面向太空的“超级CT”世界最大空间环境地基监测网是如何建成的？

今日一起了解我国空间行业第一个国家重大高新科技基础设施建设——子午工程。近日，由16个观察台站、58个观测站所组成的子午工程二期初步建成，和此前修建的子午工程一期一起，构成了覆盖全国的两纵两横“井”字型、目前世界最大规模室内环境路基综合性监测网站，可以这么说是公认的“网”，它的任务就是揭露空间天气变化的过程和规律，上升空间天气气象预报水准。目前对对流层的检测是主要内容之一。

新闻链接：什么叫“空间天气”？

那样和地球上“电闪雷鸣”对比，什么叫“空间天气”呢？这儿简单介绍一下，距地面30公里对流层之上的过程当中高层大气，这儿的空间环境遭受太阳活动产生的影响，会发生剧烈的改变。这种由太阳活动造成的短时域和频域的改变，便是“空间天气”。

特别是地球上空中高度约60~1000公里高层大气称为对流层，大家日常的通讯、广播节目、导航栏、精准定位都少不了该区域。对流层“与生俱来躁动不安”，存在很多随意自由电子，有时候还会突然冒出振荡，使地面通信网络受到严重影响。捕获检测几百到过千公里之外外太空细微电子的“一举一动”，就好比是要凭肉眼来观察两百公里以外一根蜡烛，更是难上加难。在今年的修建的子午工程代表性设备之一——海南三亚非相关透射雷达探测就掌握了这一关键技术，这是目前世界最先进的路基对流层探测仪器。

在我国完工世界上最优秀路基对流层探测仪器

总台央视记者 任梅梅：现在我们就来到全部雷达探测阵型底部，这里我们见到每一个天线单元下边连接着一个个的部件。这种部件恰好是雷达探测阵型的核心部件，可以发送和发射信号。

权威专家告诫我们，8320个单元在统一的指令下，向着同一方向向空中辐射源无线电波，动能便会集中化，杀伤力更高。

中科院地质环境与地质工程研究室技术工程师 张宁：根据8320个部件能将强悍的动能覆盖到对流层，随后对流层会透射微弱回波信号。最后我们根据低噪音放大和波形的编码解码，能够对微弱透射信号进行剖析，获得对流层参数值，将对流层中电子和离子状态，像光学显微镜一样变大给专家。

相对高度越大，对流层中电子器件密度就会越较稀和难以检测。目前国际对流层检测高度为两百公里。而三亚非相关透射雷达探测作为世界上现阶段规格较大、输出功率最高相控阵非相关透射雷达探测，将对流层检测相对高度提高到了上千公里。

值得一提的是，它检测精度敏感度达到国际领先水平，可以捕获像等离子这类更为微小的粒子的转变。投入使用至今，三亚非相关透射雷达探测初次观察到高时空分辨率的对流层等离子裂缝截面构造，为进行相关物理研究打下了坚实的基础。

中科院地质环境与地质工程研究所研究员 乐新桥：三亚域名，我们会有发送接受作用。在海南西北的儋州市和北方的文昌市两个储气库，构成了“一发三收”非相关透射机载雷达。可以简单理解为就是一台面对太空的“非常CT”，就可等同于同时得到三个CT横切面，能够更好地对于整个室内环境立体化的情况实时监测。三亚非相关透射雷达探测是我们国家路基空间环境探测技术性的一个重大提升，弥补了咱们国家在路基对流层检测上中装置一个空缺。

除此之外，做为大功率雷达探测，三亚非相关透射雷达探测还是其它射电天文机器的理想化视频信号。目前已经携手中国“超级天眼”FAST及其四川稻城圆形阵太阳光显像太空望远镜开展联合观察，并初步获得一批成效。据统计，下一步三亚非相关透射雷达探测也将扩展月球及小天体的监测水平。

子午工程二期初步建成 进到联动试运转

总台央视记者 任梅梅：坐落于北京怀柔的中科院我国空间科学中心，大家还看到了阵列式小口径激光传感器、行星际帝国闪动检测望眼镜等，它们是子午工程二期的标志性机器设备。我们可以知道现阶段子午工程二期已建成空间天气监测仪器195台套。

中科院院士、子午工程二期总指挥长 王赤：子午工程二期，如今我们正处在一个综合性调节、联测联试、试运转的一个阶段。大家争得来年进行国家验收，开始进入运作环节。

子午工程是我国空间行业第一个国家重大高新科技基础设施建设，一期工程2008年开建，2012年正式运行，沿经度120°、北纬度30°，完工一纵一横、15个综合型台站、87台套监测仪器。在充分了解在我国120°子午链近地空间环境特点、空间天气振荡推广和演变等方面取得了系列产品原创设计成效。

工程项目二期2019年开建，新增加16个台站、58个观测站、195台套监测仪器，与一期工程协作，沿经度100°、北纬度40°产生覆盖全国的两纵两横“井”字型路基室内环境综合性监测网站，遮盖范围广泛、检测相对高度更高一些、检测能力很强。

中科院院士、子午工程二期总指挥长 王赤：到子午工程二期以后，大家有一些“强势”的产品在国际性上面处在领先的地位。比如在稻城的圆形阵，是国际上直径最大的一个太阳光太空望远镜。再比如氦激光传感器，构成了6米规格对心高层大气全天候的探测能力。它检测特性达到1000千米，这在世界范围内全部的机器设备之中，现阶段我们可以知道的，是属于最高值。

将和一期构成世界上最大室内环境路基监测网站

子午工程二期选用“一链、三网、四对焦”的设计架构，首次实现了对国内空中日地室内环境全圈内、多因素、平台式检测。

“一链”，即太阳光-行星际帝国检测链，构成了对太阳光-行星际帝国-地球上的全天候检测水平；“三网”包含地磁场监测网站、中高层大气监测网站和对流层监测网站，进行“全景图”检测；“四对焦”是指对于地球两极、北方地区中纬、海南省低纬和西藏高原这四个空间天气振荡、圈内藕合较为特殊和强烈的地域，进行“显微镜”检测。

中科院院士、子午工程二期总指挥长 王赤：子午工程二期增加了对空间天气活动根源——太阳光的监测，构成了从太阳光到地球、端对端的空间环境的监测，这在世界范围内是第一次，也是唯一的一个室内环境的检测系统，做到了极致全部日地室内空间端对端的观察。

据统计，将来子午工程一期和二期将运作高达44种、近300台仪器设备，能够同时遮盖色球、日冕、太阳风、磁层、对流层、中高层大气，一直到低层大气。

中科院院士、子午工程二期总指挥长 王赤：看准全球尖端科技，我们可以回应太阳活动如何决定地球上的空间环境。在符合国家重大需求层面，可以为空间天气预报测量精度提升提供数据支撑，能保障航空航天、通讯、导航栏等一系列的我国空间基础设施建设、高新技术设备运作的安全性。

(总台央视记者 帅俊全 任梅梅 董忠言 张伟克)