子午工程利用地基監(jiān)測(cè)日地空間環(huán)境。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心供圖

■本報(bào)記者 倪思潔

“3月21日，子午工程二期通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。‘321，齊步走’，從今天開(kāi)始，子午工程所有的282臺(tái)套設(shè)備將同步啟動(dòng)，共同做好空間環(huán)境監(jiān)測(cè)、研究、預(yù)報(bào)、預(yù)警工作?！眹?guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)（子午工程二期）驗(yàn)收當(dāng)天，子午工程中心主任、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心副主任李暉在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)如是說(shuō)。

子午工程二期是國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)建設(shè)的“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是我國(guó)建成的國(guó)際首個(gè)覆蓋日地空間全圈層的綜合性空間環(huán)境地基監(jiān)測(cè)設(shè)施。

“我們已經(jīng)建成了國(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)境地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)，有31個(gè)綜合性臺(tái)站、96個(gè)站點(diǎn)、282臺(tái)套設(shè)備，目的是監(jiān)測(cè)太陽(yáng)與地球之間的空間環(huán)境變化?！崩顣熣f(shuō)。

從“十”到“井”

太陽(yáng)與地球之間的空間被科學(xué)家稱為“日地空間”，是人類開(kāi)展航天活動(dòng)、開(kāi)發(fā)利用空間的主要區(qū)域，也是繼陸、海、空環(huán)境之后人類生存的“第四環(huán)境”。在高科技設(shè)備日漸增加后，人們的日常生活越來(lái)越明顯地受到空間環(huán)境的影響。

“比方說(shuō)，太陽(yáng)風(fēng)暴會(huì)引起電離層擾動(dòng)，干擾衛(wèi)星通信，使車載導(dǎo)航的精度受到影響，人們?cè)陂_(kāi)車時(shí)跟著導(dǎo)航就有可能走錯(cuò)路。”李暉說(shuō)。更嚴(yán)重的空間天氣災(zāi)害還會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星失效、通信中斷、電網(wǎng)癱瘓等，威脅國(guó)家安全與民生基礎(chǔ)設(shè)施。

“子午工程二期就是對(duì)從太陽(yáng)到地球磁層、電離層、大氣層的空間環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)、研究和預(yù)報(bào)、預(yù)警?！崩顣熣f(shuō)。

子午工程分為一期與二期。一期工程開(kāi)工建設(shè)于2008年，2012年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，沿東經(jīng)120°子午線和北緯30°布局了15個(gè)觀測(cè)臺(tái)站、87臺(tái)套不同類型的監(jiān)測(cè)設(shè)備，呈“十”字形分布，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)地球表面20公里到幾百公里高度的中高層大氣、電離層和磁層，以及十幾個(gè)地球半徑以外的行星際空間。

二期工程于2019年11月開(kāi)工建設(shè)，將一期原本的“十”字形擴(kuò)建為“井”字形，沿東經(jīng)100°、120°和北緯30°、40°布局了16個(gè)觀測(cè)臺(tái)站、195臺(tái)套監(jiān)測(cè)設(shè)備。

“目前子午工程一期和二期已融合運(yùn)行。所謂‘融合’，是指監(jiān)測(cè)區(qū)域、設(shè)備、數(shù)據(jù)的融合。未來(lái)，282臺(tái)套設(shè)備的所有觀測(cè)數(shù)據(jù)都將匯集在一起，進(jìn)行統(tǒng)一研判、綜合分析?！崩顣熣f(shuō)。

從“有”到“強(qiáng)”

“子午工程一期時(shí)，我們‘從無(wú)到有’探索出一條有組織的監(jiān)測(cè)路徑，采用的大多是成熟的小型設(shè)備。子午工程二期期間，我們‘從有到強(qiáng)’走出一條獨(dú)立自主的道路，自主研制了圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡等一系列標(biāo)志性的設(shè)備?！崩顣熣f(shuō)。

圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡位于四川省甘孜藏族自治州稻城縣，又名“千眼天珠”。“這是全球最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡，連續(xù)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)時(shí)的最大視場(chǎng)達(dá)到10個(gè)太陽(yáng)半徑，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)射電成像與頻譜觀測(cè)，以及日冕射電活動(dòng)的三維層析?！薄扒а厶熘椤敝魅卧O(shè)計(jì)師閻敬業(yè)說(shuō)。

