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光明日报记者 王 潇
近日,记者走进内蒙古锡林郭勒盟正镶白旗明安图镇的草原深处,可见一排排形态各异的天线静静矗立,仿佛一片“钢铁森林”。它们日夜“凝视”太空,捕捉来自宇宙的射电信号,这里就是被誉为“草原天眼”的中国科学院国家空间科学中心明安图野外科学观测研究站。
“这里是国家重大科技基础设施——空间环境地基综合监测网(子午工程二期)的关键站点。子午工程二期是全球规模最大的空间环境地基监测网,沿东经100度、120度和北纬30度、40度编织成‘井’字形监测布局,31个台站覆盖我国境内及南极中山站,组网运行。”中国科学院国家空间科学中心明安图野外科学观测研究站执行站长范瑾介绍,明安图站正是这张大网中的关键节点。
观测站设在地广人稀的草原,源于科学观测的严苛要求。“我们做无线电观测,和手机信号一样都是无线电频段。我们希望远离人多的地方,因为通讯信号多了会产生干扰。”范瑾解释道,台站地处平坦草原,周边一圈小山像天然屏障,可有效遮挡电磁波。此外,站内300多面天线是阵列式布局,需要在平坦地势上展开,这与需要喀斯特洼地支撑巨型球面天线的“中国天眼”截然不同。
“选址明安图镇,还有一份特别的科学传承。明安图是清代的蒙古族科学家,既是天文学家、数学家,又是测绘学家。”范瑾说,内蒙古师范大学就设有“明安图班”,专门培养数学人才。诺贝尔物理学奖获得者李政道为观测站题词“永随阳光造福人类”,点明了这里的核心使命是研究太阳。
“万物生长靠太阳,但太阳并非始终处于平静状态。”范瑾说,太阳活动存在约11年的周期,耀斑、日冕物质抛射等剧烈爆发事件会释放巨大能量。作为“空间天气”的源头,此类太阳爆发会对航空航天、通讯导航以及电网运行等人类活动造成严重影响。
“例如,太阳爆发引发的电离层扰动会干扰GPS信号,致使自动农机耕作轨迹发生偏移,本该直线作业,却走出弯弯曲曲的‘蛇形’路线。”范瑾解释,太阳超级风暴能够诱发大范围电网瘫痪,带来巨大经济损失;对于在轨航天员而言,太阳高能粒子更是致命威胁,空间天气预报是研判航天员出舱活动窗口的重要依据。
观测站的核心任务,就是完整追踪太阳爆发从产生到影响地球空间的全过程。经过近20年系统性建设,这里已形成国际首个覆盖十米波到厘米波的太阳行星际射电综合探测系统集群。站内共有300多面天线,分别承担不同的观测使命。
“用不同波段看太阳,就像用肉眼看你和用红外线看你,得到的‘画像’完全不同。”范瑾解释道,可见光以观测太阳光球层为主,波长越长,能观测到的太阳大气高度就越高;米波射电天线能“看清”太阳外层的日冕活动,厘米波天线则侧重观测色球上部和日冕底部;多波段观测协同配合,可获得太阳不同层次大气信息,再叠加行星际与近地空间观测,便可以实现从太阳表面到近地空间的全链路监测。
观测站的行星际闪烁监测仪(IPS射电望远镜)尤为壮观。主站天线长达140米、宽40米,形如巨型“海盗船”。其原理是遥远的射电源持续发射无线电信号,当太阳风等空间扰动介入传播路径时,地面接收到的信号就会发生“闪烁”抖动,科学家据此反推太阳风的密度和速度。
范瑾告诉记者,这套系统并非单站运行,而是由明安图主站与阿巴嘎旗、苏尼特右旗两座辅站组成,三站两两相距约200公里,形成近似等边三角形布局,“两座站只能算出沿连线方向的速度分量,太阳风是三维矢量,必须有第三座站才能完整求解。依靠这一设计,我国建成国际上灵敏度最高的行星际闪烁监测设备”。
在观测站科研人员的坚守下,科研成果不断闪耀国际舞台。科研团队提出了名为“PANDA”的生成式AI校准新方法,专门解决大规模相控阵列望远镜的校准难题。国际空间物理顶级期刊将其列为亮点成果,评价其应用“为监测太阳风扰动树立了全球灵敏度的新标杆”。
“接下来,我们会深化太阳活动与空间天气科学研究目标,提升数据服务标准化水平,推动下一代高频段设备预研,以此保持在太阳射电领域的国际领先优势。加快实施‘国际子午圈’大科学计划,联合南美等国家构建环绕地球的‘日不落’监测网,实现24小时不间断的空间监测,支持‘构建日地系统全球监测链,解码空间天气过程与规律’。”范瑾说。
《光明日报》(2026年08月08日 04版)
