282台设备组成一张网，他们联手“追捕”太阳风暴 | 加强基础研究

在距地面100公里以外的广袤空间，太阳风暴时刻威胁着人类的技术命脉——卫星可能因此失控，通信可能突然中断，导航信号或许瞬间丢失。

为了防范来自太空的“风雨雷电”，一张由中国科学院牵头、16家单位共同建设运行的监测网——空间环境地基综合监测网（以下简称子午工程）日夜不息地运转。数据源源不断地汇聚到位于北京怀柔的子午工程综合信息与运控中心。

如今，子午工程已经成为开展建制化空间环境和空间天气基础研究的物理载体。“从建设期到运行期，特别是在2021年《中国科学院关于加强基础研究的若干意见》（以下简称“基础研究十条”）出台后，子午工程得到了来自中国科学院的大力支持。”子午工程二期总指挥、中国科学院国家空间科学中心（以下简称空间中心）主任王赤院士说。

▲子午工程圆环阵太阳射电成像望远镜日观太阳风暴、夜探射电天文。图片来源：空间中心

从单设备运行到跨部门协作

近年来，在中国科学院的推动下，子午工程项目法人空间中心不断强化科学技术总体对各分系统的统筹，科研组织模式从过去主要依托单设备产出科研成果，转变为跨单位、跨设备协作开展建制化基础研究。

“空间科学的前沿突破、航天强国的建设需求、经济社会发展的新业态培育，都要求科研组织方式从传统课题组单打独斗缓步慢走，转向建制化团队聚力加快突破。”王赤说。

其中，最具代表性的就是“太空台风”系列研究。

“太空台风”是一个由中国科学家首次发现并开始研究的空间天气现象。

2021年，中国科学家领导的国际团队研究了北极磁极点附近的一个反常现象：在长时间地磁平静条件下，极区出现了亮度远超常规极光的气旋状结构。这个结构拥有近乎静止的“台风眼”、圆形等离子体对流和强电子“雨”，形态与大气台风惊人相似。这一新颖现象，需要“铁证如山”的解释。

传统“单打独斗”式的观测，难以捕捉到这种跨越巨大空间尺度的精细结构。子午工程的跨部门协作网络发挥了作用——空间中心王赤、研究员张清和（时任山东大学特聘教授）团队，联合中国极地研究中心、吉林龙井/内蒙古四子王旗/新疆和静雷达站等多家单位的科研团队，进行了全球极区电离层大尺度对流的连续监测。

他们在国际上首次捕捉到“太空台风”的对流涡旋特征，相关成果被《自然》选为研究亮点。“太空台风”一词也作为独立词条登上维基百科。

“子午工程的建制化协作为‘太空台风’系列研究提供了不可替代的支撑。”张清和说。

近5年，依托这张协作网和国际高频雷达等数据，科研人员在“太空台风”研究方面持续取得新成果，构建起覆盖超过两个太阳活动周（共22年）的全球太空台风事件数据库。

“基于现有成果，我们还在进一步研究太空台风与太阳风参数、地磁条件的精细关联，分析南北半球太空台风不对称性的成因，并利用子午工程的长期数据库开发太空台风预报模型，提升对卫星安全、导航定位的保障能力，为应对全球性空间天气灾害提供中国方案。”张清和说。

▲太空台风示意图。图片来源：空间中心

成为国家空间天气基础研究基地

2025年3月，子午工程二期通过国家验收。子午工程从一期15个台站、87台套设备，扩展至31个台站、282台套设备。一张“观天巨网”开启常态化运行。

“中国科学院‘基础研究十条’强调要依托国家重大科技基础设施，建设一批基础研究基地。对子午工程来说，282台套设备遍布全国各地，要让这些分散的设备联合起来形成基础研究基地，并非易事。”王赤说。

在中国科学院党组的支持下，子午工程面对“形散”的特点，建立起专门的总体管理机构——子午工程中心，负责工程的综合协调、运行和数据服务，同时还建立了以自主数据为主线、“形散而神聚”的数据治理生态。

