子午工程里的劳模“千眼天珠”：白天监测太阳 ，晚上“加班”巡天丨封面头条

封面新闻记者 张峥 图片由亚丁空间天气科学中心提供

极光——太阳剧烈活动的产物，2024年刷屏朋友圈。对极光的预报，来自科学家对空间天气的监测。

空间天气是太阳活动引起的日地空间环境的变化，虽然带来美丽的极光，但会对卫星、通信、导航、电力网络等人类设施系统造成显著影响。

日前，由中国科学院国家空间科学中心（以下简称“空间中心”）牵头建设的监测太阳活动的国家重大科技基础设施子午工程二期顺利通过国家验收。至此，超过30个台站，近300套监测设备，在我国本土、地球南北极区“投下”天罗地网，协同对太阳活动进行“扫描”监测。

在这个天罗地网中，有一个布局在四川稻城的“大眼睛”。这组全球最大规模综合孔径成像望远镜，被形象地喻为“千眼天珠”。白天监测太阳活动，晚上“加班”巡天，堪称“子午大家庭”里的劳模。“‘千眼天珠’目前每天经处理后的数据大约2TB，在人工智能快速发展的浪潮中，我们也希望它变成智能体，具备自动化观测、自动化数据处理的能力。”空间中心研究员、子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜数据处理和管理负责人邓丽告诉封面新闻记者。

邓丽

监测太阳活动 中国织下一张大网

了解太阳活动对地球空间的影响，跟我们的日常生活、国民经济发展息息相关。这是一个有着重大国家需求的研究领域，蕴藏着非常多的科学发现。

子午工程旨在通过广泛分布的多种类型监测设备，对日地空间环境开展全方位监测，探索空间天气变化规律，并为我国空间天气预报和预警服务提供关键的自主数据输入。据介绍，子午工程一期沿东经120度附近和北纬30度附近部署了15个观测台站，建设了87台（套）不同类型的监测设备，已于2012年正式运行。子午工程二期在一期基础上，新增了16个台站、195台（套）监测设备。

目前，一期、二期已实现融合运行，沿东经100度、东经120度附近，北纬40度、北纬30度附近形成‘井’字形布局，在我国本土、地球南北极区实现对日地空间的协同网络化监测。

试运行期间，子午工程二期成功捕捉到2024年5月的超级磁暴事件，完整记录了日地空间环境对太阳活动响应的全过程，展现了对空间天气事件的快速、高精度、全局监测能力。

劳模“千眼天珠” 全年无休

作为子午工程二期标志性设备，圆环阵太阳射电成像望远镜（“千眼天珠”），位于四川稻城县海拔3830米处。由313台直径6米的天线，均匀分布于1公里直径的圆环上，它们像一株株巨大的向日葵，跟着太阳转动，构成全球最大的综合孔径射电望远镜。

圆环阵太阳射电成像望远镜由313个直径为6米的抛物面天线组成。

“千眼天珠自2023年9月试运行以来，白天开展太阳观测，夜间还要加班开展夜天文观测。”邓丽告诉封面新闻记者，它犹如一台“射电相机”实时对太阳进行拍照。

如何对准太阳？空间中心正高级工程师、子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜副主任设计师武林解释：“每天每个时刻太阳的位置都可以通过天文方法进行精确计算，圆环阵系统配置了一台阵列天线主控计算机，在白天太阳升起以后，会对太阳的位置进行实时高精度计算，然后控制阵列中每个单元天线实时指向太阳进行观测。”

武林正在检修观测设备

自动故障检测平台 给“千眼天珠”做“体检”

313台天线，矗立在3800多米高的高原，如何应对高原多变的天气？雨雪天气如何进行维护？

这得益于“千眼天珠”有一套自动测试的系统。武林告诉封面新闻，圆环阵系统有超过万计的部组件。“我们有一套状态监测系统，可以实时获取圆环阵系统关键部组件的健康状态。比如，是否正常工作，若异常，是哪个参数表现异常等。”圆环阵实时状态监测，为故障定位和诊断提供了依据。后续圆环阵望远镜会进一步提升自动化、智能化水平，这对高海拔地区大规模干涉阵列的长期高可靠运行是至关重要。此外，圆环阵系统有313个单元，部分单元损坏的情况下，对整体系统性能影响不大。“我们会以季度为单位对系统中各个部组件进行批量的人工检修，对存在故障隐患的部组件进行及时更换，以尽可能在保障设备长期高可靠运行的前提下，减少人工检修成本、提高检修效率。”

圆环阵太阳射电成像望远镜由313个直径为6米的抛物面天线组成。2022年11月，圆环阵的最后一根天线建成。

庞大的数据 就在成都处理

“千眼天珠”由天线分系统、接收链路分系统、数字分系统和数据处理分系统等组成。作为全球最大规模综合孔径成像望远镜，“千眼天珠”连续对太阳进行观测，回答太阳活动现象的起源、发生发展规律、能量的产生和释放机制等重大科学问题。“高质量观测数据为空间天气预报预警提供数据支撑。”邓丽的工作，是对“千眼天珠”观测到的太阳活动数据进行处理。

她告诉记者，“千眼天珠”白天工作8小时，每天处理后仍有约2TB的数据，几乎全年无休；太阳活动每日不同，需要当天及时处理出观测结果，以免错失热点；另外，“千眼天珠”是综合孔径成像体制，属于计算成像，需要复杂成像算法完成。建成初期，台站计算资源、存储资源严重不足。中国科学院成都分院、中国科学院网络中心、中国科学院文献情报中心、国家超算成都中心等多部门热情伸出援手，2024年7月开通了稻城-成都高通量科学数据传输专线，实现了稻城、成都两地的远程协作和高速数据传输。结合团队自研的大规模阵列综合孔径实时数据处理管线，基本实现了设备的自动化运行和数据处理。

去年太阳很活跃，“千眼天珠”监测到了冕洞事件、暗条事件、最远CME事件等，以及典型的太阳I型暴、II型暴、III型暴、IV型暴、V型暴等，还有众多的混合型的爆发事件。“千眼天珠”同时提供了图像和频谱，“我们从图像上观测到了许多频谱图上没有体现的信息。”“未来，我们还希望进一步提升传输速度和处理速度，产出更多科学成果。”邓丽说。