探秘高原“觀日者” “千眼天珠”正式建成

  來源:中國青年報 中國青年網(wǎng)黃帥2023-10-09
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核心提示:遠眺圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡。中青報·中青網(wǎng)記者 黃帥/攝圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡(遠景),。吳俊偉/攝(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心供圖)圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡(

探秘高原“觀日者” “千眼天珠”正式建成

遠眺圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡,。中青報·中青網(wǎng)記者 黃帥/攝

探秘高原“觀日者” “千眼天珠”正式建成

圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡(遠景)。吳俊偉/攝(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心供圖)

探秘高原“觀日者” “千眼天珠”正式建成

圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡(近景)。吳俊偉/攝(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心供圖)

從“全球海拔最高”的四川稻城亞丁民用機場驅(qū)車一路向南,,繞過重巒疊嶂,穿過稻城縣城,,便能在一片開闊的草場上,,看到由313個“大鍋蓋”圍成的巨大圓圈。

若從電子地圖上看,,它像一串銀白色的項鏈,,靜靜地掛在山巒之間,它又仿佛與山川融為一體,,頗有神秘氣息,。當(dāng)來訪者親臨現(xiàn)場,則會被這宏大的景象震撼——在方圓1平方公里的土地上,,313部直徑6米的拋物面天線,,一同朝向圓環(huán)中心的百米定標(biāo)塔。

這便是圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡(以下簡稱“圓環(huán)陣”),。它坐落于中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心亞丁空間天氣野外科學(xué)觀測研究站,,是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)標(biāo)志性設(shè)備之一,是科學(xué)家觀測太陽活動的又一大國重器,。

9月27日,,圓環(huán)陣順利通過工藝測試,它將持續(xù)對太陽活動進行科學(xué)觀測,,在空間天氣,、射電天文等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在這里的“觀日者”們,,將會不間斷地監(jiān)測太陽活動的信號,,進而幫助我們“讀懂”太陽。

313朵“向日葵”

圓環(huán)陣有一個生動的別稱——“千眼天珠”,。分布在圓環(huán)上的313部拋物面天線,,仿佛313朵“向日葵”,它們一邊沐浴在溫暖的陽光里,,一邊捕捉著太陽的信號,。如果太陽發(fā)出了什么“特別信號”,它們就能在第一時間作出反應(yīng),,將相關(guān)信息上傳到監(jiān)測團隊手里,。

這313朵“向日葵”,早在多年前就已經(jīng)植入土地,,并跟隨建設(shè)計劃逐步生長,。2022年11月13日,圓環(huán)陣設(shè)備主體工程完工,正式進入聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段,。今年7月,,圓環(huán)陣的“向日葵”基本成熟了,它們已經(jīng)具備連續(xù)監(jiān)測太陽活動的能力,,科學(xué)觀測水平也得到了驗證,。

或許,很多人會好奇:觀測太陽活動需要這么“費力氣”嗎,?非要建成“千眼天珠”這樣大型的設(shè)施才行嗎,?如果人們用一個高倍天文望遠鏡去觀察日月星辰,當(dāng)然也能“一飽眼?!?。但對于空間科學(xué)的高精尖研究來說,光靠過去的小型設(shè)備與微型實驗,,已無法滿足需要了,。可以說,,“千眼天珠”是隨著天文研究事業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的“利器”,。

監(jiān)測太陽活動的重要性是不容小覷的。在多數(shù)情況下,,太陽的光與熱都在為地球上的生命提供著基本的能量,,但太陽活動存在一定的不確定性,一旦太陽活動過于劇烈,,如突然產(chǎn)生的太陽風(fēng)暴,,就會干擾人類的通訊活動。更為劇烈的太陽活動,,如強烈的太陽爆發(fā),,可以產(chǎn)生如同100億顆百萬噸級核彈爆炸時的能量,對空間的衛(wèi)星和地面的輸電網(wǎng)絡(luò)等高技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性影響,,還可能危害航天員和飛機乘客的生命與健康,。因此,如果人類能夠及時捕捉太陽活動的信息,,就可以做好預(yù)警工作,,盡量減少太陽活動的危險性。

圓環(huán)陣就在幫助人類解決這一問題,。正如中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員,、圓環(huán)陣項目負責(zé)人閻敬業(yè)所說,“每天盯著太陽看,,看它什么時候‘打噴嚏’”,。

圓環(huán)陣的技術(shù)水平,,目前處于世界前列。值得一提的是,,圓環(huán)陣是我國科研人員自主研制的,,采用了獨特的圓環(huán)陣列構(gòu)型和原創(chuàng)的單通道多環(huán)絕對相位定標(biāo)技術(shù)。它從誕生的那一刻起,,就與我國的太陽觀測與天文研究事業(yè)緊密綁在一起,。

