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稻城深山有一座宇宙空間“天氣預(yù)報站”

甘孜日報    2020年06月08日

   ●它和遍布全國的其他15個站點一起,共同構(gòu)成中國空間天氣科學(xué)領(lǐng)域首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目——東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測子午鏈(簡稱子午工程)的二期項目

   ●它的作用就像是在做空間維度上的“天氣預(yù)報”,探尋太陽為什么會爆發(fā)、爆發(fā)出的帶電粒子會不會到達地球、對地球“軟肋”有什么影響等,從而作出相關(guān)預(yù)測和應(yīng)對

   ●位于稻城的巨大“圓環(huán)”,全名是圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡項目,主要觀測帶電粒子離開太陽的過程,最終判斷太陽粒子會不會到達地球、什么時候到、會產(chǎn)生哪些影響

   ●在稻城深山里,還有同是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高海拔宇宙線觀測站。未來還可能有大型天文望遠鏡等項目入駐,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,藏著一個世界級的空間“天氣預(yù)報站”。

   如今在建設(shè)現(xiàn)場,能看見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,未來這里將呈現(xiàn)一幅罕見的壯麗圖景:超過300個直徑6米、形狀酷似鐵鍋的巨型天線,一個緊挨一個擺放,從而組成直徑長達1公里的巨大“圓環(huán)”。

   5月17日,中科院國家空間科學(xué)中心研究員、子午工程二期稻城項目主任設(shè)計師閻敬業(yè)告訴記者,它和遍布全國的其他15個站點一起,共同構(gòu)成中國空間天氣科學(xué)領(lǐng)域首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目——東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測子午鏈(簡稱子午工程)的二期項目。而該工程的終極目標,就是做空間的“天氣預(yù)報”。

   隨著子午工程二期項目和高海拔宇宙線觀測站開工建設(shè),多個重量級科學(xué)項目將使稻城有望成為人類破解宇宙演化秘密的最先進“探針”。

   ◎四川日報記者 熊筱偉

   在空間維度,也需要有人預(yù)報什么時候會“打雷下雨”,并提醒大家收衣服、帶雨傘

   為啥要研究空間“天氣變化”?

  宇宙空間怎么還會有“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,也包括地球和太陽之間的宇宙空間,“(離地面)20公里以下的天氣預(yù)報,是各地氣象局在管;20公里以上的,就是從事空間天氣觀測的科學(xué)家來管?!?/span>

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,空間天氣變化的唯一源頭,就是太陽活動。而引發(fā)“風(fēng)暴”的就是太陽爆發(fā)——這顆恒星在短時間內(nèi)向空間噴射大量的高速帶電粒子,數(shù)量之多,比平時翻了幾個數(shù)量級。某些情況下,這些帶電粒子會朝地球沖過來,并引發(fā)地球空間環(huán)境的擾動。

   閻敬業(yè)舉例說:受太陽爆發(fā)影響,北斗定位的誤差可能從“厘米級”擴大到“百米級”;使用短波通信的電報、對講機會全部“趴窩”;地面電網(wǎng)可能因超過設(shè)計負載能力而燒毀,導(dǎo)致大面積停電。此外衛(wèi)星如果工作時遇上高能粒子打擊,可能會出現(xiàn)意想不到的風(fēng)險,“這些情況如果能提前預(yù)知,就能做好相應(yīng)準備,最大程度避免損失?!?/span>

   這就像是空間維度上的“天氣預(yù)報”:探尋太陽為什么會爆發(fā)、爆發(fā)出的帶電粒子會不會到達地球、對地球有什么影響等,從而作出相關(guān)預(yù)測和應(yīng)對,“可以理解為我們研究空間為什么會‘打雷下雨’?進一步預(yù)測什么時候會‘打雷下雨’,并及時提醒大家收衣服、帶雨傘?!?/span>

稻城“圓環(huán)”主要研究“從球員踢球到球離開腳的過程”,從而為守門員防御提供依據(jù)

   四川在子午工程中扮演啥角色?

   子午工程,就是用于研究空間天氣的一個觀測網(wǎng)絡(luò)。

   “一期工程在2012年就建設(shè)完成了,去年8月啟動了二期工程,新增16個站點?!遍惥礃I(yè)說,四川的相關(guān)項目,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行“粗糙的觀測”。一個業(yè)內(nèi)熟知的玩笑是:目前空間天氣研究,相當(dāng)于上世紀30年代的天氣預(yù)報水平——比如預(yù)報明天天氣,會說降水概率40%?!斑@當(dāng)然太粗略了,40%到底是下雨還是不下雨???”他表示二期工程建成后,中國空間天氣研究水平會有質(zhì)的飛躍。

   位于稻城的巨大“圓環(huán)”,全名是圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡項目。它是我國研究日地空間因果鏈最重要的觀測設(shè)備,“主要觀測帶電粒子離開太陽的這個過程?!?/span>

   這個階段為啥很重要?閻敬業(yè)拿“罰點球”舉例:“圓環(huán)”觀測相當(dāng)于從球員踢球到球離開腳的過程,從這個過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?,有了帶電粒子離開太陽時的信息,就能大體判斷它會不會到達地球、什么時候到、會產(chǎn)生哪些影響。

   除了“圓環(huán)”,四川還會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。它們用于觀測地球中高層大氣、磁場變化等, “就像天氣預(yù)報的不同觀測點,和全國各地設(shè)備一起共同組成一張觀測網(wǎng)?!?/span>

   閻敬業(yè)表示,目前“圓環(huán)”已在建設(shè),年內(nèi)將開展一些樣件測試和試驗,預(yù)計2022年建成并開始觀測。

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