3月21日，国家(jia)发展改革委批复建设的(de)“十三五”国家(jia)重(zhong)大科技基础设施——空间(jian)环境(jing)地基综合监测网（子午工程二期(qi)）正式(shi)通过国家(jia)验收。这是我国建成的(de)国际(ji)首个覆盖日地空间(jian)全圈层（太阳(yang)风-磁层-电(dian)离层-中高层大气）的(de)综合性空间(jian)环境(jing)地基监测设施，标志着我国空间(jian)环境(jing)地基监测能力跃居世界领先地位，为全球空间(jian)天气研(yan)究贡献(xian)出中国方案。
子午工程综合信息与运控中心。中国科学院国家(jia)空间(jian)科学中心供图
空间(jian)环境(jing)地基监测“三步走”
日地空间(jian)是当前人类航天活动、空间(jian)开发利用的(de)主要区域，是继陆海空环境(jing)之后的(de)“第四环境(jing)”。一般来说，日地空间(jian)环境(jing)是指地表20-30千米(mi)（平流层顶）以(yi)上直至太阳(yang)表面的(de)广阔区域，涵盖了物理性质不同的(de)中高层大气、电(dian)离层、磁层、行星际(ji)空间(jian)和太阳(yang)日冕等五大圈层，是由(you)太阳(yang)不断向外输出的(de)巨(ju)大能量和物质与地球大气相互作用而形成的(de)。
类似(si)于(yu)地球天气是地球大气环境(jing)中短(duan)时间(jian)尺度的(de)变化，太阳(yang)上出现一系列爆发现象，如耀斑和日冕物质抛射等，会引起日地空间(jian)环境(jing)的(de)等离子体、磁场、辐射、电(dian)离层及中高层大气等空间(jian)环境(jing)状态变化，被形象地称为“空间(jian)天气”。
在(zai)开发和利用空间(jian)的(de)过程中，人类要面对灾害性空间(jian)天气事件的(de)威(wei)胁和影响。灾害性空间(jian)天气可导(dao)致卫星失效、通信中断、导(dao)航偏(pian)差、电(dian)网瘫痪等重(zhong)大风险，威(wei)胁国家(jia)安全与民生基础设施。
了解日地空间(jian)环境(jing)特(te)征，揭示日地空间(jian)天气链锁变化过程及其变化规(gui)律，提升空间(jian)天气预报水平，是抢(qiang)占空间(jian)天气科技制高点、满足国家(jia)战略需求和人民利益的(de)迫切要求。
“空间(jian)环境(jing)监测主要分(fen)为天基监测和地基监测两种方式(shi)，‘两条腿’缺一不可。”中国科学院国家(jia)空间(jian)科学中心副主任、子午工程中心主任李晖先容，天基监测多采用卫星等飞行器在(zai)空间(jian)进行探测，但受到(dao)轨道、重(zhong)量、功耗、寿命等限制。相比之下(xia)，地基监测具有连续、方便(bian)、可控、可信、经济可承受的(de)优势。他举例说，近年来，公众经常听说的(de)地磁暴，反映的(de)就(jiu)是地球中纬(wei)度地区的(de)地磁扰动水平。地磁暴期(qi)间(jian)，地磁扰动具有晨(chen)昏(hun)差异(yi)特(te)性，甚至可以(yi)超过50%的(de)差异(yi)，所以(yi)地基监测尤为必(bi)要。
我国科学家(jia)顺应时势提出建设我国自主空间(jian)环境(jing)地基监测网络（即“子午工程”）的(de)构想，并制定了三步走的(de)发展战略：一期(qi)成链，从无到(dao)有；二期(qi)组(zu)网，从有到(dao)强；三期(qi)立足国内(nei)，引领世界，推动国际(ji)子午圈大科学计(ji)划(hua)。
子午二期(qi)“织密(mi)”监测网络，实现“从有到(dao)强”