來之不易的“觀日神器”

做好太陽監(jiān)測的準(zhǔn)備工作并不容易,“千眼天珠”能夠誕生于稻城的高原之上,,存在多方面的因素。閻敬業(yè)告訴中青報·中青網(wǎng)記者,,在緯度比較低的地方,,觀測太陽的性能更好。而且,,觀測地點需要在山區(qū)選擇一大塊相對平整的土地,,遮擋外界的電磁干擾,類似在群山之中的盆地,。圓環(huán)陣所處的位置,,就符合這些優(yōu)勢條件。

“千眼天珠”建成圓環(huán)形狀的原因,,也經(jīng)過了科學(xué)上的縝密考慮,。閻敬業(yè)說:“圓環(huán)結(jié)構(gòu)進行空間采樣時損失的信息量較少,而且圓環(huán)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)噪聲更小的目標(biāo),?!?

圓環(huán)陣還能用于空間天氣預(yù)報,可以讓預(yù)報更加精準(zhǔn),。甚至,,在建設(shè)圓環(huán)陣的時候,設(shè)計者還考慮到,,將來可以通過圓環(huán)陣帶動稻城縣的文旅事業(yè)發(fā)展,。

不論是圓環(huán)陣的神秘外形,還是它的奇妙功能,,都能讓不少游客產(chǎn)生濃烈興趣,。在一些視頻網(wǎng)站上,就有年輕網(wǎng)友對圓環(huán)陣頗為好奇,,“這是什么神秘基地,?”“好家伙,又是一大國重器”……

來到現(xiàn)場,,或許神秘感會有所減弱,,但敬佩之心,會愈發(fā)強烈。對圓環(huán)陣了解越多,,就會越佩服它的設(shè)計者,、建設(shè)者和維護者。尤其是在圓環(huán)陣建成之后,,要保持高強度的監(jiān)測活動,,也離不開工作人員的日常維護。

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副研究員,、圓環(huán)陣項目副主任設(shè)計師武林,,深度參與了圓環(huán)陣的建設(shè)和科研活動,說起它的性能時,,也是頗為自豪,。據(jù)他介紹,雖然圓環(huán)陣地處高原,,氣候惡劣,,但一般的雨雪天氣并不會影響其質(zhì)量與監(jiān)測效果。不過,,如果風(fēng)力過大,,可能會影響監(jiān)測效果。

“我們一直努力在進行技術(shù)攻關(guān),,讓設(shè)備的性能更強,。”武林說,,對于圓環(huán)陣的日常維修是必要的,,拋物面天線有313部,如果哪個設(shè)備出現(xiàn)故障,,都會得到及時的檢修,。

目前圓環(huán)陣不僅已有高質(zhì)量監(jiān)測太陽活動的能力,也初步驗證了脈沖星成像等射電天文觀測能力,。而且,,圓環(huán)陣有效地解決了626條鏈路的幅度和相位一致性問題,實現(xiàn)了實時高分辨率射電高光譜成像功能,,在太陽物理和空間天氣研究中,,它能夠提供高質(zhì)量的自主監(jiān)測數(shù)據(jù)。

取得這些成績的背后,,是大量科研人員長期的堅守,、努力與奉獻。在氧氣匱乏的高原之上,,勇敢的人才能看到更壯麗的山河風(fēng)光,。

圓環(huán)陣的勇士們,,正在這條尋“美”之路上剛毅前行。

播下科學(xué)的“青稞種子”

在稻城,,流傳著一個動人的傳說,。據(jù)當(dāng)?shù)夭刈逋诙鄠鳎谶h古時代,,有一位勇敢的王子,,為了解決百姓的吃飯問題,便帶領(lǐng)幾十個勇士去蛇王那里討要青稞種子,。然而,,這一路上充滿了艱難險阻,翻過九十九座山,,蹚過九十九條河,,其他人要么離開了隊伍,要么在半途犧牲了,,最后只有王子成功拿到了青稞種子,當(dāng)?shù)匕傩赵僖膊挥萌甜嚢ゐI了,。

如今的稻城也迎來了幾十位勇士,。他們克服重重困難,長期堅守在圓環(huán)陣的建設(shè)基地,。在尋找“青稞種子”的征途中,,每個人都是真正的勇士。在海拔4000多米的高原工作,,首先就得面對高原反應(yīng)的問題,。在采訪中,不少科研人員都表示,,高反是普遍存在的,,而且并不會因為在當(dāng)?shù)毓ぷ鲿r間很久,就能完全避開高反,,只能盡力去適應(yīng)環(huán)境,。

