在四川稻城,目前全球規(guī)模最大、性能最強的太陽射電成像望遠鏡已經(jīng)主體竣工,已完成約270臺天線調(diào)試,預(yù)計6月試運行。整個望遠鏡陣列呈圓環(huán)形,當(dāng)?shù)鼐用穹Q它為“千眼天珠”。這座高原上的科學(xué)重器到底什么樣?它主要用來做什么?
總臺央視記者任梅梅:這里是四川稻城縣海拔3800多米的噶通鎮(zhèn),我所在的位置就是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,子午工程(二期)的標志性設(shè)備——圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡的現(xiàn)場。一座座像大鍋一樣的白色天線,它們就是整個望遠鏡的天線陣列。
313座天線繞圓而立狀如“千眼天珠”
(相關(guān)資料圖)
通過我們的航拍鏡頭,從空中可以看到整個望遠鏡陣列的全貌。313臺這樣的天線均勻地分布在直徑一公里的圓周上,圓環(huán)中心,是一座百米高的定標塔,向天線發(fā)射公共信號,來進行定標和校準。對于這個望遠鏡陣列,當(dāng)?shù)厝擞袀€非常形象的稱呼,那就是“千眼天珠”。
已完成約270臺天線調(diào)試預(yù)計6月試運行
這座望遠鏡陣列由中科院國家空間科學(xué)中心建設(shè),我們從現(xiàn)場了解到,目前整個望遠鏡的主體工程已經(jīng)全部竣工,即將在下個月,也就是今年6月份轉(zhuǎn)入試運行,全面投入科學(xué)觀測。我們可以看到,目前大部分天線已經(jīng)調(diào)整完畢了,整整齊齊地朝著太陽的方向,它們已經(jīng)開始日??茖W(xué)觀測了,而剩下的四十多座天線,工作人員正在進調(diào)試,這也是這個五一期間,現(xiàn)場工作人員的主要任務(wù)之一。
主要科學(xué)目標:監(jiān)測太陽“打噴嚏”
313座小天線,就像313朵向日葵,朝著太陽的方向轉(zhuǎn)動,凝望著浩瀚宇宙。為什么要專門建一座望遠鏡,一直盯著太陽看呢?科學(xué)家告訴我們,它的主要作用就是監(jiān)測太陽“打噴嚏”。
太陽帶來了光和熱,孕育了地球上的生命,但是它也有“ 打噴嚏”的時候——也就是會發(fā)生爆發(fā),萬一它朝著地球打了一個“大噴嚏”,拋射出來的高速帶電粒子飛向地球,會對衛(wèi)星等設(shè)備產(chǎn)生嚴重影響。圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡的主要科學(xué)目標就是觀測太陽活動,對空間天氣進行預(yù)報和預(yù)警。
別看一臺小天線的直徑只有6米,當(dāng)313個小天線協(xié)同觀測,就能形成虛擬的超大口徑天線,從而實現(xiàn)對太陽爆發(fā)活動的高精度成像觀測。
協(xié)助夜天文觀測已成功探測到脈沖星
在圓環(huán)中心的定標塔下面,就是中央機房,其實在我們腳下,每座天線和中央機房之間,都有不同的電纜實時傳輸著觀測數(shù)據(jù),科研人員每天都在對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理。“邊建設(shè)、邊調(diào)試、邊運行”,其實從2021年3月開始,圓環(huán)陣望遠鏡就已經(jīng)獲取了大量太陽活動的圖像和數(shù)據(jù)。
而且,不只是觀測太陽,圓環(huán)陣望遠鏡獨有的大視場高質(zhì)量成像能力,使得在太陽落山后,還能配合射電天文學(xué)家開展夜天文觀測,比如說,不久前,圓環(huán)陣望遠鏡就成功探測到了脈沖星,未來還要對射電暴進行探索,也有望服務(wù)于小行星防御,將充分發(fā)揮重大科技基礎(chǔ)設(shè)施平臺的效能。
觀天逐日、探秘星辰大海,我們也期待圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡為我們解開更多空間天氣的密碼,探索更多宇宙奧秘!