2008年，我国空间(jian)科学领域首个国家(jia)重(zhong)大科技基础设施——东半(ban)球空间(jian)环境(jing)地基综合监测子午链（子午工程一期(qi)）开工建设。
地球的(de)磁力线大致沿经线（子午线）分(fen)布(bu)，空间(jian)天气事件一般都沿磁力线传播和演化，而随着地球的(de)自转，利用子午线上的(de)台(tai)站(zhan)联合探测，可以(yi)实现对空间(jian)环境(jing)进行扫描(miao)观测，类似(si)于(yu)给地球空间(jian)环境(jing)做CT。
子午工程一期(qi)利用东经120°子午线附近（北起漠河，经北京(jing)、武汉，南至海南并延伸(shen)到(dao)南极中山站(zhan)）、北纬(wei)30°附近（东起上海，经武汉、成都，西至拉萨）的(de)15个观测台(tai)站(zhan)，共建设了87台(tai)不同类型(xing)的(de)监测设备，采用地磁（电(dian)）、无线电(dian)、光(guang)学等手段，可连续监测地球表面20千米(mi)到(dao)几(ji)百千米(mi)高度的(de)中高层大气、电(dian)离层和磁层，以(yi)及十几(ji)个地球半(ban)径(jing)以(yi)外的(de)行星际(ji)空间(jian)。
子午工程一期(qi)自2012年正式(shi)运行，已经历超过一个太阳(yang)周（11年），为提升我国空间(jian)环境(jing)研(yan)究和应用水平作出了重(zhong)要贡献(xian)。
2019年，“十三五”规(gui)划(hua)首批优先启动的(de)国家(jia)重(zhong)大科技基础设施——空间(jian)环境(jing)地基综合监测网（子午工程二期(qi)）开工建设。在(zai)子午工程一期(qi)的(de)基础上，新增了16个台(tai)站(zhan)、195台(tai)（套）监测设备，形成沿东经100°、东经120°、北纬(wei)40°、北纬(wei)30°附近“井”字形布(bu)局。
子午工程二期(qi)在(zai)怀柔科学城建成了子午工程综合信息与运控中心，可对195台(tai)设备产生的(de)298种空间(jian)环境(jing)监测数据进行大容量存储(chu)、快速处理与分(fen)析。新京(jing)报记(ji)者(zhe) 张(zhang)璐 摄(she)
子午工程二期(qi)由(you)中国科学院国家(jia)空间(jian)科学中心牵头，联合8个部(bu)门的(de)15家(jia)单(dan)位协同攻关，实现从太阳(yang)表面爆发、行星际(ji)传播到(dao)地球空间(jian)响应的(de)全链条追踪监测。在(zai)子午工程一期(qi)的(de)基础上，子午工程二期(qi)新增了一系列先进的(de)太阳(yang)-行星际(ji)监测设备，形成对日地空间(jian)全链条的(de)监测能力（“一链”）；采用地磁、无线电(dian)、光(guang)学等手段，对我国区域的(de)电(dian)离层、中高层大气、地磁形成网络化的(de)监测能力（“三网”）；在(zai)极区高纬(wei)、北方中纬(wei)、海南（南方）低纬(wei)、青藏高原4个重(zhong)点区域建设国际(ji)先进的(de)大型(xing)监测设备，开展对空间(jian)环境(jing)的(de)精细“显微(wei)”探测（“四聚焦(jiao)”）。这种“一链、三网、四聚焦(jiao)”的(de)架构，将使得子午工程首次实现对日地空间(jian)环境(jing)全圈层、多要素(su)综合的(de)立体式(shi)探测，显著提升我国空间(jian)天气预报预警能力。
