11月13日,甘孜稻城,國家重大科技基礎設施——空間環境地基綜合監測網(子午工程二期)迎來重大進展。隨著最后一個天線面被緩緩吊起、安裝到位,子午工程二期圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目設備主體完工。這標志著當前全球規模最大的太陽射電成像望遠鏡已初步成型,進入聯調聯試階段。
劃重點
在接下來為期半年多的聯調聯試后,這座望遠鏡有望在2023年6月啟用。
作為“觀天神器”,它的來頭可不小——這是國家重大科技基礎設施子午工程二期的重要組成部分,是全球規模最大、性能最強的太陽射電成像望遠鏡。
從立項之時起,它就被賦予了前沿、重要的使命——監測太陽“打噴嚏”。

稻城縣子午工程二期工程的全貌。
子午工程狀如一顆巨大的“千眼天珠”
子午工程,是國家布局的用于研究空間天氣的觀測網絡。2012年,子午工程一期15個站點建設完成,2019年8月啟動新增16個站點的建設工作。其中,位于四川稻城的圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目,就是二期工程的重要組成部分。
這是一個由313臺直徑6米、形似鍋蓋的天線,構成的綜合孔徑射電望遠鏡。天線均勻分布在直徑1公里的圓環上,由圓環中心100米高的定標塔為整個觀測鏈路提供定標基準,狀如一顆巨大的“千眼天珠”。

工人正在安裝最后一個天線面。
為什么要專門建一座望遠鏡,
一直盯著太陽看?
“地球空間天氣事件的源頭就是太陽。”中國科學院國家空間科學中心天氣室副研究員、圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目副主任設計師武林說到了關鍵詞——太陽爆發。
“你可以把太陽爆發理解為太陽‘打噴嚏’。”武林說,太陽爆發會噴射出一些物質,也就是高能粒子,專業術語把這叫作日冕物質拋射。
太陽“打噴嚏”的時間和方向不可預測。武林說,“萬一它朝著地球打了一個‘大噴嚏’,太陽表面就會向地球拋射出大量的高能粒子,這些高速帶電粒子到達地球后,有可能導致地球軌道的衛星受損,地球上的通信網絡、電網等受到影響。”

建設中的子午工程二期圓環陣太陽射電成像望遠鏡。
影響有多嚴重?受太陽爆發影響,北斗定位的誤差可能從“厘米級”擴大到“百米級”;使用短波通信的電報、對講機會全部“趴窩”;地面電網可能因超過設計負載能力而燒毀,導致大面積停電。此外衛星如果工作時遇上高能粒子打擊,可能會出現各種意想不到的風險。
“子午工程關注空間天氣,我們這個設備作為其中重要的組成部分,最主要科學目標就是每天盯著太陽看。看它什么時候‘打噴嚏’,噴嚏的方向和速度。這樣科學家就可以利用這些數據計算,得到精確的高能粒子到達地球的時間,從而為衛星、通信設施、電網等正常運行提供空間天氣預警,保障各種設備的運行安全。”武林說。

工人正在安裝最后一個天線面。
建設規模大、研制難度高
項目組排查數百項技術難題
提前50天完成任務
翻看這張“天羅地網”的建設時間表會發現,項目建設的節奏明顯是先慢后快——2019年獲批立項建設,真正的313個天線的大系統建設從2021年末才開始。
由于系統,為了充分釋放技術風險,項目組采用了“三步走”的建設方案。
第一步,試水,先建起兩座小天線,進行系統研制;第二步,驗證,建起更復雜的16座天線系統,開展驗證研制;最終,才啟動313單元大系統的建設。前兩步分別于2021年8月、12月完成。在這個過程中,武林和同事楊洋協調各外協單位,從樣機研制到聯調聯試,排查和解決了數百項技術難題。

工人正在安裝最后一個天線面。
16單元驗證系統建成時,其天線單元數量僅有國際同頻段觀測設備1/3。但其針對太陽活動區的觀測結果,已優于同類。這樣一來,系統的整體功能和性能指標得到了驗證,大系統建設的技術風險得到了充分釋放。
到了建設階段,承擔分系統研制的各外協單位的建設者們又克服疫情、高寒缺氧的影響,持續在海拔3800米的高原上戰斗,最終使得設備系統集成工作比預計時間提前50天完成。

工人正在安裝最后一個天線面。
根據規劃,在系統集成完成后,圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目將進入緊張的聯調聯試階段,預計將在2023年6月完成系統聯調聯試,進入試運行階段,全面投入科學研究。
未來,稻城縣也將利用這一得天獨厚的資源,加快推進“旅游+科技”融合發展,打造天文科技旅游新地標。

?。ㄔ瓨祟}《狀如千眼天珠!中國建造全球規模最大的觀測太陽“望遠鏡”,有望明年啟用》。編輯黃慧仙)

