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他们在高原筑“千眼天珠” 为地球预报“太空天气”

2026-10-28 19:06 四川党的建设

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文/《四川党的建设》全媒体记者  陈文娟

圆环阵太阳射电成像望远镜。

9月30日,驱车穿过甘孜稻城县噶通镇,群山环抱的开阔草甸上,313 部形如“锅盖”的白色抛物面天线沿直径1公里圆环整齐排布,百米高的定标塔矗立圆心。这就是国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网”的标志性设备之一——圆环阵太阳射电成像望远镜(以下简称“圆环阵”),当地群众形象地称它为“千眼天珠”。紧盯太阳“打喷嚏”,为地球预报“太空天气”,是这座大国重器的核心使命。

“太阳是地球空间天气事件的源头,它打个‘喷嚏’,地球可能就会‘感冒’。”圆环阵项目负责人、中国科学院国家空间科学中心研究员阎敬业解释道,别小看这个“喷嚏”,太阳剧烈活动爆发时释放的能量堪比上百亿枚氢弹,对地球的第一轮攻击,即耀斑电磁干扰最快8分钟就能抵达地球。太阳爆发活动轻则让导航“飘移”、农机播种在地里画不出直线,短波通信中断,重则冲击电网、威胁高铁运行与航天器安全。圆环阵就像一部精密“射电相机”,能在太阳爆发的第一时间捕捉信号,提前发布预警,为航天、通信、电网等关键基础设施抢出宝贵的应对时间。

为何选在稻城?射电望远镜对电磁干扰极其敏感,干净的电磁环境是选址首要标准。阎敬业介绍,噶通镇四面环山的“盆”状地形,天然阻隔外界电磁干扰。加之低纬度观测视场更广、高海拔有利于未来向更高频段拓展;再辅以便利的交通配套,以及省、州、县三级的联动保障,稻城成为综合比选的最优解。

要精准捕捉瞬息万变的太阳射电信号,难度远超想象。越深入了解这座圆环阵,就越能体会到设计者、建设者与运维人员背后的艰辛付出。

在30米落差的地面  把阵列“拉”回理论正圆

设计图纸上的圆环阵,本是一个完美的正圆——313部天线到中心定标塔的距离必须完全相等,才能保证基准信号同步延迟,实现高定标精度。

圆环阵太阳射电成像望远镜中心定标塔。

“定标不准,就像相机对焦不准,获得的太阳活动图像就会模糊失真,甚至生成虚假信号。”项目副主任设计师、中国科学院国家空间科学中心高级工程师武林说,这是绝不能碰的底线。

可项目所在地噶通草甸看似平整,实则高低落差近30米。从高空俯瞰,建成的圆环阵更接近椭圆,定标塔的实际位置也偏离了几厘米。物理距离不能严格相对,就要增加复杂的延迟定标处理。

难题从落地那一刻就摆在团队面前:直接铺开313部天线建设赌一把?一旦方案走偏,每处故障都要重复修改313遍,时间、成本承受不起。

如何解题?技术上“见招拆招”,节奏上“三步走”。

武林带着团队反复测算,在倾斜场地上逐点调整每座天线基座的高度与空间位置,用基桩工程和三维坐标测量将所有天线的坐标精确测量到毫米级,再通过自研算法,把定标塔到各天线的距离差一一抵消,在三维空间把313个点位硬“拉”回理论正圆。

方案行不行,还要靠验证。团队定下“三步走”建设方案,先建2单元天线验证核心技术,再建14单元天线、形成16单元做成像实验,前两步全部跑通,才启动剩余297单元天线全面建设。“16单元调试成功,观测效果就超过了国外同类设备。”看到清晰太阳活动图像的那一刻,武林知道这条路走通了。

高原雪后,工作人员抢时间安装天线。

攻坚克难背后,是海拔3830米高原环境的重重考验。高寒缺氧、风霜雨雪多变,给设备调试、现场施工添了数不清的阻碍,但团队从未退缩。项目建设期间,武林在高反发烧时还边吸氧边工作,驻场140多天啃下数百项难题;天线安装负责人叶爱林驻场700多天,守住每面天线6000多颗螺钉的毫米级精度,克服高原多变气候抢工期;最年轻的工程师杨洋毕业就扎进项目,练出快速排除障碍的本领……