在來到圓環(huán)陣之前,很多科研人員并沒有高原生活體驗,。由于科研任務(wù)繁重,,他們也沒法像“驢友”那樣,乘坐火車,、汽車來到川西高原,,再慢慢適應(yīng)稻城的環(huán)境。他們一般都會乘坐飛機來到稻城機場,,再坐車到圓環(huán)陣,。其間,,頭昏腦漲、心跳加速都是“家常便飯”,,甚至有人會因為高反而無法入睡,。在稻城的辦公室里,大家也必須開著供氧設(shè)備,,保證室內(nèi)氧氣充足,,否則很容易在大聲說話時感到強烈不適。

不少年輕人面對困難時,,并沒有退縮之意,。中國電子科技集團公司第十六研究所高級工程師馬群,目前在圓環(huán)陣主要做設(shè)備研發(fā)工作,。據(jù)她介紹,,在圓環(huán)陣的工作要求非常高,由于當(dāng)?shù)貢円箿夭畲?,需要做很多溫控工作,,尤其是在技術(shù)上,需要克服很多難題,。

在圓環(huán)陣里實現(xiàn)技術(shù)進步,,獲得實驗成功,靠的不是運氣,。反復(fù)實驗,,多次失敗,都是很常見的事情,?!霸趯嶒灷铮枰粩嗝?,不斷優(yōu)化參數(shù),。我們會先在實驗室模擬現(xiàn)場,再去現(xiàn)場檢測,,最終得到較好的實驗結(jié)果,。”馬群說,,現(xiàn)場的環(huán)境變化,,尤其是風(fēng)速、熱量等因素,,在設(shè)計和實驗階段,,就會考慮在內(nèi)。

來到圓環(huán)陣的科研人員,,有的來自北京,,也有的來自合肥,。他們一般要在這里至少待一個月,進而獲得更接近自然環(huán)境的實驗結(jié)果,。在此期間,,他們面對的困難,不僅有科學(xué)研究上的,,也有不少身體和生活上的,。

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心助理工程師呂旭寧,是一位參與圓環(huán)陣科研項目的年輕女性,。她今年7月研究生畢業(yè),,雖然工作不久,但這已經(jīng)是她第3次來稻城的圓環(huán)陣了,。之前兩次來,,她都有強烈的高原反應(yīng),這次來稻城,,才勉強有些適應(yīng),。她有時需要在北京的實驗室里工作,有時就得來稻城,。

“我在這里的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)分析,,雖然在北京也能做實驗,但在圓環(huán)陣的現(xiàn)場,,可以更好地與團隊成員溝通,獲得更好的科研成果,?!眳涡駥幐嬖V中青報·中青網(wǎng)記者,她目前還處于“邊學(xué)邊做”的狀態(tài),,感覺這里的科研氛圍很好,,自己有時遇到技術(shù)上的難題,請教團隊里經(jīng)驗豐富的老師后,,都能解決問題,,這樣會很有收獲。

已有幾十位年輕人陸續(xù)來到圓環(huán)陣,,堅守在科學(xué)實驗的“第一線”,。對他們來說,在科研事業(yè)與生活習(xí)慣產(chǎn)生沖突時,,難免要有一些自我的犧牲,。比如,很多人關(guān)心的吃飯問題,,就無法像在大城市里那么“隨意”,??蒲袌F隊的午餐,一般就是“吃盒飯”,,而晚餐時間則不固定,,有時很晚才吃飯,需要完成當(dāng)天任務(wù)才能“下山”——到稻城縣城里吃晚餐,。

不過,,并沒有人因此而半途而廢,能夠來到圓環(huán)陣的年輕人,,并不只是為了完成一些工作任務(wù),,他們的心中還有更崇高的夢想。

在科研團隊里,,不論是“老帶新”,,還是新人之間的相互交流,都讓年輕的科學(xué)家們獲得了難得的體驗,。他們不僅會有科學(xué)上的開拓進取,,也擁有了獨特的生命體驗。圓環(huán)陣正在成為我國太陽監(jiān)測與天文研究領(lǐng)域的重要利器,,放眼未來,,將會有更多的年輕人匯聚在“千眼天珠”之地,為國家的空間科學(xué)事業(yè)添磚加瓦,。

9月底的稻城已經(jīng)微寒,,行走于高原群山之中,更是常有冷風(fēng)拂面,。然而,,在圓環(huán)陣里,年輕科研人員的生命熱量卻在不斷播散,、升騰,。高懸于天的太陽,也見證著這一刻:青春的芬芳,,正在313朵“向日葵”之間,,翩然飄灑,四處彌漫,。

(編輯:映雪)


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