圓環陣太陽射電成像望遠鏡由300多個直徑6米的“鍋蓋”組成。位于四川稻城的圓環陣太陽射電成像望遠鏡臺站全景。
近日，我國自主研制的圓環陣太陽射電成像望遠鏡(DSRT)，首次成功探測脈沖星。該系統位于四川甘孜稻城，是全球規模最大的綜合孔徑射電成像望遠鏡，預計今年底正式投入科學運行。
作為“觀天神器”，它的來頭可不小——這是國家重大科技基礎設施子午工程二期的重要組成部分，是全球規模最大、性能最強的太陽射電成像望遠鏡。
(資料圖)
從立項之時起，它就被賦予了前沿、重要的使命——監測太陽“打噴嚏”。
觀天逐日，探秘星辰大海，這就是“大國重器”的硬核浪漫。
外形
313臺6米“鍋蓋” 分布在超大圓環上
DSRT是我國自主研制的太陽射電監測“綜合孔徑相機”，工作在150-450MHz 頻段。
在海拔3800多米的四川稻城縣噶通鎮群山之間，313臺6米直徑形似鍋蓋的天線均勻分布于直徑1000米的圓環上。圓環中心100米高的定標塔為整個觀測鏈路提供定標基準，整個圓環陣被當地居民稱為“千眼天珠”。這就是我國又一“國之重器”。
功能
觀測太陽“打噴嚏” 提供空間天氣預警
在設計之初，圓環陣太陽射電成像望遠鏡是為監測太陽爆發服務的。據DSRT項目負責人、主任設計師閻敬業透露，它可以高質量監視太陽的爆發活動，實現連續成像成譜觀測，為太陽物理和空間天氣研究提供自主數據。自2021年3月起，本著“邊建設、邊調試、邊運行”的原則，DSRT獲取了大量太陽活動圖像和頻譜數據，已具備監測太陽的能力。
這個“觀天神器”能拍太陽“打噴嚏”。
系統采用獨特的圓環陣列構型和原創的單通道多環絕對相位定標技術，可以高質量監視太陽的爆發活動，實現連續成像成譜觀測，為太陽物理和空間天氣研究提供自主數據。
圓環陣太陽射電成像望遠鏡的建成能夠實現實時監測太陽，監測太陽射電耀斑，跟蹤日冕物質拋射(CME)的形成、演化和進入行星際的全過程，對子午工程二期探索高時空分辨的日地空間環境動態特征和變化規律起到重要作用。
探測近地威脅小天體 應對近地小行星撞擊
除了監測太陽“打噴嚏”，研究人員又測試了它觀星的能力。
3月28日，中科院國家空間科學中心副研究員武林帶領團隊利用已初步集成完畢的146個單元天線，開展了脈沖星觀測，成功獲取了連續射電圖像序列，識別出脈沖星J0332+5434在圖像中的閃爍，脈沖星定位精度達到1.8角分。
這項實驗完整驗證了DSRT的凝視成像、探測能力，展現了全可動、大視場、高靈敏、高分辨、高動態的技術特點，為脈沖星、快速射電暴和近地威脅小天體探測等后續射電天文擴展應用奠定了基礎。
去年4月，國家航天局副局長吳艷華在接受采訪時表示，我國將著手組建近地小行星防御系統，共同應對近地小行星撞擊的威脅，為保護地球和人類安全貢獻中國力量。而具備了“觀星”能力的DSRT后續也有望加入近地小行星的防御系統，服務于近地威脅小天體探測。
揭秘
為什么要觀測太陽“打噴嚏”
圓環陣太陽射電成像望遠鏡核心任務是實時監測地球空間天氣事件的源頭——太陽。
為什么要專門建一座望遠鏡，一直盯著太陽看？
太陽是離我們最近的恒星，給地球和人類帶來了光和熱，孕育了地球上的生命，但是它也有“打噴嚏”的時候。強烈的太陽爆發會釋放出100億顆百萬噸級原子彈的能量，如果爆發時拋射的帶電粒子飛向地球，等離子體團攜帶的巨大能量將對地球產生嚴重影響。