“之前大家没有系统性的(de)空间(jian)环境(jing)地基监测，都是零(ling)散(san)、自发的(de)，子午一期(qi)实现了‘从无到(dao)有’，探索出一条有组(zu)织监测的(de)路径(jing)。一期(qi)关注(zhu)的(de)是我国近地空间(jian)环境(jing)，即地表几(ji)百公里高度。大家主要采用了成熟的(de)小型(xing)设备，而且大部(bu)分(fen)是来自于(yu)进口(kou)。”李晖说，子午二期(qi)“从有到(dao)强”，能够实现对于(yu)空间(jian)天气源(yuan)头——太阳(yang)日冕磁场、太阳(yang)表面活动、太阳(yang)射电(dian)爆发的(de)连续监测，范围包括太阳(yang)到(dao)地球1.5亿公里的(de)广袤(mao)空间(jian)。“大家走出了一条自立自强的(de)道路，自主研(yan)制了以(yi)稻城圆环阵太阳(yang)射电(dian)望远镜为代表的(de)一系列大型(xing)标志性设备。”
试运行期(qi)间(jian)已捕捉到(dao)去年超级磁暴事件
据子午工程二期(qi)总工程师徐寄遥先容，子午工程二期(qi)建成了一批大型(xing)监测设备，其技术指标达(da)到(dao)国际(ji)先进水平，如全球最大综合孔径(jing)射电(dian)望远镜——圆环阵太阳(yang)射电(dian)成像望远镜，实现了最大视场达(da)到(dao)10个Rs（太阳(yang)半(ban)径(jing)）的(de)连续稳定的(de)太阳(yang)射电(dian)成像与频(pin)谱观测能力，以(yi)及日冕射电(dian)活动的(de)三维层析；国际(ji)首台(tai)全季节观测阵列式(shi)大口(kou)径(jing)激光(guang)雷(lei)达(da)，实现探测高度200-1000公里，其信号灵敏度是国际(ji)同类设备的(de)100-200倍；全球探测能力最强的(de)三站(zhan)式(shi)相控阵非相干散(san)射雷(lei)达(da)，实现上千公里电(dian)离层的(de)CT扫描(miao)和3分(fen)量成像探测能力；我国首台(tai)行星际(ji)闪烁监测望远镜，太阳(yang)风三维结构反演能力国际(ji)先进。
子午工程二期(qi)已经连续获取空间(jian)环境(jing)观测数据，并对外提供数据共享服务，持续产出系列成果。在(zai)试运行期(qi)间(jian)，工程展现出卓越性能，如成功捕捉到(dao)2024年5月超级磁暴事件，完整记(ji)录日地空间(jian)环境(jing)对太阳(yang)活动响应的(de)全过程，展现了其对空间(jian)天气事件的(de)快速、高精度、全局监测能力。截至目(mu)前，利用子午工程二期(qi)的(de)监测数据，已发表科技论(lun)文96篇，获批专利等48项。
子午工程二期(qi)是我国“十三五”时期(qi)空间(jian)科学领域的(de)标志性工程，其覆盖范围最广、监测要素(su)最全、综合能力最强。子午工程二期(qi)将吸引全球科学家(jia)开展合作研(yan)究，为了解人类生存继陆海空环境(jing)之后的(de)“第四环境(jing)”作出重(zhong)大贡献(xian)。
目(mu)前子午工程一期(qi)和二期(qi)已融(rong)合运行。中国科学家(jia)还以(yi)子午工程为基础，率先提出并主导(dao)实施国际(ji)子午圈大科学计(ji)划(hua)，目(mu)标是建立陆地最完整的(de)东经120°至西经60°子午圈监测链，实现对日地空间(jian)环境(jing)全纬(wei)度、全天候、日不落的(de)立体观测，解决太阳(yang)风暴、地球磁场变化等全球性挑战难题，为应对空间(jian)天气灾害、和平利用空间(jian)、在(zai)外空领域推动构建人类命运共同体提供科学依据。
新京(jing)报记(ji)者(zhe) 张(zhang)璐
编辑 刘(liu)梦婕 校对 张(zhang)彦君