此外，位于海南省儋州市的陣列式大口徑激光雷達(dá)，是國(guó)際首臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)全季節(jié)觀測(cè)的陣列式大口徑激光雷達(dá)，探測(cè)高度為200至1000公里，信號(hào)靈敏度是國(guó)際同類設(shè)備的100至200倍。

位于海南省三亞市、文昌市、儋州市的三站式非相干散射雷達(dá)，是全球探測(cè)能力最強(qiáng)的相控陣非相干散射雷達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)上千公里電離層的CT掃描、具備3分量成像探測(cè)能力。

位于新疆和靜縣、內(nèi)蒙古四子王旗、吉林省龍井市的中緯高頻雷達(dá)，填補(bǔ)了國(guó)際超級(jí)雙極光雷達(dá)網(wǎng)監(jiān)測(cè)空白，實(shí)現(xiàn)南北縱深超4000公里、東西跨度超1萬(wàn)公里的亞洲扇區(qū)中高緯度電離層環(huán)境的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟明安圖鎮(zhèn)的行星際閃爍監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡，是我國(guó)首臺(tái)專門用于行星際閃爍監(jiān)測(cè)的射電望遠(yuǎn)鏡，其接收面積比國(guó)際上最大的行星際閃爍監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡多6%，太陽(yáng)風(fēng)三維結(jié)構(gòu)反演能力居于國(guó)際先進(jìn)水平。

子午工程二期總工程師徐寄遙介紹，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)部門的15家單位協(xié)同攻關(guān)完成，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

從中國(guó)到世界

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心的懷柔園區(qū)里有一棟“子午樓”，是子午工程綜合信息與運(yùn)控中心的所在地，也是空間環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國(guó)際空間環(huán)境服務(wù)組織中國(guó)區(qū)域警報(bào)中心的所在地。

每天，位于一樓的運(yùn)控中心里，大屏幕實(shí)時(shí)滾動(dòng)著來(lái)自282臺(tái)套設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)。一旦出現(xiàn)空間環(huán)境事件，位于三樓的預(yù)報(bào)中心將馬上通過(guò)網(wǎng)站、客戶端、手機(jī)App、手機(jī)短信、微博、微信公眾號(hào)等渠道公開(kāi)預(yù)報(bào)、預(yù)警信息。

太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任羅冰顯介紹，子午工程二期為我國(guó)空間天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警服務(wù)，提供了關(guān)鍵的自主數(shù)據(jù)輸入?！白游绻こ潭谝呀?jīng)連續(xù)獲取空間環(huán)境觀測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)外提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)，持續(xù)產(chǎn)出系列成果?！绷_冰顯說(shuō)。

2024年5月，地球遭遇了一次超級(jí)磁暴事件。當(dāng)時(shí)，子午工程二期正值試運(yùn)行期間，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出預(yù)報(bào)預(yù)警信息，并完整記錄了日地空間環(huán)境對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)響應(yīng)的全過(guò)程。這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為人類理解太陽(yáng)活動(dòng)、日地關(guān)聯(lián)等提供了一手?jǐn)?shù)據(jù)。截至目前，利用子午工程二期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，科研人員已發(fā)表科技論文96篇，獲批專利等48項(xiàng)。

李暉介紹，子午工程正在吸引全球科學(xué)家開(kāi)展合作研究。同時(shí)，中國(guó)科學(xué)家還以子午工程為基礎(chǔ)，率先提出并主導(dǎo)實(shí)施國(guó)際子午圈大科學(xué)計(jì)劃，目標(biāo)是建立陸地最完整的東經(jīng)120°至西經(jīng)60°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、日不落的立體觀測(cè)，破解太陽(yáng)風(fēng)暴、地球磁場(chǎng)變化等全球性挑戰(zhàn)難題，為應(yīng)對(duì)空間天氣災(zāi)害、和平利用空間、在外空領(lǐng)域推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體提供科學(xué)依據(jù)。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2025-03-24 第1版 要聞)

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