工作人员在户外进行天线增益调试时,一道闪电划过天际。

“我们一直在努力进行技术攻关,不断打磨设备性能。”武林说。扎根高原、死磕细节,团队突破了一系列关键核心技术,让圆环阵在技术、工程和应用全链条进入国际前列,补齐了国际上在低频段对太阳进行连续观测的短板。

“313部天线、626条接收链路,每一处的信号延迟误差都控制在20皮秒之内。”阎敬业打了个直观的比方,人眨一下眼大约100毫秒,是20皮秒的50亿倍。

精密稳定的观测能力,不仅让圆环阵成为太阳监测的利器,更释放出跨领域的复合科研效能。2024年,它联动“中国天眼”FAST开展夜间联合观测,发现超新星遗迹中的年轻中子星——这是其建成后首个标志性夜间天文成果,也为全球低频射电天文研究打开了全新探索窗口。此外,它还将与“中国复眼”雷达阵列、三亚非相干散射雷达等国之重器协同观测,在低频射电观测、行星防御预警等领域发挥重要作用。

圆环阵太阳射电成像望远镜在夜间观测宇宙。

巡天逐日  守护“不打烊”

建成投用,只是圆环阵故事的序章。这套夜以继日巡天逐日的观测装置全年不间断运转,背后是一线运维人员日复一日的值守与付出。

运维人员检修圆环阵太阳射电成像望远镜。

张扬,27岁成为圆环阵的运维人员,日常工作是修理、维护装置的天线。沿着一公里圆环驱车巡检,单凭肉眼,他就能快速识别出哪一副天线“跑偏”。

圆环阵最大能承受5%的故障率,只要及时修复,就能保障设备长期可靠运行。但“及时”二字,意味着几乎全年无休的待命。“锅里油刚倒下去准备炒菜,监测系统警报一响,就得立即赶回现场。”这是张扬的工作常态。

除天线检修外,圆环阵的机房环控维护、观测数据备份,也是张扬的日常。精密环控设备一旦故障,整套设备都有宕机风险。“数据丢了就等于白观测了。”张扬说。

修理“生病”的天线需要两人配合。圆环阵3公里处的噶通镇自俄村人降央曲批,是张扬的固定搭档。维修时,张扬守在地面,操作电脑定位故障;降央曲批爬进狭窄的天线立柱“做手术”。遇上复杂故障,两个人要埋头忙活一整天。

在成为独当一面的维修工之前,降央曲批靠挖虫草、采松茸,或者到150公里外的理塘打零工过活。圆环阵开工后,他到工地做杂工,但只能做铺光纤、埋线缆这样的力气活,有技术门槛的设备安装根本沾不上边。可看着来自全国各地的科研人员、工程师抱着图纸蹲在草坡上比划,顶着高原风守在天线边调试,他既佩服又动心。

凭着一股肯干的钻劲,降央曲批跟着技术人员从拧螺丝开始,认零件、摸构造,渐渐地,能独立上手了。项目建成后,他如愿留下来,“现在如果23号天线出故障了,我立马就能从313部天线里找出来修好。”

“能参与国家项目的建设,心里挺自豪。”更让他欣慰的是,参观圆环阵后,女儿心里悄悄种下了探索太空的种子。

降央曲批的成长蜕变,是圆环阵撬动地方发展的缩影。随着这一国之重器落地,稻城的天文版图加速拓展:2025年,南京大学等单位联合研制的2.5米大视场高分辨率太阳望远镜落户,科研机构加速集聚;2026年,甘孜州首个天文科研主题博物馆——稻城天文科技馆开馆,串联起“拉索”“千眼天珠”、皮洛遗址的天文研学精品线路同步发布。加快形成的世界级天文观测集群,正成为稻城文旅增长的新支点。

2023年至2025年,圆环阵累计接待近3万人次参观。圆环阵的综合管理员郎杰志玛,也“兼职”做起了科普讲解员,高峰时一天要接待五六批团队。“以前外界对这里的印象,往往停留在雪山和草原。”郎杰志玛感叹道,圆环阵的落地打破了这种刻板印象,让大家看到偏远高原不仅拥有绝美风光,更能肩负起国家重大科研的重任。(供图单位/成都射频科学与技术中心)

编辑:胡倩

责任编辑:陈翠

编审:韩钰

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