子午工程二期标志性设备在四川稻城完工中国航天“太空天气预报”将更准确

封面新闻记者 陈彦霏

2022年11月13日，上午10：00，四川省甘孜州稻城县，空间环境地基综合监测网（子午工程二期）圆环阵太阳射电成像望远镜项目建设现场，随着最后一个天线面缓缓吊起并安装到位，子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜项目设备完成系统集成。

这是该工程的标志性设备，这标志着作为国家重大科技基础设施的子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜正式进入联调联试阶段。预计将在2023年6月完成系统联调联试，进入试运行阶段，全面投入科学研究。

圆环阵太阳射电成像望远镜作为国际上规模最大、性能最强的太阳射电成像观测设施，未来建成后，也将使子午工程对太空进行“天气预报”也将更加准确完善。

圆环阵太阳射电成像望远镜项目 受访者供图

环状分布313台望远镜如“向日葵”

预计2023全面投入科学研究

面对星辰大海，人类探索的脚步从未停止，日地空间是与人类活动息息相关的“第四生存环境”，就像人类的生活会受风雨雷电等天气影响一样，航天器也会受到太空中太阳风、磁暴等影响。因此，对日地空间环境的监测和研究是太空探索的必由之路，子午工程便是科学家为探秘日地空间环境布下的一张大网。

圆环阵太阳射电成像望远镜是由313台直径6米的天线构成的综合孔径射电望远镜，天线均匀分布在直径1公里的圆环上，由圆环中心100米高的定标塔为整个观测链路提供定标基准，状如一颗巨大的“千眼天珠”。望远镜工作在150MHz-450MHz 的射电频段，对太阳爆发活动进行成像成谱观测。观测时，这313台望远镜将像向日葵一样，朝着太阳的方向转动，可以同时接收太阳发出的电磁波。

在系统集成完成后，圆环阵太阳射电成像望远镜项目将进入紧张的联调联试阶段，预计将在2023年6月完成系统联调联试，进入试运行阶段，全面投入科学研究。

据了解，圆环阵太阳射电成像望远镜建成后能够实时监测地球空间天气事件的源头太阳，监测太阳射电耀斑，跟踪日冕物质抛射（CME）的形成、演化和进入行星际的全过程，对子午工程二期探索高时空分辨的日地空间环境动态特征和变化规律起到重要作用。并将在脉冲星搜索等夜天文研究领域发挥重要作用。

圆环阵太阳射电成像望远镜项目 受访者供图

建设方案“三步走”

海拔3800米高原上有建设者连续坚守8个月

据了解，2019年子午工程二期获国家立项批准开始建设，同年四川省政府为圆环阵太阳射电成像望远镜配套的地方项目同期获批，并开始建设。在项目建设工期紧，进度要求高的情况下，建设者们在高原环境下拼搏奉献，克服各种困难，使得台站基础配套用房在2020年12月按时竣工，为后续项目实施提供了良好的基础条件保障。

由于系统建设规模大、研制难度高，为了充分释放技术风险，项目组创新性地采用了2单元系统研制、16单元验证研制、313单元大系统建设的三步走的建设方案。2021年8月两单元验证系统建设完成，2021年12月16单元验证系统建设完成。在2单元以及16单元验证系统研制过程中，项目承研方空间中心天气室射频探测与信号处理组武林和杨洋协调各外协单位通过在西安、眉县、合肥、稻城等地多轮次的样机研制以及联调联试，排查和解决了数百项技术难题，并且突破了基于中心定标以及单通道多环绝对相位定标相结合的针对大规模地基干涉阵列的系统级高精度实时一致性定标技术，技术指标优于国际同类设备。16单元验证系统在天线单元数量仅有国际同频段观测设备1/3的情况下，由于采用了系统级高精度实时一致性定标技术，实测针对太阳活动区的观测结果已优于国际同频段太阳观测设备，并且获得了高质量针对天鹅座A以及太阳爆发活动的观测结果，系统的整体功能和性能指标得到了验证，大系统建设的技术风险得到了充分释放。

据了解，圆环阵太阳射电成像望远镜通过三步走的建设方案，在系统建设初期进行了充分的技术验证和关键技术突破，充分释放了技术风险，为最终313单元大系统建设奠定了基础，也是大系统能够提前保质保量完成系统集成的坚实技术保障。此外，在疫情、高原缺氧等不利条件下，承担分系统研制的各外协单位的建设者们充分继承和发扬新时代科学家精神，齐心协力，持续在海拔3800米的高原上同缺氧和各种恶劣天气作斗争，通力合作，克服了一个又一个技术难题，有的建设者已连续在现场坚守八个月之久，最终使得设备系统集成工作比预计时间提前50天完成。

圆环阵太阳射电成像望远镜项目 受访者供图

从“十”字到“井”字

子午工程练就“最强”地基空间环境观测网

据了解，子午工程一期是沿着东经120度、北纬30度建设15个观测台站，形成一个‘十’字。二期工程则沿着东经110度、北纬40度，再建16个观测台站，以一个‘井’字对我国领土之上的空间进行网络式的全覆盖监测。同时二期还将建设数据通信系统，完成数据实时汇集、加工和分发服务。

子午工程二期的科学目标是探索日地空间环境多圈层，即从太阳表面直至地球大气的不同区域之间的物质和能量耦合过程，从而整体描绘出日地系统的能量传输、转换与耗散的过程与路径，进一步加深对空间天气事件整体形成过程的理解和认知，为减轻灾害性空间天气事件对人类社会的影响提供科学和数据支撑。

此外，子午工程二期作为《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》确定的10个优先建设项目之一，是我国科技发展急需、具有相对优势和科技突破的项目，“一链、三网、四聚焦”的架构首次从地面实现对日地空间环境全圈层、多要素综合的立体式探测，将成为国际上覆盖区域最广、探测手段最多、探测综合能力最强的地基空间环境观测网，使得我国空间环境地基监测能力进入世界前列。