守護地球最牛的“井”字 “超級CT”捕捉太空風云變化

央視網(wǎng)消息： 我們常說的天氣是指陰晴雨雪，在空間環(huán)境里也有“天氣”，它指的是太陽上出現(xiàn)的一系列爆發(fā)現(xiàn)象，引起日地空間環(huán)境的等離子體、磁場、輻射、電離等空間環(huán)境狀態(tài)發(fā)生的變化。3月21日，面向空間天氣研究的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——子午工程二期順利通過國家驗收，與子午工程一期組成了世界最大的空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)，標志著我國空間環(huán)境地基監(jiān)測能力躍居世界領(lǐng)先地位。 　　我國建成世界最大空間環(huán)境地基監(jiān)測網(wǎng)

子午工程是我國空間天氣領(lǐng)域的首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，一期于2012年正式運行，此次驗收的子午工程二期于2019年開工建設(shè)，在一期的基礎(chǔ)上新增16個臺站、195臺（套）監(jiān)測設(shè)備，與一期工程協(xié)同，監(jiān)測和預報太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射、磁暴等空間天氣事件，保障航天、通信、導航等高技術(shù)系統(tǒng)的安全運行。

中國科學院院士、子午工程二期總指揮王赤介紹，子午工程一期主要是以“鏈”為主，子午工程二期，把一橫一豎的鏈式的結(jié)構(gòu)變成了兩豎兩橫的一個“井”字形的監(jiān)測網(wǎng)。31個綜合臺站，近300套空間環(huán)境監(jiān)測設(shè)備共同構(gòu)成了國際上監(jiān)測范圍最廣，監(jiān)測要素最全，綜合監(jiān)測能力最強的一個地基的空間環(huán)境的監(jiān)測網(wǎng)。通過國家驗收之后，標志著我們所有的設(shè)備都已經(jīng)工作正常，從建設(shè)階段正式進入到科學運行的階段。 　　建成一批重大設(shè)備 將推進國際子午圈大科學計劃

子午工程二期建成了一批重大空間天氣監(jiān)測設(shè)備，如全球最大的綜合孔徑射電望遠鏡——圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡；國際首臺全季節(jié)觀測陣列式大口徑激光雷達，還有全球探測能力最強的相控陣非相干散射雷達等，技術(shù)指標達均到國際先進水平。

按照邊建設(shè)、邊運行、邊產(chǎn)出的原則，子午工程一期和二期已融合運行，持續(xù)產(chǎn)出系列成果。在試運行期間，子午工程二期展現(xiàn)出卓越性能，如成功捕捉到2024年5月超級磁暴事件，完整記錄日地空間環(huán)境對太陽活動響應的全過程，展現(xiàn)了其對空間天氣事件的快速、高精度、全局監(jiān)測能力。

王赤介紹，試運行期間，已經(jīng)獲得了大量的第一手資料，也支撐保障了60多項國家重大航天活動。未來將和天基的空間天氣衛(wèi)星，構(gòu)成天地一體化的空間天氣綜合監(jiān)測體系。拓展國際合作，推動國際子午圈大科學計劃。形成在全球范圍內(nèi)對太陽活動、地球空間環(huán)境的CT掃描系統(tǒng)，共同應對空間天氣的全球性挑戰(zhàn)。 　　極光越美麗地球越危險 子午工程守護地球

子午工程的研究對象——太陽活動，對我們影響到底有多大？極光越美麗地球越危險么？地磁暴會讓生物鐘紊亂嗎？

2024年開始，幾波超美的極光是刷爆了大家的朋友圈，讓很多人是一飽眼福。但這其實是太陽活動越來越“暴躁”的一個信號，太陽活動每11年一個周期，現(xiàn)在正是它的頂峰、也就是高燃時刻。

這個屏幕上有幾張圖和我們平時看到的太陽的圖像很不一樣。這個綠色其實是在一個特定的波段拍攝的太陽的圖像，更為重要的是2024年5月、10月、12月三次太陽上都有非常明顯的亮斑，這就叫太陽耀斑。太陽耀斑看起來和極光一樣，貌似有點美麗，但這種美麗其實非?？膳?。因為它每一次劇烈的活動釋放的能量相當于上百億枚氫彈爆炸的能量，可以輕松地穿越1.5億公里的日地距離直擊地球，可以說太陽一打噴嚏，地球就會跟著發(fā)燒。  　　太陽活動對地球的三輪轟擊究竟有多猛？ 　　首先第一輪是電磁的閃電戰(zhàn)，太陽耀斑爆發(fā)之后大概8分鐘左右的時間，X射線、紫外射線等就會以光速轟擊地球。這個時候，后果可能就是導航失靈、通訊中斷，甚至有可能導航誤差大的時候達到上百米。 

第二輪就是高能粒子的突襲，大概幾個小時之后，高能粒子就會抵達到地球附近，這個時候影響最大的就是航天器。據(jù)研究顯示，約有四分之一的航天器故障都和這一輪的襲擊有關(guān)。

第三輪最厲害，等離子體的大轟炸，這個時候幾天之后可能有上百億噸的等離子體會轟擊地球。極光就是在這個時候出現(xiàn)的，更嚴重的后果，可能會造成比如說電網(wǎng)癱瘓，高鐵和輸油管線等一系列的設(shè)備的損毀。 　　有人會說，這個期間會感覺自己生物鐘有些紊亂，甚至有些嗜睡，這是真的嗎？ 　　太陽活動與空間天氣全國重點實驗室副主任羅冰顯介紹，這可能更多是大家幽默的一個調(diào)侃。地磁暴雖然這個會造成地磁場的擾動，但是在地面上它的擾動級別也就是平常地磁場強度的1%。目前，研究表明對我們?nèi)梭w基本沒什么影響。 　　大家可能還會好奇，這么美麗的極光今年是不是還能再見到？

