观天逐日 它为“星辰大海”护航
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全球规模最大的综合孔径射电望远镜正式建成，能监测太阳“打喷嚏”
观天逐日 它为“星辰大海”护航
鸟瞰“圆环阵”。 四川日报全媒体记者 徐浩煊 摄
□四川日报全媒体记者 徐浩煊 吴聃 文露敏
飞机从稻城亚丁机场起飞，右侧舷窗外的地面隐现一个小圆点，因为造型特殊，当地人称“千眼天珠”。小圆点其实一点也不“小”——在海拔3820米的甘孜州稻城县噶通镇，313部直径6米的天线，均匀地分布在直径1公里的圆环上。它的正式名字叫圆环阵太阳射电成像望远镜（下称“圆环阵”），是国家重大科技基础设施空间环境地基综合监测网（子午工程二期）的标志性设备之一，也是目前已建成的全球规模最大的综合孔径射电望远镜。其任务主要是对太阳和日地空间传播链条进行高质量监测，监测太阳“打喷嚏”。
9月27日，记者从中国科学院国家空间科学中心获悉，“圆环阵”顺利通过工艺测试，正式建成。
为何要建？为科学家播报空间天气情况
作为离地球最近的恒星，太阳为我们带来了光和热。但太阳的情况并非一成不变，黑子、耀斑、日冕物质抛射等太阳活动此起彼伏，这也是地球空间天气事件的源头——简而言之，太阳打个“喷嚏”，包括地球在内的太阳系各大行星就容易“感冒”。
“别小看这个‘喷嚏’。强烈的太阳活动爆发释放出的能量，相当于100亿颗百万吨级核弹同时爆炸。”“圆环阵”负责人、中国科学院国家空间科学中心研究员阎敬业告诉记者,一旦这些能量冲向地球，会对空间和地面的高技术系统造成严重影响。
他举例说，空间天气活动中的地磁感应电流，会导致高铁、电网、输油管线等高技术系统损毁，电离层扰动则会影响无线电通信信号的稳定性和可使用的频带范围，影响卫星导航的精度，甚至导致通信和导航设施失效。这些能量还会影响航天发射，据统计，大约一半的航天器故障与空间天气有关。
这时，“千眼天珠”就派上用场了——它像一部超大“射电相机”，能给科学家播报空间天气情况，为更好地应对上述影响提供数据依据。
为何成“环”？减少“拍照”时细节的遗失
虽然全球监测太阳“打喷嚏”的设备不少，有y字形、螺旋形等多种形状，但做成“圆环阵”的仅此一个。
“太阳的细节非常丰富，我们需要非常密集的‘相机阵’，才能减少‘拍照’时细节的遗失，实现高质量成像。”“圆环阵”副主任设计师、中国科学院国家空间科学中心副研究员武林介绍，由于太阳射电特征快速变化，只有用更大口径镜头拍下更广的照片，才能更好地分析太阳活动。
但射电望远镜单个镜头口径很难做大。因此，科学家通过定标的方法，让每个“小镜头”幅度和相位保持一致，加上后期信号处理，就能等效成单口径106米的望远镜，“圆环阵”计划应运而生。313部天线均匀分布在直径为1公里的圆环上，规模为当前全球最大。
与光学相机类似，“圆环阵”使用前也要先校准。但要让313部天线一致将“脑袋”对准太阳并非易事。为了保证质量和工期，“圆环阵”采取“三步走”研制方案，即“2单元技术摸底、16单元成像实验、313单元系统建设”。
“我们很有自信！‘圆环阵’建成16单元时，观测效果就已经超过国外的同类型设备。”武林告诉记者。
如何运用？未来将开启星际“联手”
2022年3月起，16单元成像实验系统开始获取太阳成像数据，迄今已积累了大量太阳活动图像和频谱数据。到今年7月，“圆环阵”已具备连续稳定高质量监测太阳活动的能力，脉冲星成像等射电天文观测能力也得到初步验证。
“监测太阳每天只需要8小时。”在阎敬业的规划中，太阳“下班”后，“圆环阵”还有望与子午工程的其它监测设备开启星际“联手”，在低频射电巡天、脉冲星、快速射电暴和行星防御监测预警等领域发挥作用。“比如与‘中国天眼’及‘中国复眼’雷达阵列、三亚非相干散射雷达等展开联合观测，能更好地发挥国家重大科技基础设施的效能。”阎敬业说。
为满足国家在空间天气、射电天文等领域的重大需求，9月28日，中国科学院国家空间科学中心依托中国科学院成都分院，在成都正式成立了射频科学与技术中心（又称“π中心”）。
未来，“π中心”将保障“圆环阵”的可靠运行和科学产出，开展射频科学与技术的研究、实验及科技成果转化，成为空间天气、射电天文等领域的科学研究中心、学术交流中心、技术开发中心及人才培养中心。
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