四川稻城深山有一座宇宙空間“天氣預(yù)報(bào)站”
剛剛啟動(dòng)建設(shè)的圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目概念圖。中科院國(guó)家空間科學(xué)中心供圖
俯瞰在建的高海拔宇宙線觀測(cè)站。新華社發(fā)
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●它和遍布全國(guó)的其他15個(gè)站點(diǎn)一起,共同構(gòu)成中國(guó)空間天氣科學(xué)領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)子午鏈(簡(jiǎn)稱子午工程)的二期項(xiàng)目
●它的作用就像是在做空間維度上的“天氣預(yù)報(bào)”,探尋太陽(yáng)為什么會(huì)爆發(fā)、爆發(fā)出的帶電粒子會(huì)不會(huì)到達(dá)地球、對(duì)地球“軟肋”有什么影響等,從而作出相關(guān)預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)
●位于稻城的巨大“圓環(huán)”,全名是圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目,主要觀測(cè)帶電粒子離開太陽(yáng)的過(guò)程,最終判斷太陽(yáng)粒子會(huì)不會(huì)到達(dá)地球、什么時(shí)候到、會(huì)產(chǎn)生哪些影響
●在稻城深山里,還有同是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高海拔宇宙線觀測(cè)站。未來(lái)還可能有大型天文望遠(yuǎn)鏡等項(xiàng)目入駐,稻城有望成為人類破解宇宙演化秘密的“探針”
在四川省甘孜州稻城縣的深山里,藏著一個(gè)世界級(jí)的空間“天氣預(yù)報(bào)站”。
如今在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng),能看見(jiàn)的只有幾棟孤零零的房屋和忙碌的工地。但在科學(xué)家腦海中,未來(lái)這里將呈現(xiàn)一幅罕見(jiàn)的壯麗圖景:超過(guò)300個(gè)直徑6米、形狀酷似鐵鍋的巨型天線,一個(gè)緊挨一個(gè)擺放,從而組成直徑長(zhǎng)達(dá)1公里的巨大“圓環(huán)”。
5月17日,中科院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員、子午工程二期稻城項(xiàng)目主任設(shè)計(jì)師閻敬業(yè)告訴記者,它和遍布全國(guó)的其他15個(gè)站點(diǎn)一起,共同構(gòu)成中國(guó)空間天氣科學(xué)領(lǐng)域首個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)子午鏈(簡(jiǎn)稱子午工程)的二期項(xiàng)目。而該工程的終極目標(biāo),就是做空間的“天氣預(yù)報(bào)”。
隨著子午工程二期項(xiàng)目和高海拔宇宙線觀測(cè)站開工建設(shè),多個(gè)重量級(jí)科學(xué)項(xiàng)目將使稻城有望成為人類破解宇宙演化秘密的最先進(jìn)“探針”。
為啥要研究空間“天氣變化”?
在空間維度,也需要有人預(yù)報(bào)什么時(shí)候會(huì)“打雷下雨”,并提醒大家收衣服、帶雨傘
宇宙空間怎么還會(huì)有“天氣”?閻敬業(yè)解釋:首先這里的“空間”,是包含離地面20公里以上的范圍。其中既有屬于“地球”的中高層大氣、電離層、磁層等,也包括地球和太陽(yáng)之間的宇宙空間,“(離地面)20公里以下的天氣預(yù)報(bào),是各地氣象局在管;20公里以上的,就是從事空間天氣觀測(cè)的科學(xué)家來(lái)管?!?/p>
生活中的天氣變化,表現(xiàn)為刮風(fēng)下雨;而在上述空間里,天氣變化是啥樣的?