比如導致地球軌道衛星受損，北斗定位的誤差可能從“厘米級”擴大到“百米級”，使用短波通信的對講機會全部“趴窩”，地面電網可能燒毀導致大面積停電。
“觀天神器”每天盯著太陽，看它什么時候“打噴嚏”，看它“打噴嚏”的方向和速度，就可以為衛星等設施的正常運行提供空間天氣預警，保障各種設備安全運行。
延伸
子午工程標志設備之一 實現從地面對日地 三維立體式探測
圓環陣太陽射電成像望遠鏡作為子午工程二期重大設備，它也是全球規模最大性能最強的
太陽射電成像望遠鏡，是子午工程二期標志性設備之一。
子午工程是國家布局的用于研究空間天氣的觀測網絡。作為我國重大科技基礎設施，子午工程一期2012年投入運行，二期工程于2019年開工，預計今年底全面建成。圓環陣太陽射電成像望遠鏡正是子午工程二期標志性設備之一。
子午者，南北也。子午工程一期大部分觀測設備，分布于東經120度子午線附近，如同古人利用長城烽火臺傳遞情報信息，沿南北方向布局設備，有利于捕獲空間天氣擾動的傳播和演化過程。
為實現對我國領土的覆蓋以及對中、小尺度空間天氣物理過程的探測，子午工程二期應運而生。在一期的基礎上，它在東經100度和北緯40度附近增加兩條觀測鏈，形成“井”字形布局空間環境監測網絡。
由此，子午工程將實現從地面對日地空間的三維立體式探測。
建設
規模大、研制難度高 排查數百項技術難題
2022年11月13日，二期圓環陣太陽射電成像望遠鏡設備，經過四年的建設在四川甘孜稻城縣完成系統集成。
翻看這張“天羅地網”的建設時間表會發現，項目建設的節奏是先慢后快——2019年獲批立項建設，真正的313個天線的大系統建設從2021年末才開始。
為了充分釋放技術風險，項目組采用了“三步走”的建設方案。
第一步，試水，先建起兩座小天線，進行系統研制。
第二步，驗證，建起更復雜的16座天線系統，開展驗證研制；最終，才啟動313單元大系統的建設。前兩步分別于2021年8月、12月完成。在這個過程中，武林和同事楊洋協調各外協單位，從樣機研制到聯調聯試，排查和解決了數百項技術難題。
16單元驗證系統建成時，其天線單元數量僅有國際同頻段觀測設備1/3。但其針對太陽活動區的觀測結果，已優于同類。這樣一來，系統的整體功能和性能指標得到了驗證，大系統建設的技術風險得到了充分釋放。
到了建設階段，承擔分系統研制的各外協單位的建設者們又克服疫情、高寒缺氧的影響，持續在海拔3800米的高原上戰斗，最終使得設備系統集成工作比預計時間提前50天完成。
知多D
脈沖星是什么？
能夠發出有規律的射電脈沖信號的星球。1967年，英國天文學家首次發現了脈沖星，當時有人認為是一種名叫“小綠人”的外星人給我們地球人的一種信號。脈沖星是超新星爆炸后形成的中子星，它是半徑僅有10千米左右的超高密度星體，1立方厘米的質量就能有10億噸。脈沖星自轉非常快，例如金牛星座中著名的中國新星1045年爆發后遺留下一片蟹狀星云，它的中心就是一顆脈沖星，每秒鐘可以自轉約30次，能以0.033秒為周期發出射電波脈沖。中子星的自轉和輻射，使地球上的觀測者，有時看見，有時看不見。
統籌/整合 易福紅 楊存海 實習生 李燕妮 黃俊淇 文圖來源 新華社 央視新聞 四川日報
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