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廣袤的草原上，微風(fēng)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�！翱�，那些拋物柱面框架結(jié)構(gòu)就是主望遠(yuǎn)鏡了�！避嚿系墓ぷ魅藛T指著遠(yuǎn)處的“巨人”告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

前不久，跟隨中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱“空間中心”）科研人員，記者來到地處內(nèi)蒙古錫林郭勒盟的空間中心明安圖野外科學(xué)觀測(cè)研究站，探秘我國(guó)首臺(tái)行星際閃爍監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡。

“這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡是國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施‘子午工程二期’的重大設(shè)備之一，當(dāng)?shù)厝朔Q它為‘草原天眼’，其探測(cè)靈敏度處于國(guó)際領(lǐng)先水平�！眲偟竭_(dá)觀測(cè)站，行星際閃爍監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡首席科學(xué)家、空間中心研究員顏毅華就熱情地介紹起來，它的建成標(biāo)志著我國(guó)行星際閃爍地基觀測(cè)能力躍居世界前列。

預(yù)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(yuǎn)的宇宙射電源發(fā)出的無線電信號(hào)，在穿過太陽(yáng)系時(shí)，被不均勻的太陽(yáng)風(fēng)‘?dāng)噥y’了路徑，導(dǎo)致地球上接收到的信號(hào)出現(xiàn)快速、不規(guī)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(dòng)的空氣看遠(yuǎn)處的燈光，會(huì)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(shí)時(shí)監(jiān)控望遠(yuǎn)鏡工作狀態(tài)，并遠(yuǎn)程操控其觀測(cè)方向。“望遠(yuǎn)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(gè)站點(diǎn)均位于錫林郭勒盟，彼此相距約200公里，整體排列近似一個(gè)等邊三角形。

“為什么要專門建設(shè)一臺(tái)監(jiān)測(cè)行星際閃爍的望遠(yuǎn)鏡？”記者緊接著問道。

“監(jiān)測(cè)行星際閃爍，最主要的目的是開展空間天氣研究和災(zāi)害預(yù)報(bào)�！鳖佉闳A說。實(shí)際上，太陽(yáng)與地球是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體。太陽(yáng)持續(xù)“吹出”的太陽(yáng)風(fēng)，攜帶著等離子體和磁場(chǎng)，構(gòu)成了地球周圍空間環(huán)境的背景流。當(dāng)太陽(yáng)發(fā)生劇烈爆發(fā)事件，如日冕物質(zhì)拋射、大型耀斑或高能粒子暴時(shí)，這些快速變化的擾動(dòng)會(huì)通過太陽(yáng)風(fēng)傳播，并在抵達(dá)地球時(shí)引發(fā)磁暴、輻射暴等空間天氣事件。這些強(qiáng)擾動(dòng)常被公眾稱為“太陽(yáng)風(fēng)暴”。

劇烈的太陽(yáng)風(fēng)暴威力巨大，猶如“太空炸彈”，可能導(dǎo)致衛(wèi)星毀壞、通信中斷、導(dǎo)航偏差、電網(wǎng)癱瘓等重大風(fēng)險(xiǎn)，威脅國(guó)家安全與民生基礎(chǔ)設(shè)施。因此，必須加強(qiáng)對(duì)空間天氣的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)。

“要準(zhǔn)確預(yù)報(bào)太陽(yáng)風(fēng)暴何時(shí)到達(dá)地球及其影響程度，關(guān)鍵在于掌握太陽(yáng)風(fēng)以及其中傳播的擾動(dòng)在行星際空間的速度、密度和結(jié)構(gòu)變化�！鳖佉闳A說，“監(jiān)測(cè)行星際閃爍正是獲取這些關(guān)鍵信息的重要手段�！�

“主輔”協(xié)同觀測(cè)

走出控制室，記者順著草原小路走向主望遠(yuǎn)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(chǎng)，場(chǎng)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(zhǎng)140米、東西寬40米。它們共同構(gòu)成了我國(guó)目前口徑最大的拋物柱面射電望遠(yuǎn)鏡�！笨臻g中心太陽(yáng)活動(dòng)研究室主任、研究員級(jí)高級(jí)工程師王威邊走邊向記者介紹，主站天線的拋物柱面設(shè)計(jì)，突破了傳統(tǒng)拋物面望遠(yuǎn)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(gè)饋源，也就是通常說的信號(hào)接收單元�！蓖跬f，它們負(fù)責(zé)接收拋物柱面反射匯聚過來的宇宙射電信號(hào)，然后把這些信號(hào)傳送給后端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

