空間環(huán)境地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)。我們希望能把子午工程的作用進(jìn)一步發(fā)揮好，不斷深化大科學(xué)工程在各類場(chǎng)景中的應(yīng)用。

（作者徐寄遙，系中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員、子午工程二期總工程師，《人民日?qǐng)?bào)》記者李君強(qiáng)采訪整理）

著力提升我國(guó)空間天氣科學(xué)研究能力

太陽(yáng)與地球之間的空間，充滿等離子體、磁場(chǎng)、高能粒子、電磁輻射等，與地球空間環(huán)境緊密關(guān)聯(lián)，受太陽(yáng)活動(dòng)直接影響。

子午工程全稱“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)”，是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，主要目標(biāo)是監(jiān)測(cè)日地空間環(huán)境變化，為空間天氣的研究和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)提供支撐，提升我國(guó)空間天氣科學(xué)研究、應(yīng)用服務(wù)與保障能力。工程名稱中的“子午”，源于空間天氣事件擾動(dòng)主要沿地球經(jīng)線（即子午線）傳播的現(xiàn)象。

子午工程二期由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心牽頭，聯(lián)合8個(gè)部門(mén)的15家單位協(xié)同攻關(guān)，由31個(gè)臺(tái)站、282臺(tái)（套）監(jiān)測(cè)設(shè)備組成的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，成為目前國(guó)際上覆蓋范圍最廣、監(jiān)測(cè)要素最全、綜合能力最強(qiáng)的空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)。目前，二期工程實(shí)現(xiàn)從太陽(yáng)源頭到地球空間各圈層的完整監(jiān)測(cè)鏈，縮小了太陽(yáng)風(fēng)暴到達(dá)地球的時(shí)間預(yù)估誤差，誤差控制達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

未來(lái)，科研團(tuán)隊(duì)將依托子午工程，推動(dòng)實(shí)施國(guó)際子午圈大科學(xué)計(jì)劃，建立陸地最完整的東經(jīng)120度至西經(jīng)60度子午圈監(jiān)測(cè)鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)日地空間環(huán)境全緯度、全天候的立體觀測(cè)，為全球應(yīng)對(duì)空間天氣災(zāi)害、和平利用外層空間提供科學(xué)依據(jù)。

（《人民日?qǐng)?bào)》記者李君強(qiáng)整理）

《人民日?qǐng)?bào)》（2025年11月06日?第?06?版）

來(lái)源：中科院之聲

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