獨特圓環(huán)陣列設(shè)計高質(zhì)量監(jiān)測太陽活動
圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡就像“千眼天珠”,整個造型極具科幻感,那么望遠鏡陣列為什么要設(shè)計成圓環(huán)形?日地距離約有1.5億公里,這個地球上的望遠鏡陣列,何以能迅速掌握太陽的一舉一動呢?
據(jù)負責(zé)人介紹,圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡是我國自主研制的太陽射電監(jiān)測“綜合孔徑相機”,采用獨特的圓環(huán)陣列構(gòu)型和原創(chuàng)的單通道多環(huán)絕對相位定標技術(shù),可以高質(zhì)量監(jiān)測太陽的爆發(fā)活動。
圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡項目負責(zé)人閻敬業(yè):我們選擇了圓環(huán)形,這樣利用中心定標塔它到每一個天線的距離差不多相等,而且天線在看中心定標塔的時候互相沒有遮擋,可以實現(xiàn)非常高的定標精度。就像我們做光學(xué)望遠鏡,我們把鏡頭擦亮,我們拍照的效果就好,那么定標如果做得好、相位一致性如果高,這個射電望遠鏡也會像一個非常平滑的鏡頭一樣,實現(xiàn)一個高質(zhì)量的成像。
捕捉電磁波信號利用時間差預(yù)報空間天氣
專家介紹,太陽發(fā)生劇烈爆發(fā)時噴射出的高速等離子團往往會輻射不同頻率的電磁波信號,這個望遠鏡陣列通過“捕捉”這些電磁波信號,可以在太陽爆發(fā)幾分鐘內(nèi)就發(fā)現(xiàn)它,接下來抓住寶貴的“時間差”,對空間天氣進行預(yù)報。
圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡項目負責(zé)人閻敬業(yè):電磁波傳播是以光速傳播的,到地球只有8分鐘,太陽拋射出來的粒子到地球需要數(shù)十個小時,那么我們通過監(jiān)測射電波就可以提前一兩天甚至兩三天預(yù)測太陽的爆發(fā)活動是不是會到達地球、到達地球的時間是什么時候,為我們空間天氣的預(yù)報和預(yù)警打出提前量。
“超級望遠鏡”讓空間天氣預(yù)報更精準
圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡是我國子午工程二期的標志性設(shè)備之一,也是全球規(guī)模最大、性能最強的太陽射電成像望遠鏡,這個“超級望遠鏡”未來投入運行后,將與太陽探測衛(wèi)星實現(xiàn)“天地配合”,使我國空間天氣預(yù)報更加精準。
子午工程是國家布局的用于研究空間天氣的地基觀測網(wǎng)絡(luò)。2012年,子午工程一期15個站點建設(shè)完成,2019年8月二期啟動新增16個站點的建設(shè)工作。其中,位于四川稻城的圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡項目,就是二期工程的重要組成部分。
中國科學(xué)院院士子午工程二期總指揮王赤:空間天氣的源頭來自太陽的爆發(fā)活動,所以我們這個圓環(huán)陣它主要的目標,就是要探測太陽的活動,這也是我們子午工程二期的一個標志性的設(shè)備,在我們子午工程整個的這種日地聯(lián)系的鏈條當(dāng)中,起著一個舉足輕重的地位。
2021年,我國首顆太陽探測衛(wèi)星“羲和號”發(fā)射成功,2022年,我國又發(fā)射了綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”,實現(xiàn)了天基太陽探測衛(wèi)星的跨越式突破。專家表示,隨著圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡的建成和運行,天地聯(lián)動,將使得我國太陽觀測能力進一步增強。
中國科學(xué)院院士子午工程二期總指揮王赤:“羲和號”太陽觀測衛(wèi)星,它對太陽的外層大氣進行探測,“夸父一號”主要的科學(xué)目標就是研究太陽的磁場、太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射事件,像日冕物質(zhì)拋射事件到了日地之間,也就是行星際空間的時候,我們需要跟蹤它,所以我們這個圓環(huán)陣望遠鏡就開始接力,看它在進入行星際空間的傳播是什么樣子的,所以我們通過天地的配合,就可以對太陽進行多個波段的綜合觀測,為提高我們空間天氣預(yù)報的準確率打下基礎(chǔ)。

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