封面新聞記者 張崢 圖片由亞丁空間天氣科學中心提供

極光——太陽劇烈活動的產物，2024年刷屏朋友圈。對極光的預報，來自科學家對空間天氣的監測。

空間天氣是太陽活動引起的日地空間環境的變化，雖然帶來美麗的極光，但會對衛星、通信、導航、電力網路等人類設施系統造成顯著影響。

日前，由中國科學院國家空間科學中心（以下簡稱“空間中心”）牽頭建設的監測太陽活動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。至此，超過30個台站，近300套監測設備，在我國本土、地球南北極區“投下”天羅地網，協同對太陽活動進行“掃描”監測。

在這個天羅地網中，有一個佈局在四川稻城的“大眼睛”。這組全球最大規模綜合孔徑成像望遠鏡，被形象地喻為“千眼天珠”。白天監測太陽活動，晚上“加班”巡天，堪稱“子午大家庭”里的勞模。“‘千眼天珠’目前每天經處理后的數據大約2TB，在人工智慧快速發展的浪潮中，我們也希望它變成智慧體，具備自動化觀測、自動化數據處理的能力。”空間中心研究員、子午工程二期圓環陣太陽射電成像望遠鏡數據處理和管理負責人鄧麗告訴封面新聞記者。

鄧麗

監測太陽活動 中國織下一張大網

瞭解太陽活動對地球空間的影響，跟我們的日常生活、國民經濟發展息息相關。這是一個有著重大國家需求的研究領域，蘊藏著非常多的科學發現。

子午工程旨在通過廣泛分佈的多種類型監測設備，對日地空間環境開展全方位監測，探索空間天氣變化規律，併為我國空間天氣預報和預警服務提供關鍵的自主數據輸入。據介紹，子午工程一期沿東經120度附近和北緯30度附近部署了15個觀測台站，建設了87台（套）不同類型的監測設備，已於2012年正式運行。子午工程二期在一期基礎上，新增了16個台站、195台（套）監測設備。

目前，一期、二期已實現融合運行，沿東經100度、東經120度附近，北緯40度、北緯30度附近形成‘井’字形佈局，在我國本土、地球南北極區實現對日地空間的協同網路化監測。

試運行期間，子午工程二期成功捕捉到2024年5月的超級磁暴事件，完整記錄了日地空間環境對太陽活動回應的全過程，展現了對空間天氣事件的快速、高精度、全域監測能力。

勞模“千眼天珠” 全年無休

作為子午工程二期標誌性設備，圓環陣太陽射電成像望遠鏡（“千眼天珠”），位於四川稻城縣海拔3830米處。由313台直徑6米的天線，均勻分佈於1公里直徑的圓環上，它們像一株株巨大的向日葵，跟著太陽轉動，構成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由313個直徑為6米的拋物面天線組成。

“千眼天珠自2023年9月試運行以來，白天開展太陽觀測，夜間還要加班開展夜天文觀測。”鄧麗告訴封面新聞記者，它猶如一台“射電相機”即時對太陽進行拍照。

如何對準太陽？空間中心正高級工程師、子午工程二期圓環陣太陽射電成像望遠鏡副主任設計師武林解釋：“每天每個時刻太陽的位置都可以通過天文方法進行精確計算，圓環陣系統配置了一台陣列天線主控計算機，在白天太陽升起以後，會對太陽的位置進行即時高精度計算，然後控制陣列中每個單元天線即時指向太陽進行觀測。”

武林正在檢修觀測設備

自動故障檢測平臺 給“千眼天珠”做“體檢”

313台天線，矗立在3800多米高的高原，如何應對高原多變的天氣？雨雪天氣如何進行維護？

這得益於“千眼天珠”有一套自動測試的系統。武林告訴封面新聞，圓環陣系統有超過萬計的部元件。“我們有一套狀態監測系統，可以即時獲取圓環陣系統關鍵部元件的健康狀態。比如，是否正常工作，若異常，是哪個參數表現異常等。”圓環陣即時狀態監測，為故障定位和診斷提供了依據。後續圓環陣望遠鏡會進一步提升自動化、智慧化水準，這對高海拔地區大規模干涉陣列的長期高可靠運行是至關重要。此外，圓環陣系統有313個單元，部分單元損壞的情況下，對整體系統性能影響不大。“我們會以季度為單位對系統中各個部元件進行批量的人工檢修，對存在故障隱患的部元件進行及時更換，以盡可能在保障設備長期高可靠運行的前提下，減少人工檢修成本、提高檢修效率。”

圓環陣太陽射電成像望遠鏡由313個直徑為6米的拋物面天線組成。2022年11月，圓環陣的最後一根天線建成。

龐大的數據 就在成都處理

“千眼天珠”由天線分系統、接收鏈路分系統、數位分系統和數據處理分系統等組成。作為全球最大規模綜合孔徑成像望遠鏡，“千眼天珠”連續對太陽進行觀測，回答太陽活動現象的起源、發生發展規律、能量的產生和釋放機制等重大科學問題。“高品質觀測數據為空間天氣預報預警提供數據支撐。”鄧麗的工作，是對“千眼天珠”觀測到的太陽活動數據進行處理。

她告訴記者，“千眼天珠”白天工作8小時，每天處理後仍有約2TB的數據，幾乎全年無休；太陽活動每日不同，需要當天及時處理出觀測結果，以免錯失熱點；另外，“千眼天珠”是綜合孔徑成像體制，屬於計算成像，需要複雜成像演算法完成。建成初期，台站計算資源、存儲資源嚴重不足。中國科學院成都分院、中國科學院網路中心、中國科學院文獻情報中心、國家超算成都中心等多部門熱情伸出援手，2024年7月開通了稻城-成都高通量科學數據傳輸專線，實現了稻城、成都兩地的遠端協作和高速數據傳輸。結合團隊自研的大規模陣列綜合孔徑實時數據處理管線，基本實現了設備的自動化運行和數據處理。

去年太陽很活躍，“千眼天珠”監測到了冕洞事件、暗條事件、最遠CME事件等，以及典型的太陽I型暴、II型暴、III型暴、IV型暴、V型暴等，還有眾多的混合型的爆發事件。“千眼天珠”同時提供了圖像和頻譜，“我們從圖像上觀測到了許多頻譜圖上沒有體現的資訊。”“未來，我們還希望進一步提升傳送速率和處理速度，產出更多科學成果。”鄧麗說。