“你可以把它想象成是風(fēng)暴。”閻敬業(yè)說(shuō),空間天氣變化的唯一源頭,就是太陽(yáng)活動(dòng)。而引發(fā)“風(fēng)暴”的就是太陽(yáng)爆發(fā)——這顆恒星在短時(shí)間內(nèi)向空間噴射大量的高速帶電粒子,數(shù)量之多,比平時(shí)翻了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。某些情況下,這些帶電粒子會(huì)朝地球沖過(guò)來(lái),并引發(fā)地球空間環(huán)境的擾動(dòng)。
閻敬業(yè)舉例說(shuō):受太陽(yáng)爆發(fā)影響,北斗定位的誤差可能從“厘米級(jí)”擴(kuò)大到“百米級(jí)”;使用短波通信的電報(bào)、對(duì)講機(jī)會(huì)全部“趴窩”;地面電網(wǎng)可能因超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)載能力而燒毀,導(dǎo)致大面積停電。此外衛(wèi)星如果工作時(shí)遇上高能粒子打擊,可能會(huì)出現(xiàn)意想不到的風(fēng)險(xiǎn),“這些情況如果能提前預(yù)知,就能做好相應(yīng)準(zhǔn)備,最大程度避免損失?!?/p>
這就像是空間維度上的“天氣預(yù)報(bào)”:探尋太陽(yáng)為什么會(huì)爆發(fā)、爆發(fā)出的帶電粒子會(huì)不會(huì)到達(dá)地球、對(duì)地球有什么影響等,從而作出相關(guān)預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì),“可以理解為我們研究空間為什么會(huì)‘打雷下雨’?進(jìn)一步預(yù)測(cè)什么時(shí)候會(huì)‘打雷下雨’,并及時(shí)提醒大家收衣服、帶雨傘?!?/p>
四川在子午工程中扮演啥角色?
稻城“圓環(huán)”主要研究“從球員踢球到球離開腳的過(guò)程”,從而為守門員防御提供依據(jù)
子午工程,就是用于研究空間天氣的一個(gè)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
“一期工程在2012年就建設(shè)完成了,去年8月啟動(dòng)了二期工程,新增16個(gè)站點(diǎn)?!遍惥礃I(yè)說(shuō),四川的相關(guān)項(xiàng)目,就是二期工程重要組成部分。
為啥要建二期?他介紹,主要原因是此前只能進(jìn)行“粗糙的觀測(cè)”。一個(gè)業(yè)內(nèi)熟知的玩笑是:目前空間天氣研究,相當(dāng)于上世紀(jì)30年代的天氣預(yù)報(bào)水平——比如預(yù)報(bào)明天天氣,會(huì)說(shuō)降水概率40%。“這當(dāng)然太粗略了,40%到底是下雨還是不下雨啊?”他表示二期工程建成后,中國(guó)空間天氣研究水平會(huì)有質(zhì)的飛躍。
位于稻城的巨大“圓環(huán)”,全名是圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目。它是我國(guó)研究日地空間因果鏈最重要的觀測(cè)設(shè)備,“主要觀測(cè)帶電粒子離開太陽(yáng)的這個(gè)過(guò)程?!?/p>
這個(gè)階段為啥很重要?閻敬業(yè)拿“罰點(diǎn)球”舉例:“圓環(huán)”觀測(cè)相當(dāng)于從球員踢球到球離開腳的過(guò)程,從這個(gè)過(guò)程中能知道球的初速、方向、旋轉(zhuǎn)等等,“如果你是守門員,有了這些信息,就能大體判斷怎么防御了?!蓖瑯拥览恚辛藥щ娏W与x開太陽(yáng)時(shí)的信息,就能大體判斷它會(huì)不會(huì)到達(dá)地球、什么時(shí)候到、會(huì)產(chǎn)生哪些影響。
除了“圓環(huán)”,四川還會(huì)有全天空氣輝成像儀、光學(xué)干涉儀,以及地磁和地電設(shè)備等裝備。它們用于觀測(cè)地球中高層大氣、磁場(chǎng)變化等,“就像天氣預(yù)報(bào)的不同觀測(cè)點(diǎn),和全國(guó)各地設(shè)備一起共同組成一張觀測(cè)網(wǎng)?!?/p>
閻敬業(yè)表示,目前“圓環(huán)”已在建設(shè),年內(nèi)將開展一些樣件測(cè)試和試驗(yàn),預(yù)計(jì)2022年建成并開始觀測(cè)。
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