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四川稻城深山有一座宇宙空間“天氣預報站”

熊筱偉 發布時間:2020-06-08 16:03:00來源: 四川日報

剛剛啟動建設的圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目概念圖。中科院國家空間科學中心供圖


俯瞰在建的高海拔宇宙線觀測站。新華社發

  望星空

  ●它和遍布全國的其他15個站點一起,共同構成中國空間天氣科學領域首個國家重大科技基礎設施項目——東半球空間環境地基綜合監測子午鏈(簡稱子午工程)的二期項目

  ●它的作用就像是在做空間維度上的“天氣預報”,探尋太陽為什么會爆發、爆發出的帶電粒子會不會到達地球、對地球“軟肋”有什么影響等,從而作出相關預測和應對

  ●位于稻城的巨大“圓環”,全名是圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目,主要觀測帶電粒子離開太陽的過程,最終判斷太陽粒子會不會到達地球、什么時候到、會產生哪些影響

  ●在稻城深山里,還有同是國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站。未來還可能有大型天文望遠鏡等項目入駐,稻城有望成為人類破解宇宙演化秘密的“探針”

  在四川省甘孜州稻城縣的深山里,藏著一個世界級的空間“天氣預報站”。

  如今在建設現場,能看見的只有幾棟孤零零的房屋和忙碌的工地。但在科學家腦海中,未來這里將呈現一幅罕見的壯麗圖景:超過300個直徑6米、形狀酷似鐵鍋的巨型天線,一個緊挨一個擺放,從而組成直徑長達1公里的巨大“圓環”。

  5月17日,中科院國家空間科學中心研究員、子午工程二期稻城項目主任設計師閻敬業告訴記者,它和遍布全國的其他15個站點一起,共同構成中國空間天氣科學領域首個國家重大科技基礎設施項目——東半球空間環境地基綜合監測子午鏈(簡稱子午工程)的二期項目。而該工程的終極目標,就是做空間的“天氣預報”。

  隨著子午工程二期項目和高海拔宇宙線觀測站開工建設,多個重量級科學項目將使稻城有望成為人類破解宇宙演化秘密的最先進“探針”。

  為啥要研究空間“天氣變化”?

  在空間維度,也需要有人預報什么時候會“打雷下雨”,并提醒大家收衣服、帶雨傘

  宇宙空間怎么還會有“天氣”?閻敬業解釋:首先這里的“空間”,是包含離地面20公里以上的范圍。其中既有屬于“地球”的中高層大氣、電離層、磁層等,也包括地球和太陽之間的宇宙空間,“(離地面)20公里以下的天氣預報,是各地氣象局在管;20公里以上的,就是從事空間天氣觀測的科學家來管。”

  生活中的天氣變化,表現為刮風下雨;而在上述空間里,天氣變化是啥樣的?

  “你可以把它想象成是風暴。”閻敬業說,空間天氣變化的唯一源頭,就是太陽活動。而引發“風暴”的就是太陽爆發——這顆恒星在短時間內向空間噴射大量的高速帶電粒子,數量之多,比平時翻了幾個數量級。某些情況下,這些帶電粒子會朝地球沖過來,并引發地球空間環境的擾動。

  閻敬業舉例說:受太陽爆發影響,北斗定位的誤差可能從“厘米級”擴大到“百米級”;使用短波通信的電報、對講機會全部“趴窩”;地面電網可能因超過設計負載能力而燒毀,導致大面積停電。此外衛星如果工作時遇上高能粒子打擊,可能會出現意想不到的風險,“這些情況如果能提前預知,就能做好相應準備,最大程度避免損失。”

  這就像是空間維度上的“天氣預報”:探尋太陽為什么會爆發、爆發出的帶電粒子會不會到達地球、對地球有什么影響等,從而作出相關預測和應對,“可以理解為我們研究空間為什么會‘打雷下雨’?進一步預測什么時候會‘打雷下雨’,并及時提醒大家收衣服、帶雨傘。”

  四川在子午工程中扮演啥角色?

  稻城“圓環”主要研究“從球員踢球到球離開腳的過程”,從而為守門員防御提供依據

  子午工程,就是用于研究空間天氣的一個觀測網絡。

  “一期工程在2012年就建設完成了,去年8月啟動了二期工程,新增16個站點。”閻敬業說,四川的相關項目,就是二期工程重要組成部分。

  為啥要建二期?他介紹,主要原因是此前只能進行“粗糙的觀測”。一個業內熟知的玩笑是:目前空間天氣研究,相當于上世紀30年代的天氣預報水平——比如預報明天天氣,會說降水概率40%。“這當然太粗略了,40%到底是下雨還是不下雨啊?”他表示二期工程建成后,中國空間天氣研究水平會有質的飛躍。

  位于稻城的巨大“圓環”,全名是圓環陣太陽射電成像望遠鏡項目。它是我國研究日地空間因果鏈最重要的觀測設備,“主要觀測帶電粒子離開太陽的這個過程。”

  這個階段為啥很重要?閻敬業拿“罰點球”舉例:“圓環”觀測相當于從球員踢球到球離開腳的過程,從這個過程中能知道球的初速、方向、旋轉等等,“如果你是守門員,有了這些信息,就能大體判斷怎么防御了。”同樣道理,有了帶電粒子離開太陽時的信息,就能大體判斷它會不會到達地球、什么時候到、會產生哪些影響。

  除了“圓環”,四川還會有全天空氣輝成像儀、光學干涉儀,以及地磁和地電設備等裝備。它們用于觀測地球中高層大氣、磁場變化等,“就像天氣預報的不同觀測點,和全國各地設備一起共同組成一張觀測網。”

  閻敬業表示,目前“圓環”已在建設,年內將開展一些樣件測試和試驗,預計2022年建成并開始觀測。

(責編: 于超)

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