“草原天眼”逐日追风——探秘我国首台行星际闪烁监测望远镜

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广袤的草原上，微风拂过，草浪泛起翠玉般光泽。放眼望去，3排硕大的银白色钢架如同拔地而起的巨人，静静伫立。“看，那些抛物柱面框架结构就是主望远镜了。”车上的工作人员指着远处的“巨人”告诉科技日报记者。

前不久，跟随中国科学院国家空间科学中心（以下简称“空间中心”）科研人员，记者来到地处内蒙古锡林郭勒盟的空间中心明安图野外科学观测研究站，探秘我国首台行星际闪烁监测望远镜。

“这台望远镜是国家重大基础设施‘子午工程二期’的重大设备之一，当地人称它为‘草原天眼’，其探测灵敏度处于国际领先水平。”刚到达观测站，行星际闪烁监测望远镜首席科学家、空间中心研究员颜毅华就热情地介绍起来，它的建成标志着我国行星际闪烁地基观测能力跃居世界前列。

预警“太空炸弹”

“什么是行星际闪烁？”刚下车，记者就迫不及待地问颜毅华。

“所谓行星际闪烁，就是遥远的宇宙射电源发出的无线电信号，在穿过太阳系时，被不均匀的太阳风‘搅乱’了路径，导致地球上接收到的信号出现快速、不规则变化，就像星星在太空中眨眼睛。”颜毅华解释道，“这类似于我们透过波动的空气看远处的灯光，会有忽明忽暗的感觉。”

说话间，记者随颜毅华来到控制室。在这里，工作人员可以实时监控望远镜工作状态，并远程操控其观测方向。“望远镜由明安图主站、伊和高勒辅站以及乌日根塔拉辅站组成。”颜毅华指着示意图介绍，3个站点均位于锡林郭勒盟，彼此相距约200公里，整体排列近似一个等边三角形。

“为什么要专门建设一台监测行星际闪烁的望远镜？”记者紧接着问道。

“监测行星际闪烁，最主要的目的是开展空间天气研究和灾害预报。”颜毅华说。实际上，太阳与地球是一个紧密联系的整体。太阳持续“吹出”的太阳风，携带着等离子体和磁场，构成了地球周围空间环境的背景流。当太阳发生剧烈爆发事件，如日冕物质抛射、大型耀斑或高能粒子暴时，这些快速变化的扰动会通过太阳风传播，并在抵达地球时引发磁暴、辐射暴等空间天气事件。这些强扰动常被公众称为“太阳风暴”。

剧烈的太阳风暴威力巨大，犹如“太空炸弹”，可能导致卫星毁坏、通信中断、导航偏差、电网瘫痪等重大风险，威胁国家安全与民生基础设施。因此，必须加强对空间天气的监测与预报。

“要准确预报太阳风暴何时到达地球及其影响程度，关键在于掌握太阳风以及其中传播的扰动在行星际空间的速度、密度和结构变化。”颜毅华说，“监测行星际闪烁正是获取这些关键信息的重要手段。”

“主辅”协同观测

走出控制室，记者顺着草原小路走向主望远镜。眼前3排并列的巨型天线，犹如3艘庞大的舰船矗立于草原之上，每排天线占地面积堪比足球场，场面蔚为壮观。

“主站由3排抛物柱面天线组成，每排天线南北长140米、东西宽40米。它们共同构成了我国目前口径最大的抛物柱面射电望远镜。”空间中心太阳活动研究室主任、研究员级高级工程师王威边走边向记者介绍，主站天线的抛物柱面设计，突破了传统抛物面望远镜的局限，在同等灵敏度下建造成本降低了60%。

“每一排天线上都有600个馈源，也就是通常说的信号接收单元。”王威说，它们负责接收抛物柱面反射汇聚过来的宇宙射电信号，然后把这些信号传送给后端设备进行数据分析。

除了规模庞大，主站望远镜还在天线阵列协同、电子扫描、数据同步等关键技术领域取得了突破。

“例如，我们攻克了巨型可动抛物柱面天线的高精度同步控制、相控阵馈源数字多波束接收等多项核心技术。其中，我们自主研发的首例天文大规模相控阵列接收系统，实现了从芯片到系统的全面国产化。”颜毅华说，“正是这些关键技术突破，赋予了‘草原天眼’强大的动态观测能力。”

事实上，主站并非独自运作。“草原天眼”创新性地采用了“一主两辅”的协同观测体系。“主站如同铺开的大网，负责广域监测；两个辅站则如同一对长相与功能完全相同的孪生兄弟，能根据主站提供的线索，对特别活跃的太阳活动进行深度观测。”空间中心高级工程师范瑾说，“通过主站和两个辅站联合观测，科研人员可直接推算出太阳风速度等信息。”

展现卓越性能

“相比传统的射电望远镜只能接收特定方向的信号，‘草原天眼’可以同时接收多个方向的信号。”范瑾说，“其探测灵敏度极高，可以在多个频段上捕捉到比手机信号弱百亿倍的宇宙射电信号。”

工艺测试结果也表明，“草原天眼”具备对行星际闪烁信号的连续探测能力，一主站、两辅站的各项技术指标均达到或优于设计要求。其中，主站的天线口径、噪声温度、探测灵敏度等关键性能指标达到国际领先水平。

更重要的是，“草原天眼”通过融合东西向机械扫描与南北向电扫描技术，并采用相控阵馈源数字多波束接收技术，实现了宽视场和大天区的连续覆盖。它能有效监测北半球大部分可见天区，接收面积比国际上最大的同类望远镜多出6%。

“它能通过逐日遥测行星际太阳风速度，捕捉太阳风在行星际空间的动态传播过程，为我国和国际空间天气预报提供原始观测数据和定量数值预报产品，从而降低空间天气灾害对航空航天、卫星通信、导航定位和电力系统等关键基础设施的影响。”范瑾介绍。

自投入运行以来，“草原天眼”展现出卓越性能，持续产出科研成果。如成功记录了2025年5月的强烈太阳风暴，展现了其对空间天气事件的快速、高精度监测能力。

“这台‘大国重器’的建成，不仅彰显了我国在射电天文领域的硬核实力，还为国际子午圈大科学计划实施增添了新利器。”面向未来，颜毅华信心满怀，“我们将致力于追踪太阳风暴从太阳到地球的传播全过程，填补我国行星际日常监测的空白，为全球共同应对空间天气灾害贡献中国智慧。”

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来源：《科技日报》2025-09-12 第01版：今日要闻

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