王赤介绍，在数据制度层面，子午工程建立了覆盖数据生产、汇交、管理、存储和共享分发的完整数据政策与服务链条，将数据质量和使用率直接与运行评估挂钩，实现了子午数据从“要我共享”到“我要共享”的转变。在组织管理上，子午工程实现了总体管理、专业技术、高效运行、科学应用“四线并举”的矩阵模式。

不仅如此，按照“基础研究十条”关于“结合国家重点实验室体系重组，重塑基础研究国家队”的要求，中国科学院针对国内空间天气基础研究力量分散的问题，依托空间中心，联合中国科学院国家天文台、北京大学和哈尔滨工业大学（深圳），新建了太阳活动与空间天气全国重点实验室，重点解决国家空间天气需求背后的关键科学和应用问题。

如今，子午工程不仅是国际上综合实力最强的空间环境地基综合监测网络，也成为国家空间天气基础研究的重要基地，高质量原创性基础研究成果持续产出。

仅过去一年，科研团队基于子午工程与500米口径球面射电望远镜“中国天眼”联合观测数据，获得月球南极高分辨率雷达图像，为未来月球基地选址提供科学依据；在国际上首次清晰刻画特大地磁暴的完整因果链条；首次将空间天气观测从卫星“快照”模式升级为地面“实时影像”模式；构建中国区域自主高精度电离层预报模式，为太阳活动高年期间北斗导航定位精度的提升提供有力支撑……

▲子午工程利用地基监测日地空间环境。图片来源：空间中心

“固本、赋能、拓圈”

面向未来，王赤用6个字概括子午工程的发展方向：固本、赋能、拓圈。“未来，子午工程将继续深化建制化研究，以人才夯实根基、以人工智能（AI）释放潜能、以全球网络拓展疆域。”

固本，是通过组建专职运行师队伍、首席科学家团组，夯实建制化基础研究的根基，持续强化重大科学问题牵引，主动服务国家重大需求。

王赤介绍，2026年3月，子午工程二期通过国家验收一周年之际，空间中心召开子午工程高质量运行与发展年会，全面落实运行领导小组决议，加快实现从建设期到运行期的转型：技术线组建专职运行师队伍，确保设施持续产出有重要国际影响力的自主数据；科学线完善以首席科学家团组为核心的基础研究和应用服务力量，聚焦子午工程的科学目标和年度科学专题开展建制化攻关，面向国家重大任务和太空经济新业态拓展应用服务深度与广度。

赋能，是抓住AI驱动的科学研究（AI for Science）机遇，深入挖掘子午工程海量历史数据溢出价值，以AI驱动空间天气大模型，继续保持我国在空间环境地基监测领域的国际地位。

王赤介绍，依托子午工程积累的海量科学数据宝藏，空间中心建立基于典型数据的AI-Ready空间天气因果链数据集和AI驱动的空间天气大模型，打造基于AI的协同观测与研究应用支撑平台，开展数智驱动的电波环境应用研究示范。

与此同时，他们还选取大型监测设备作为AI赋能的首批应用场景。以四川稻城圆环阵太阳射电成像望远镜为例，研究人员基于中国科学院磐石大模型，加快建立射电科研智能体和射电暴智能预报模型，推动太阳射电研究实现从“人工+经验驱动”向“模型+自动化驱动”的范式转变。

拓圈，是以建制化奠定的强大基础为依托，以开放共享的姿态，邀请世界各国共同应对空间天气灾害的挑战。

“日地空间环境的监测与研究，从来不是一个国家能够独立完成的事业。”王赤说，太阳活动对地球空间环境的影响是全球性的，需要全世界科学家携手应对。

如今，在距地面100公里以外的广袤空间，太阳风暴仍在肆虐。但王赤等中国科学家坚信，依托子午工程这张“观天巨网”，有了建制化科研的聚力攻关，人类应对太空“风雨雷电”、守护地球家园的梦想，必将一步步成为现实。

来源：《中国科学报》（2026-05-21 第1版 要闻）

责任编辑：梁春雨