稻城有个“观天神器”，能拍太阳“打喷嚏”

　　2022年11月13日，国家重大科技基础设施“子午工程”二期圆环阵太阳射电成像望远镜设备，经过四年的建设在四川甘孜稻城县完成系统集成，正式进入联调联试阶段。

　　该项目预计将于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。

　　作为“观天神器”，它的来头可不小——这是国家重大科技基础设施子午工程二期的重要组成部分，是全球规模最大、性能最强的太阳射电成像望远镜。

　　从立项之时起，它就被赋予了前沿、重要的使命——监测太阳“打喷嚏”。

稻城县子午工程二期工程的全貌

　　状如一颗巨大的“千眼天珠”

　　子午工程，是国家布局的用于研究空间天气的观测网络。2012年，子午工程一期15个站点建设完成，2019年8月启动新增16个站点的建设工作。其中，位于四川稻城的圆环阵太阳射电成像望远镜项目，就是二期工程的重要组成部分。

　　这是一个由313台直径6米、形似锅盖的天线，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”。

　　为什么要专门建一座望远镜，一直盯着太阳看？

　　“地球空间天气事件的源头就是太阳。”中国科学院国家空间科学中心天气室副研究员、圆环阵太阳射电成像望远镜项目副主任设计师武林说到了关键词——太阳爆发。

　　“你可以把太阳爆发理解为太阳‘打喷嚏’。”武林说，太阳爆发会喷射出一些物质，也就是高能粒子，专业术语把这叫作日冕物质抛射。

　　太阳“打喷嚏”的时间和方向不可预测。武林说，“万一它朝着地球打了一个‘大喷嚏’，太阳表面就会向地球抛射出大量的高能粒子，这些高速带电粒子到达地球后，有可能导致地球轨道的卫星受损，地球上的通信网络、电网等受到影响。”

建设中的子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜

　　影响有多严重？受太阳爆发影响，北斗定位的误差可能从“厘米级”扩大到“百米级”；使用短波通信的电报、对讲机会全部“趴窝”；地面电网可能因超过设计负载能力而烧毁，导致大面积停电。此外卫星如果工作时遇上高能粒子打击，可能会出现各种意想不到的风险。

　　“子午工程关注空间天气，我们这个设备作为其中重要的组成部分，最主要科学目标就是每天盯着太阳看。看它什么时候‘打喷嚏’，喷嚏的方向和速度。这样科学家就可以利用这些数据计算，得到精确的高能粒子到达地球的时间，从而为卫星、通信设施、电网等正常运行提供空间天气预警，保障各种设备的运行安全。”武林说。

工人正在安装最后一个天线面

　　建设规模大、研制难度高

　　翻看这张“天罗地网”的建设时间表会发现，项目建设的节奏明显是先慢后快——2019年获批立项建设，真正的313个天线的大系统建设从2021年末才开始。

　　为了充分释放技术风险，项目组采用了“三步走”的建设方案。

　　第一步，试水，先建起两座小天线，进行系统研制；

　　第二步，验证，建起更复杂的16座天线系统，开展验证研制；

　　最终，才启动313单元大系统的建设。

　　前两步分别于2021年8月、12月完成。在这个过程中，武林和同事杨洋协调各外协单位，从样机研制到联调联试，排查和解决了数百项技术难题。

　　16单元验证系统建成时，其天线单元数量仅有国际同频段观测设备1/3。但其针对太阳活动区的观测结果，已优于同类。这样一来，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。

　　到了建设阶段，承担分系统研制的各外协单位的建设者们又克服疫情、高寒缺氧的影响，持续在海拔3800米的高原上战斗，最终使得设备系统集成工作比预计时间提前50天完成。

工人正在安装最后一个天线面

　　圆环阵太阳射电成像望远镜的建成能够实现实时监测太阳，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。项目的建成还将成为重要的科普教育基地，为川西地区推动高质量发展贡献力量。