“草原天眼”逐日追風——探秘我國首臺行星際閃爍監測望遠鏡

點擊“國家空間科學中心”關注我們吧

廣袤的草原上，微風拂過，草浪泛起翠玉般光澤。放眼望去，3排碩大的銀白色鋼架如同拔地而起的巨人，靜靜佇立。“看，那些拋物柱面框架結構就是主望遠鏡了。”車上的工作人員指著遠處的“巨人”告訴科技日報記者。

前不久，跟隨中國科學院國家空間科學中心（以下簡稱“空間中心”）科研人員，記者來到地處內蒙古錫林郭勒盟的空間中心明安圖野外科學觀測研究站，探秘我國首臺行星際閃爍監測望遠鏡。

“這臺望遠鏡是國家重大基礎設施‘子午工程二期’的重大設備之一，當地人稱它為‘草原天眼’，其探測靈敏度處于國際領先水平。”剛到達觀測站，行星際閃爍監測望遠鏡首席科學家、空間中心研究員顏毅華就熱情地介紹起來，它的建成標志著我國行星際閃爍地基觀測能力躍居世界前列。

預警“太空炸彈”

“什么是行星際閃爍？”剛下車，記者就迫不及待地問顏毅華。

“所謂行星際閃爍，就是遙遠的宇宙射電源發出的無線電信號，在穿過太陽系時，被不均勻的太陽風‘攪亂’了路徑，導致地球上接收到的信號出現快速、不規則變化，就像星星在太空中眨眼睛。”顏毅華解釋道，“這類似于我們透過波動的空氣看遠處的燈光，會有忽明忽暗的感覺。”

說話間，記者隨顏毅華來到控制室。在這里，工作人員可以實時監控望遠鏡工作狀態，并遠程操控其觀測方向。“望遠鏡由明安圖主站、伊和高勒輔站以及烏日根塔拉輔站組成。”顏毅華指著示意圖介紹，3個站點均位于錫林郭勒盟，彼此相距約200公里，整體排列近似一個等邊三角形。

“為什么要專門建設一臺監測行星際閃爍的望遠鏡？”記者緊接著問道。

“監測行星際閃爍，最主要的目的是開展空間天氣研究和災害預報。”顏毅華說。實際上，太陽與地球是一個緊密聯系的整體。太陽持續“吹出”的太陽風，攜帶著等離子體和磁場，構成了地球周圍空間環境的背景流。當太陽發生劇烈爆發事件，如日冕物質拋射、大型耀斑或高能粒子暴時，這些快速變化的擾動會通過太陽風傳播，并在抵達地球時引發磁暴、輻射暴等空間天氣事件。這些強擾動常被公眾稱為“太陽風暴”。

劇烈的太陽風暴威力巨大，猶如“太空炸彈”，可能導致衛星毀壞、通信中斷、導航偏差、電網癱瘓等重大風險，威脅國家安全與民生基礎設施。因此，必須加強對空間天氣的監測與預報。

“要準確預報太陽風暴何時到達地球及其影響程度，關鍵在于掌握太陽風以及其中傳播的擾動在行星際空間的速度、密度和結構變化。”顏毅華說，“監測行星際閃爍正是獲取這些關鍵信息的重要手段。”

“主輔”協同觀測

走出控制室，記者順著草原小路走向主望遠鏡。眼前3排并列的巨型天線，猶如3艘龐大的艦船矗立于草原之上，每排天線占地面積堪比足球場，場面蔚為壯觀。

“主站由3排拋物柱面天線組成，每排天線南北長140米、東西寬40米。它們共同構成了我國目前口徑最大的拋物柱面射電望遠鏡。”空間中心太陽活動研究室主任、研究員級高級工程師王威邊走邊向記者介紹，主站天線的拋物柱面設計，突破了傳統拋物面望遠鏡的局限，在同等靈敏度下建造成本降低了60%。

“每一排天線上都有600個饋源，也就是通常說的信號接收單元。”王威說，它們負責接收拋物柱面反射匯聚過來的宇宙射電信號，然后把這些信號傳送給后端設備進行數據分析。

除了規模龐大，主站望遠鏡還在天線陣列協同、電子掃描、數據同步等關鍵技術領域取得了突破。

“例如，我們攻克了巨型可動拋物柱面天線的高精度同步控制、相控陣饋源數字多波束接收等多項核心技術。其中，我們自主研發的首例天文大規模相控陣列接收系統，實現了從芯片到系統的全面國產化。”顏毅華說，“正是這些關鍵技術突破，賦予了‘草原天眼’強大的動態觀測能力。”

事實上，主站并非獨自運作。“草原天眼”創新性地采用了“一主兩輔”的協同觀測體系。“主站如同鋪開的大網，負責廣域監測；兩個輔站則如同一對長相與功能完全相同的孿生兄弟，能根據主站提供的線索，對特別活躍的太陽活動進行深度觀測。”空間中心高級工程師范瑾說，“通過主站和兩個輔站聯合觀測，科研人員可直接推算出太陽風速度等信息。”

展現卓越性能

“相比傳統的射電望遠鏡只能接收特定方向的信號，‘草原天眼’可以同時接收多個方向的信號。”范瑾說，“其探測靈敏度極高，可以在多個頻段上捕捉到比手機信號弱百億倍的宇宙射電信號。”

工藝測試結果也表明，“草原天眼”具備對行星際閃爍信號的連續探測能力，一主站、兩輔站的各項技術指標均達到或優于設計要求。其中，主站的天線口徑、噪聲溫度、探測靈敏度等關鍵性能指標達到國際領先水平。

更重要的是，“草原天眼”通過融合東西向機械掃描與南北向電掃描技術，并采用相控陣饋源數字多波束接收技術，實現了寬視場和大天區的連續覆蓋。它能有效監測北半球大部分可見天區，接收面積比國際上最大的同類望遠鏡多出6%。

“它能通過逐日遙測行星際太陽風速度，捕捉太陽風在行星際空間的動態傳播過程，為我國和國際空間天氣預報提供原始觀測數據和定量數值預報產品，從而降低空間天氣災害對航空航天、衛星通信、導航定位和電力系統等關鍵基礎設施的影響。”范瑾介紹。

自投入運行以來，“草原天眼”展現出卓越性能，持續產出科研成果。如成功記錄了2025年5月的強烈太陽風暴，展現了其對空間天氣事件的快速、高精度監測能力。

“這臺‘大國重器’的建成，不僅彰顯了我國在射電天文領域的硬核實力，還為國際子午圈大科學計劃實施增添了新利器。”面向未來，顏毅華信心滿懷，“我們將致力于追蹤太陽風暴從太陽到地球的傳播全過程，填補我國行星際日常監測的空白，為全球共同應對空間天氣災害貢獻中國智慧。”

https://epaper.stdaily.com/statics/technology-site/index.html#/home?isDetail=1&currentNewsId=1a0115fe665441cb81b3943fdd94844c&currentVersionName=

來源：《科技日報》2025-09-12 第01版：今日要聞

歡迎關注我們，轉載授權、投稿事宜請
在文后留言，小編會盡快處理