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    子午工程,立體監測日地空間天氣(邁向“十五五”的創新圖景)

    徐寄遙
    2025年11月06日07:59 | 來源:人民網-人民日報
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      科技自立自強水平大幅提高。

      ——摘自“十五五”規劃建議

      

      日地空間天氣的監測、研究與預報,直接影響航天器在軌安全、導航定位、無線電通信等高技術系統的穩定運行。開展對空間天氣的研究和應用,是我們子午工程團隊的主要任務。子午工程二期從2019年11月開工,到今年3月通過國家驗收,標志著子午工程正式建成。

      這幾年,子午工程已經有不少應用場景。例如在航天員出艙時,提前進行空間天氣預報,避免在太陽風暴來臨、空間有高能粒子時出艙,保護航天員健康安全。同時,我們還在探索解決太陽風暴發生時導航精度下降、短波通信受影響等問題。

      子午工程已經形成了獨一無二的“一鏈”“三網”“四聚焦”布局創新監測架構:“一鏈”是指從太陽表面到地球表面的完整觀測鏈;“三網”是指將電磁、中高層大氣和電離層監測網沿東經100度、120度和北緯30度、40度呈“井”字形布局;“四聚焦”是指聚焦極區高緯地區、北方中緯地區、海南低緯地區,以及青藏高原4個重點區域,實現對日地空間各個圈層的立體、多要素監測。

      二期建設時,很多大型設備買不到,許多先進技術在國際上沒有先例可循,我們加大自主研發力度,自己摸索嘗試。讓我印象特別深的是,大家在海南探索建設陣列式大口徑激光雷達,通過激發亞穩態氦原子來監測上千公里的高層大氣。最開始的方案是通過兩站式連續發射激光來進行探測,但團隊里的年輕人提出,能不能改成單臺站脈沖式發射,對觀測便利度、信號接收都更為有利。我們經過深化論證和大量的實驗室研究和測試,將方案進行了優化。實踐證明,優化后的方案效果很好。

      老實說,最開始建設時,我心里比較忐忑,一系列大型設備難度高、數量多、工期緊,但我們相信團隊成員,尤其是年輕人的聰明才智,鼓勵大家對方案提出優化建議、不斷試錯。比如,位于四川稻城的圓環陣太陽射電成像望遠鏡,是全球規模最大的綜合孔徑射電望遠鏡,由313部天線組成。但稻城海拔將近4000米,在高原上建設大型設備,難度非常大。團隊先做好2個單元,進行測試、發現問題、進行修正,之后再拓展到16個單元。測試可行后,最終敲定下來313部天線的建設??梢哉f,這幾年來我們就是在不斷試錯、修正的過程中完成設備的建設。

      隨著子午工程一期、二期的融合運行,我們正在對一些大型監測設備的數據處理軟件進行優化提升。展望“十五五”,我們繼續推動實施國際子午圈大科學計劃,希望通過國際合作,形成服務全球的空間環境地基監測網。我們希望能把子午工程的作用進一步發揮好,不斷深化大科學工程在各類場景中的應用。

     ?。ㄗ髡邽橹袊茖W院國家空間科學中心研究員、子午工程二期總工程師,本報記者李君強采訪整理)

      

      延伸閱讀

      著力提升我國空間天氣科學研究能力

      太陽與地球之間的空間,充滿等離子體、磁場、高能粒子、電磁輻射等,與地球空間環境緊密關聯,受太陽活動直接影響。

      子午工程全稱“空間環境地基綜合監測網”,是國家重大科技基礎設施,主要目標是監測日地空間環境變化,為空間天氣的研究和實時預報提供支撐,提升我國空間天氣科學研究、應用服務與保障能力。工程名稱中的“子午”,源于空間天氣事件擾動主要沿地球經線(即子午線)傳播的現象。

      子午工程二期由中國科學院國家空間科學中心牽頭,聯合8個部門的15家單位協同攻關,由31個臺站、282臺(套)監測設備組成的空間環境監測網絡,成為目前國際上覆蓋范圍最廣、監測要素最全、綜合能力最強的空間環境地基綜合監測網。目前,二期工程實現從太陽源頭到地球空間各圈層的完整監測鏈,縮小了太陽風暴到達地球的時間預估誤差,誤差控制達到國際先進水平。

      未來,科研團隊將依托子午工程,推動實施國際子午圈大科學計劃,建立陸地最完整的東經120度至西經60度子午圈監測鏈,實現對日地空間環境全緯度、全天候的立體觀測,為全球應對空間天氣災害、和平利用外層空間提供科學依據。

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      《 人民日報 》( 2025年11月06日 06 版)

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    (責編:邢鄭、孫娜)

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