記者從中國科學(xué)院獲悉,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)標志性設(shè)備之一圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡順利通過工藝測試。
圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡(以下簡稱圓環(huán)陣),位于海拔3820米的四川省甘孜州稻城縣嘎通鎮(zhèn),由中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心牽頭建設(shè),占地面積約1平方公里,由313部直徑6米的拋物面天線構(gòu)成,均勻分布在直徑為1公里的圓環(huán)上,是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠鏡,被當?shù)鼐用穹Q作“千眼天珠”。
太陽是地球空間天氣事件的源頭。太陽打噴嚏,地球可能會“感冒”,這就是空間天氣的因果鏈。要想理解日地空間環(huán)境系統(tǒng)和空間天氣因果鏈,就要對太陽和日地空間傳播鏈條進行高質(zhì)量監(jiān)測,圓環(huán)陣就是為此而建設(shè)的。它不但能監(jiān)測太陽的各種爆發(fā)活動,還能監(jiān)測太陽風(fēng)暴進入行星際的過程,這對于理解太陽爆發(fā)機制和日地傳播規(guī)律,預(yù)測太陽活動對地球的影響具有重要作用。
要實現(xiàn)圓環(huán)陣的科學(xué)觀測目標,313部天線和626條接收鏈路都要具有非常好的幅度和相位一致性。在建設(shè)過程中,項目團隊攻克了一系列關(guān)鍵核心技術(shù),提出了原創(chuàng)的圓環(huán)陣列構(gòu)型和中心定標總體方案,突破了單通道多環(huán)絕對相位定標等關(guān)鍵技術(shù)。此次工藝測試表明,圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡實現(xiàn)了最大視場達到10個太陽半徑的連續(xù)穩(wěn)定的太陽射電成像與頻譜觀測能力,各項技術(shù)指標達到或優(yōu)于初步設(shè)計報告的指標要求。
為了保證建設(shè)質(zhì)量和工期,項目采取了“三步走”的研制方案,即2單元技術(shù)摸底、16單元成像實驗和313單元系統(tǒng)建設(shè)。本著“邊建設(shè)、邊調(diào)試、邊運行”的原則,自2022年3月起,16單元成像實驗系統(tǒng)就已經(jīng)開始獲取太陽成像數(shù)據(jù),迄今已積累了大量太陽活動圖像和頻譜數(shù)據(jù)。2023年3月,正處于系統(tǒng)調(diào)試階段的圓環(huán)陣,開展了我國首次基于射電圖像序列的脈沖星探測實驗,從連續(xù)射電圖像中成功識別出脈沖星閃爍。5月,圓環(huán)陣與歐洲低頻陣列(LOFAR)開展了聯(lián)合觀測實驗,實現(xiàn)了交叉驗證。7月,圓環(huán)陣已具備連續(xù)穩(wěn)定高質(zhì)量監(jiān)測太陽活動的能力,脈沖星成像等射電天文觀測能力得到初步驗證,開啟了科學(xué)試觀測。
下個階段,圓環(huán)陣將在白天觀測太陽活動,為太陽物理和空間天氣研究提供長時間序列高質(zhì)量數(shù)據(jù),并與子午工程的其它監(jiān)測設(shè)備開展聯(lián)合觀測??紤]到監(jiān)測太陽每天只需要8小時,為了充分發(fā)揮國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的綜合效能,圓環(huán)陣還將與五百米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”、“中國復(fù)眼”雷達陣列、三亞非相干散射雷達等國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開展聯(lián)合觀測,有望在低頻射電巡天、脈沖星、快速射電暴和行星防御監(jiān)測預(yù)警等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。