除了規(guī)模龐大，主站望遠(yuǎn)鏡還在天線陣列協(xié)同、電子掃描、數(shù)據(jù)同步等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了突破。

“例如，我們攻克了巨型可動(dòng)拋物柱面天線的高精度同步控制、相控陣饋源數(shù)字多波束接收等多項(xiàng)核心技術(shù)。其中，我們自主研發(fā)的首例天文大規(guī)模相控陣列接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從芯片到系統(tǒng)的全面國(guó)產(chǎn)化�！鳖佉闳A說，“正是這些關(guān)鍵技術(shù)突破，賦予了‘草原天眼’強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)觀測(cè)能力�！�

事實(shí)上，主站并非獨(dú)自運(yùn)作�！安菰煅邸眲�(chuàng)新性地采用了“一主兩輔”的協(xié)同觀測(cè)體系�！爸髡救缤侀_的大網(wǎng)，負(fù)責(zé)廣域監(jiān)測(cè)；兩個(gè)輔站則如同一對(duì)長(zhǎng)相與功能完全相同的孿生兄弟，能根據(jù)主站提供的線索，對(duì)特別活躍的太陽(yáng)活動(dòng)進(jìn)行深度觀測(cè)�！笨臻g中心高級(jí)工程師范瑾說，“通過主站和兩個(gè)輔站聯(lián)合觀測(cè)，科研人員可直接推算出太陽(yáng)風(fēng)速度等信息�！�

展現(xiàn)卓越性能

“相比傳統(tǒng)的射電望遠(yuǎn)鏡只能接收特定方向的信號(hào)，‘草原天眼’可以同時(shí)接收多個(gè)方向的信號(hào)�！狈惰f，“其探測(cè)靈敏度極高，可以在多個(gè)頻段上捕捉到比手機(jī)信號(hào)弱百億倍的宇宙射電信號(hào)�！�

工藝測(cè)試結(jié)果也表明，“草原天眼”具備對(duì)行星際閃爍信號(hào)的連續(xù)探測(cè)能力，一主站、兩輔站的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。其中，主站的天線口徑、噪聲溫度、探測(cè)靈敏度等關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

更重要的是，“草原天眼”通過融合東西向機(jī)械掃描與南北向電掃描技術(shù)，并采用相控陣饋源數(shù)字多波束接收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了寬視場(chǎng)和大天區(qū)的連續(xù)覆蓋。它能有效監(jiān)測(cè)北半球大部分可見天區(qū)，接收面積比國(guó)際上最大的同類望遠(yuǎn)鏡多出6%。

“它能通過逐日遙測(cè)行星際太陽(yáng)風(fēng)速度，捕捉太陽(yáng)風(fēng)在行星際空間的動(dòng)態(tài)傳播過程，為我國(guó)和國(guó)際空間天氣預(yù)報(bào)提供原始觀測(cè)數(shù)據(jù)和定量數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，從而降低空間天氣災(zāi)害對(duì)航空航天、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航定位和電力系統(tǒng)等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的影響�！狈惰榻B。

自投入運(yùn)行以來，“草原天眼”展現(xiàn)出卓越性能，持續(xù)產(chǎn)出科研成果。如成功記錄了2025年5月的強(qiáng)烈太陽(yáng)風(fēng)暴，展現(xiàn)了其對(duì)空間天氣事件的快速、高精度監(jiān)測(cè)能力。

“這臺(tái)‘大國(guó)重器’的建成，不僅彰顯了我國(guó)在射電天文領(lǐng)域的硬核實(shí)力，還為國(guó)際子午圈大科學(xué)計(jì)劃實(shí)施增添了新利器�！泵嫦蛭磥�，顏毅華信心滿懷，“我們將致力于追蹤太陽(yáng)風(fēng)暴從太陽(yáng)到地球的傳播全過程，填補(bǔ)我國(guó)行星際日常監(jiān)測(cè)的空白，為全球共同應(yīng)對(duì)空間天氣災(zāi)害貢獻(xiàn)中國(guó)智慧�！�

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來源：《科技日?qǐng)?bào)》2025-09-12 第01版：今日要聞

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