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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(ge) 站點一起,共同構成中國空間天氣科學領域首個(ge) 國家重大科技基礎設施項目——東(dong) 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(wei) 什麽(me) 會(hui) 爆發、爆發出的帶電粒子會(hui) 不會(hui) 到達地球、對地球“軟肋”有什麽(me) 影響等,從(cong) 而作出相關(guan) 預測和應對

  ●位於(yu) 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(hui) 不會(hui) 到達地球、什麽(me) 時候到、會(hui) 產(chan) 生哪些影響

  ●在稻城深山裏,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(wei) 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裏,藏著一個(ge) 世界級的空間“天氣預報站”。

  如今在建設現場,能看見的隻有幾棟孤零零的房屋和忙碌的工地。但在科學家腦海中,未來這裏將呈現一幅罕見的壯麗(li) 圖景:超過300個(ge) 直徑6米、形狀酷似鐵鍋的巨型天線,一個(ge) 緊挨一個(ge) 擺放,從(cong) 而組成直徑長達1公裏的巨大“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(ye) 告訴記者,它和遍布全國的其他15個(ge) 站點一起,共同構成中國空間天氣科學領域首個(ge) 國家重大科技基礎設施項目——東(dong) 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(ge) 重量級科學項目將使稻城有望成為(wei) 人類破解宇宙演化秘密的最先進“探針”。

  為(wei) 啥要研究空間“天氣變化”?

  在空間維度,也需要有人預報什麽(me) 時候會(hui) “打雷下雨”,並提醒大家收衣服、帶雨傘(san)

  宇宙空間怎麽(me) 還會(hui) 有“天氣”?閻敬業(ye) 解釋:首先這裏的“空間”,是包含離地麵20公裏以上的範圍。其中既有屬於(yu) “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,“(離地麵)20公裏以下的天氣預報,是各地氣象局在管;20公裏以上的,就是從(cong) 事空間天氣觀測的科學家來管。”

  生活中的天氣變化,表現為(wei) 刮風下雨;而在上述空間裏,天氣變化是啥樣的?

  “你可以把它想象成是風暴。”閻敬業(ye) 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(nei) 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(ge) 數量級。某些情況下,這些帶電粒子會(hui) 朝地球衝(chong) 過來,並引發地球空間環境的擾動。

  閻敬業(ye) 舉(ju) 例說:受太陽爆發影響,北鬥定位的誤差可能從(cong) “厘米級”擴大到“百米級”;使用短波通信的電報、對講機會(hui) 全部“趴窩”;地麵電網可能因超過設計負載能力而燒毀,導致大麵積停電。此外衛星如果工作時遇上高能粒子打擊,可能會(hui) 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(wei) 什麽(me) 會(hui) 爆發、爆發出的帶電粒子會(hui) 不會(hui) 到達地球、對地球有什麽(me) 影響等,從(cong) 而作出相關(guan) 預測和應對,“可以理解為(wei) 我們(men) 研究空間為(wei) 什麽(me) 會(hui) ‘打雷下雨’?進一步預測什麽(me) 時候會(hui) ‘打雷下雨’,並及時提醒大家收衣服、帶雨傘(san) 。”

  四川在子午工程中扮演啥角色?

  稻城“圓環”主要研究“從(cong) 球員踢球到球離開腳的過程”,從(cong) 而為(wei) 守門員防禦提供依據

  子午工程,就是用於(yu) 研究空間天氣的一個(ge) 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(ge) 站點。”閻敬業(ye) 說,四川的相關(guan) 項目,就是二期工程重要組成部分。

  為(wei) 啥要建二期?他介紹,主要原因是此前隻能進行“粗糙的觀測”。一個(ge) 業(ye) 內(nei) 熟知的玩笑是:目前空間天氣研究,相當於(yu) 上世紀30年代的天氣預報水平——比如預報明天天氣,會(hui) 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後,中國空間天氣研究水平會(hui) 有質的飛躍。

  位於(yu) 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(ge) 過程。”

  這個(ge) 階段為(wei) 啥很重要?閻敬業(ye) 拿“罰點球”舉(ju) 例:“圓環”觀測相當於(yu) 從(cong) 球員踢球到球離開腳的過程,從(cong) 這個(ge) 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(ti) 判斷怎麽(me) 防禦了。”同樣道理,有了帶電粒子離開太陽時的信息,就能大體(ti) 判斷它會(hui) 不會(hui) 到達地球、什麽(me) 時候到、會(hui) 產(chan) 生哪些影響。

  除了“圓環”,四川還會(hui) 有全天空氣輝成像儀(yi) 、光學幹涉儀(yi) ,以及地磁和地電設備等裝備。它們(men) 用於(yu) 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(ye) 表示,目前“圓環”已在建設,年內(nei) 將開展一些樣件測試和試驗,預計2022年建成並開始觀測。

(責編: 於超)

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