子午工程，立体监测日地空间天气（迈向“十五五”的创新图景）

徐寄遥

科技自立自强水平大幅提高。

——摘自“十五五”规划建议

日地空间天气的监测、研究与预报，直接影响航天器在轨安全、导航定位、无线电通信等高技术系统的稳定运行。开展对空间天气的研究和应用，是我们子午工程团队的主要任务。子午工程二期从2019年11月开工，到今年3月通过国家验收，标志着子午工程正式建成。

这几年，子午工程已经有不少应用场景。例如在航天员出舱时，提前进行空间天气预报，避免在太阳风暴来临、空间有高能粒子时出舱，保护航天员健康安全。同时，我们还在探索解决太阳风暴发生时导航精度下降、短波通信受影响等问题。

子午工程已经形成了独一无二的“一链”“三网”“四聚焦”布局创新监测架构：“一链”是指从太阳表面到地球表面的完整观测链；“三网”是指将电磁、中高层大气和电离层监测网沿东经100度、120度和北纬30度、40度呈“井”字形布局；“四聚焦”是指聚焦极区高纬地区、北方中纬地区、海南低纬地区，以及青藏高原4个重点区域，实现对日地空间各个圈层的立体、多要素监测。

二期建设时，很多大型设备买不到，许多先进技术在国际上没有先例可循，我们加大自主研发力度，自己摸索尝试。让我印象特别深的是，大家在海南探索建设阵列式大口径激光雷达，通过激发亚稳态氦原子来监测上千公里的高层大气。最开始的方案是通过两站式连续发射激光来进行探测，但团队里的年轻人提出，能不能改成单台站脉冲式发射，对观测便利度、信号接收都更为有利。我们经过深化论证和大量的实验室研究和测试，将方案进行了优化。实践证明，优化后的方案效果很好。

老实说，最开始建设时，我心里比较忐忑，一系列大型设备难度高、数量多、工期紧，但我们相信团队成员，尤其是年轻人的聪明才智，鼓励大家对方案提出优化建议、不断试错。比如，位于四川稻城的圆环阵太阳射电成像望远镜，是全球规模最大的综合孔径射电望远镜，由313部天线组成。但稻城海拔将近4000米，在高原上建设大型设备，难度非常大。团队先做好2个单元，进行测试、发现问题、进行修正，之后再拓展到16个单元。测试可行后，最终敲定下来313部天线的建设。可以说，这几年来我们就是在不断试错、修正的过程中完成设备的建设。

随着子午工程一期、二期的融合运行，我们正在对一些大型监测设备的数据处理软件进行优化提升。展望“十五五”，我们继续推动实施国际子午圈大科学计划，希望通过国际合作，形成服务全球的空间环境地基监测网。我们希望能把子午工程的作用进一步发挥好，不断深化大科学工程在各类场景中的应用。

(作者为中国科学院国家空间科学中心研究员、子午工程二期总工程师，本报记者李君强采访整理)

着力提升我国空间天气科学研究能力

太阳与地球之间的空间，充满等离子体、磁场、高能粒子、电磁辐射等，与地球空间环境紧密关联，受太阳活动直接影响。

子午工程全称“空间环境地基综合监测网”，是国家重大科技基础设施，主要目标是监测日地空间环境变化，为空间天气的研究和实时预报提供支撑，提升我国空间天气科学研究、应用服务与保障能力。工程名称中的“子午”，源于空间天气事件扰动主要沿地球经线(即子午线)传播的现象。

子午工程二期由中国科学院国家空间科学中心牵头，联合8个部门的15家单位协同攻关，由31个台站、282台(套)监测设备组成的空间环境监测网络，成为目前国际上覆盖范围最广、监测要素最全、综合能力最强的空间环境地基综合监测网。目前，二期工程实现从太阳源头到地球空间各圈层的完整监测链，缩小了太阳风暴到达地球的时间预估误差，误差控制达到国际先进水平。

未来，科研团队将依托子午工程，推动实施国际子午圈大科学计划，建立陆地最完整的东经120度至西经60度子午圈监测链，实现对日地空间环境全纬度、全天候的立体观测，为全球应对空间天气灾害、和平利用外层空间提供科学依据。

(本报记者李君强整理)