守護地球最牛的“井”字 “超級CT”捕捉太空風雲變化

更新于：2025-03-26 02:50:37

　　央視網消息：我們常說的天氣是指陰晴雨雪，在空間環境里也有“天氣”，它指的是太陽上出現的一系列爆發現象，引起日地空間環境的等離子體、磁場、輻射、電離等空間環境狀態發生的變化。3月21日，面向空間天氣研究的國家重大科技基礎設施——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境地基綜合監測網，標誌著我國空間環境地基監測能力躍居世界領先地位。　　我國建成世界最大空間環境地基監測網

　　子午工程是我國空間天氣領域的首個國家重大科技基礎設施，一期於2012年正式運行，此次驗收的子午工程二期於2019年開工建設，在一期的基礎上新增16個台站、195台（套）監測設備，與一期工程協同，監測和預報太陽耀斑、日冕物質拋射、磁暴等空間天氣事件，保障航太、通信、導航等高技術系統的安全運行。

　　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構變成了兩豎兩橫的一個“井”字形的監測網。31個綜合台站，近300套空間環境監測設備共同構成了國際上監測範圍最廣，監測要素最全，綜合監測能力最強的一個地基的空間環境的監測網。通過國家驗收之後，標誌著我們所有的設備都已經工作正常，從建設階段正式進入到科學運行的階段。　　建成一批重大設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測設備，如全球最大的綜合孔徑射電望遠鏡——圓環陣太陽射電成像望遠鏡；國際首台全季節觀測陣列式大口徑雷射雷達，還有全球探測能力最強的相控陣非相幹散射雷達等，技術指標達均到國際先進水準。

　　按照邊建設、邊運行、邊產出的原則，子午工程一期和二期已融合運行，持續產出系列成果。在試運行期間，子午工程二期展現出卓越性能，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境對太陽活動回應的全過程，展現了其對空間天氣事件的快速、高精度、全域監測能力。

　　王赤介紹，試運行期間，已經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星，構成天地一體化的空間天氣綜合監測體系。拓展國際合作，推動國際子午圈大科學計劃。形成在全球範圍內對太陽活動、地球空間環境的CT掃描系統，共同應對空間天氣的全球性挑戰。　　極光越美麗地球越危險子午工程守護地球

　　子午工程的研究物件——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？地磁暴會讓生物鍾紊亂嗎？

　　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年一個週期，現在正是它的頂峰、也就是高燃時刻。

　　這個螢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，但這種美麗其實非常可怕。因為它每一次劇烈的活動釋放的能量相當於上百億枚氫彈爆炸的能量，可以輕鬆地穿越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，太陽耀斑爆發之後大概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，後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，大概幾個小時之後，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太器。據研究顯示，約有四分之一的航太器故障都和這一輪的襲擊有關。

　　第三輪最厲害，等離子體的大轟炸，這個時候幾天之後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的，更嚴重的後果，可能會造成比如說電網癱瘓，高鐵和輸油管線等一系列的設備的損毀。　　有人會說，這個期間會感覺自己生物鍾有些紊亂，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，研究表明對我們人體基本沒什麼影響。　　大家可能還會好奇，這麼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120度、北緯30度、東經100度、北緯40度這樣兩縱兩橫很明顯的一個“井”字形，佈局了31個台站近300台設備，是首次實現了對日地空間環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設施，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設施——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境地基綜合監測網，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，標誌著子午工程從建設階段正式進入到科學運行的階段，我國空間環境地基監測能力躍居世界領先地位。　　為何命名為子午工程？

　　作為中國空間天氣領域的首個國家重大科技基礎設施，為什麼命名為“子午工程”？探測太空的風雲變幻，為什麼要在地面上建設如此大規模的空間環境監測網？

　　王赤介紹，研究空間天氣的現象，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佈的，沿著經線來分佈。要沿著磁力線、沿著沿著子午圈來佈局台站，所以稱之為子午工程。　　子午工程與衛星共同構建天地一體化監測網

　　王赤院士介紹，空間天氣監測主要分為天基和地基監測兩種方式。天基探測多採用衛星等飛行器在空中進行探測，既能實現遙感探測，也能通過就位探測實現身臨其境。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複雜的空間環境研究的需要。　　“超級CT”如何掃描捕捉太空風雲變化？

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

　　太陽爆發時，第一輪到達地球的有我們肉眼看不到的紫外線、X射線，也有可見光。儘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備卻能敏銳察覺到太陽的異常。比如位於雲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，找到太陽耀斑爆發時可見光波段光線的增加。

　　當第一輪的強光被探測到後，子午工程運控中心就會調集相關設備掃描太陽，尋找“事發區域”。但太陽距離地球有1.5億公里，這麼遠的距離搜索一小塊耀斑區域並不容易。這時，位於四川稻城的圓環陣太陽射電成像望遠鏡就會發揮作用。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。　　多設備接力配合實現太陽到地球立體監測

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

　　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，但是因為有行星際的磁場等，還有地球、太陽的旋轉，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，所以到了後邊，就要用到行星际闪烁望远镜去来捕捉。經過一系列的計算，就知道大概日冕物質拋射它的速度是多少，它的方向是什麼樣子，是不是沖我們而來的，使得預報的精確度就更加提高。