四川在线记者 徐莉莎 视频剪辑 陈雨萱
距离稻城县城不到10公里，与皮洛旧石器时代遗址遥遥相望，在海拔3830米的甘孜州稻城县噶通镇，科幻片一样的场景变成了现实——群山环抱间，313台6米直径、形似锅盖的天线，围成了直径1公里的圆环阵。最中间，100米高的定标塔，为射电望远镜的313套天线及接收提供基准信号。
(资料图片仅供参考)
这幅高原上壮丽的图景，正是空间环境地基综合监测网（子午工程二期）圆环阵太阳射电成像望远镜项目现场。
11月13日，最后一座天线安装成功，标志着这颗巨大的“千眼天珠”主体工程正式完工。在接下来为期半年多的联调联试后，这座望远镜有望在2023年6月启用。
作为“观天神器”，它的来头可不小——这是国家重大科技基础设施子午工程二期的重要组成部分，是全球规模最大、性能最强的太阳射电成像望远镜。
从立项之时起，它就被赋予了前沿、重要的使命——监测太阳“打喷嚏”。
高原上建起“观天神器”，每天盯着太阳看
313座小天线，就像313朵向日葵，朝着太阳的方向转动，凝望着浩瀚宇宙。
为什么要专门建一座望远镜，一直盯着太阳看？
“地球空间天气事件的源头就是太阳。”中国科学院国家空间科学中心天气室副研究员、圆环阵太阳射电成像望远镜项目副主任设计师武林说到了关键词——太阳爆发。
“你可以把太阳爆发理解为太阳‘打喷嚏’。”武林说，太阳爆发会喷射出一些物质，也就是高能粒子，专业术语把这叫作日冕物质抛射。
太阳“打喷嚏”的时间和方向不可预测。武林说，“万一它朝着地球打了一个‘大喷嚏’，太阳表面就会向地球抛射出大量的高能粒子，这些高速带电粒子到达地球后，有可能导致地球轨道的卫星受损，地球上的通信网络、电网等受到影响。”
子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜。
影响有多严重？受太阳爆发影响，北斗定位的误差可能从“厘米级”扩大到“百米级”；使用短波通信的电报、对讲机会全部“趴窝”；地面电网可能因超过设计负载能力而烧毁，导致大面积停电。此外卫星如果工作时遇上高能粒子打击，可能会出现各种意想不到的风险。
“子午工程关注空间天气，我们这个设备作为其中重要的组成部分，最主要科学目标就是每天盯着太阳看。看它什么时候‘打喷嚏’，喷嚏的方向和速度。这样科学家就可以利用这些数据计算，得到精确的高能粒子到达地球的时间，从而为卫星、通信设施、电网等正常运行提供空间天气预警，保障各种设备的运行安全。”武林说。
捕捉电磁波信号，抢抓空间天气预报时间差
日地距离约有1.5亿公里。从这个尺度上来看，这个地球上的望远镜阵列，何以能迅速掌握太阳的一举一动？
武林说，这要从太阳爆发射电探测的机理说起。太阳“打喷嚏”喷射出的高能粒子从太阳传播到地球，需要几十个小时。
但是，有一个“信使”腿脚更利索，可以预告高能粒子的信息。那就是电磁波。
太阳喷射出的高能粒子会在距离太阳表面不同的位置，辐射不同频率的电磁波信号。电磁波在真空中的传播速度约为每秒30万千米。这座“观天神器”通过“捕捉”电磁波信号，就可以在太阳爆发几分钟内就发现它。
接下来就是抓住宝贵的“时间差”，对空间天气进行预报。
一旦望远镜捕获到太阳爆发初期的高能粒子团辐射出的射电信号，它将迅速对其进行高精度成像和频谱探测，进而预测高能粒子到达地球的时间和强度，实现对太阳爆发活动的监测和预警。
建设中的子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜。
别看一台小天线的直径只有6米，当313个小天线协同观测，就能形成虚拟的超大口径天线，从而实现对太阳爆发活动的高精度成像观测。而对于稻城这个“观天神器”建设之地而言，不仅区位优势明显、地势平坦开阔、天气条件适宜、交通通信水电要件齐备，同时还背靠喜马拉雅山脉，大气湍流较弱，观测稳定性得到有效保证，
望远镜通过捕捉150兆赫兹—450兆赫兹频段的射电频段，对太阳爆发活动进行成像成谱观测，将日冕物质抛射从生成到高日冕传播的全过程“尽收眼底”。
从2个小天线开始，分三步走释放技术风险
翻看这张“天罗地网”的建设时间表会发现，项目建设的节奏明显是先慢后快——2019年获批立项建设，真正的313个天线的大系统建设从2021年末才开始。
由于系统建设规模大、研制难度高，为了充分释放技术风险，项目组采用了“三步走”的建设方案。
第一步，试水，先建起两座小天线，进行系统研制；第二步，验证，建起更复杂的16座天线系统，开展验证研制；最终，才启动313单元大系统的建设。前两步分别于2021年8月、12月完成。在这个过程中，武林和同事杨洋协调各外协单位，从样机研制到联调联试，排查和解决了数百项技术难题。
建设中的子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜。
16单元验证系统建成时，其天线单元数量仅有国际同频段观测设备1/3。但其针对太阳活动区的观测结果，已优于同类。这样一来，系统的整体功能和性能指标得到了验证，大系统建设的技术风险得到了充分释放。
到了建设阶段，承担分系统研制的各外协单位的建设者们又克服疫情、高寒缺氧的影响，持续在海拔3800米的高原上战斗，最终使得设备系统集成工作比预计时间提前50天完成。
根据规划，在系统集成完成后，圆环阵太阳射电成像望远镜项目将进入紧张的联调联试阶段，预计将在2023年6月完成系统联调联试，进入试运行阶段，全面投入科学研究。
未来，稻城县也将利用这一得天独厚的资源，加快推进“旅游+科技”融合发展，打造天文科技旅游新地标。
视频、图片由中科院国家空间科学中心稻城亚丁台站提供