最广、最全、最强!中国建成空间环境地基监测网

2025-03-23 | 来源: 中国科学报 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

子午工程利用地基监测日地空间环境。中国科学院国家空间科学中心供图

本报记者倪思洁

“3月21日，子午工程二期通过国家验收。‘321，齐步走’，从今天开始，子午工程所有的282台套设备将同步启动，共同做好空间环境监测、研究、预报、预警工作。”国家重大科技基础设施——空间环境地基综合监测网（子午工程二期）验收当天，子午工程中心主任、中国科学院国家空间科学中心副主任李晖在接受《中国科学报》采访时如是说。

子午工程二期是国家发展改革委批复建设的“十三五”国家重大科技基础设施之一，也是我国建成的国际首个覆盖日地空间全圈层的综合性空间环境地基监测设施。

“我们已经建成了国际上覆盖范围最广、监测要素最全、综合能力最强的空间环境地基监测网，有31个综合性台站、96个站点、282台套设备，目的是监测太阳与地球之间的空间环境变化。”李晖说。

从“十”到“井”

太阳与地球之间的空间被科学家称为“日地空间”，是人类开展航天活动、开发利用空间的主要区域，也是继陆、海、空环境之后人类生存的“第四环境”。在高科技设备日渐增加后，人们的日常生活越来越明显地受到空间环境的影响。

“比方说，太阳风暴会引起电离层扰动，干扰卫星通信，使车载导航的精度受到影响，人们在开车时跟着导航就有可能走错路。”李晖说。更严重的空间天气灾害还会导致卫星失效、通信中断、电网瘫痪等，威胁国家安全与民生基础设施。

“子午工程二期就是对从太阳到地球磁层、电离层、大气层的空间环境进行监测、研究和预报、预警。”李晖说。

子午工程分为一期与二期。一期工程开工建设于2008年，2012年通过国家验收，沿东经120°子午线和北纬30°布局了15个观测台站、87台套不同类型的监测设备，呈“十”字形分布，可以连续监测地球表面20公里到几百公里高度的中高层大气、电离层和磁层，以及十几个地球半径以外的行星际空间。

二期工程于2019年11月开工建设，将一期原本的“十”字形扩建为“井”字形，沿东经100°、120°和北纬30°、40°布局了16个观测台站、195台套监测设备。

“目前子午工程一期和二期已融合运行。所谓‘融合’，是指监测区域、设备、数据的融合。未来，282台套设备的所有观测数据都将汇集在一起，进行统一研判、综合分析。”李晖说。

从“有”到“强”

“子午工程一期时，我们‘从无到有’探索出一条有组织的监测路径，采用的大多是成熟的小型设备。子午工程二期期间，我们‘从有到强’走出一条独立自主的道路，自主研制了圆环阵太阳射电成像望远镜等一系列标志性的设备。”李晖说。

圆环阵太阳射电成像望远镜位于四川省甘孜藏族自治州稻城县，又名“千眼天珠”。“这是全球最大的综合孔径射电望远镜，连续稳定监测时的最大视场达到10个太阳半径，实现了太阳射电成像与频谱观测，以及日冕射电活动的三维层析。”“千眼天珠”主任设计师阎敬业说。

此外，位于海南省儋州市的阵列式大口径激光雷达，是国际首台可以实现全季节观测的阵列式大口径激光雷达，探测高度为200至1000公里，信号灵敏度是国际同类设备的100至200倍。

位于海南省三亚市、文昌市、儋州市的三站式非相干散射雷达，是全球探测能力最强的相控阵非相干散射雷达，可以实现上千公里电离层的CT扫描、具备3分量成像探测能力。