未來兩年是有很大的概率還會繼續(xù)見到。目前正是處在太陽活動高年，如果磁暴夠強的話，比如說漠河、新疆甚至北京再看到極光還是有可能的。 　　為了全方位監(jiān)測太陽的一舉一動，中國科學院空間中心的科學家們是花了10多年的時間，在地球上是沿著東經(jīng)120度、北緯30度、東經(jīng)100度、北緯40度這樣兩縱兩橫很明顯的一個“井”字形，布局了31個臺站近300臺設(shè)備，是首次實現(xiàn)了對日地空間環(huán)境全圈層多要素的這樣一個立體式綜合式探測。應該說，這是中國覆蓋面積最廣的一個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，也是中國地圖上守護地球最牛的一個“井”字。 　　子午工程二期3月21日通過國家驗收

3月21日，面向空間天氣研究的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——子午工程二期順利通過國家驗收，與子午工程一期組成了世界最大的空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)，將顯著提升我國空間天氣預報預警能力。子午工程二期通過國家驗收，標志著子午工程從建設(shè)階段正式進入到科學運行的階段，我國空間環(huán)境地基監(jiān)測能力躍居世界領(lǐng)先地位。 　　為何命名為子午工程？

作為中國空間天氣領(lǐng)域的首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，為什么命名為“子午工程”？探測太空的風云變幻，為什么要在地面上建設(shè)如此大規(guī)模的空間環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)？

王赤介紹，研究空間天氣的現(xiàn)象，更多的是要研究空間的帶電粒子，帶電粒子它是要受磁場控制的，沿著磁力線傳播。在地球上，磁力線基本上是沿著子午線來分布的，沿著經(jīng)線來分布。要沿著磁力線、沿著沿著子午圈來布局臺站，所以稱之為子午工程。  　　子午工程與衛(wèi)星共同構(gòu)建天地一體化監(jiān)測網(wǎng)

王赤院士介紹，空間天氣監(jiān)測主要分為天基和地基監(jiān)測兩種方式。天基探測多采用衛(wèi)星等飛行器在空中進行探測，既能實現(xiàn)遙感探測，也能通過就位探測實現(xiàn)身臨其境。但受到軌道、重量、功耗、壽命的種種限制，天基探測遠不能滿足時空變化極為復雜的空間環(huán)境研究的需要。 　　“超級CT”如何掃描捕捉太空風云變化？

太陽爆發(fā)威力巨大，由于噴發(fā)出的能量和物質(zhì)速度不同，會對地球形成多輪打擊。被喻為地面“超級CT”的子午工程，是如何調(diào)動各種設(shè)備及時捕捉太空中的天氣變化，作出預報預警的？

太陽爆發(fā)時，第一輪到達地球的有我們?nèi)庋劭床坏降淖贤饩€、X射線，也有可見光。盡管太陽輻射的增加不會對地球造成太大影響，人們甚至也難以察覺，但子午工程的諸多設(shè)備卻能敏銳察覺到太陽的異常。比如位于云南麗江的光譜成像日冕儀，它可以在強烈的太陽背景輻射中過濾掉雜波，找到太陽耀斑爆發(fā)時可見光波段光線的增加。

當?shù)谝惠喌膹姽獗惶綔y到后，子午工程運控中心就會調(diào)集相關(guān)設(shè)備掃描太陽，尋找“事發(fā)區(qū)域”。但太陽距離地球有1.5億公里，這么遠的距離搜索一小塊耀斑區(qū)域并不容易。這時，位于四川稻城的圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡就會發(fā)揮作用。313個直徑6米的天線，像向日葵一樣同時面向太陽，形成虛擬超大口徑的望遠鏡。 　　多設(shè)備接力配合 實現(xiàn)太陽到地球立體監(jiān)測

圓環(huán)陣望遠鏡只能監(jiān)測從太陽表面外5個太陽半徑左右的空間，太陽與地球間的距離大概相當于200多個太陽半徑，太陽拋射的物質(zhì)再往外會如何行進，是否會影響地球？子午工程怎樣獲取更多信息？

中國科學院國家空間科學中心研究員、子午工程二期總工程師徐寄遙介紹，太陽可以無時無刻的爆發(fā)，但是因為有行星際的磁場等，還有地球、太陽的旋轉(zhuǎn)，會使得它整個拋射物會在運行當中是一個曲線的形式。不是所有的都能打到地球上去，所以到了后邊，就要用到行星際閃爍望遠鏡去來捕捉。經(jīng)過一系列的計算，就知道大概日冕物質(zhì)拋射它的速度是多少，它的方向是什么樣子，是不是沖我們而來的，使得預報的精確度就更加提高。

當日冕拋射物質(zhì)進入近地空間，更多子午工程的地面設(shè)備開展協(xié)同探測。比如，在海南三亞有非相干散射雷達對低緯地區(qū)的電離層進行觀測。此外，還有采用光學、地磁等不同手段，比如位于新疆、內(nèi)蒙古、吉林的中緯高頻雷達，位于海南儋州的陣列式大口徑激光雷達等大科學裝置。