怀柔解码 | 地基监测“一网打尽”！子午工程邀您一起揭秘日地空间

自2017年北京怀柔综合性国家科学中心获批以来，在国家发改委的大力支持和指导帮助下，北京市、中科院、高校共同落实国家“创新驱动发展”战略，聚焦物质、能源、生命健康等科学方向，统筹布局了29个科学设施平台，其中国家重大科技基础设施5个，分别为综合极端条件实验装置、高能同步辐射光源、地球系统数值模拟装置、多模态跨尺度生物医学成像设施和子午工程二期，集中力量建设怀柔综合性国家科学中心创新基础设施集群，努力打造国家战略科技力量，已经成为全国设施平台集聚程度最高、创新资源最为丰富的区域之一。下面让我们一起了解怀柔第5个国家重大科技基础设施-子午工程二期。

从陆地到星辰大海，人类探索的脚步从未停止。日地空间既是自然科学原创性新发现的重要区域，也是与人类活动息息相关的“第四生存环境”，正因如此，对日地空间环境的监测和研究是太空探索的必由之路。

作为我国空间科学领域部署的首个国家重大科技基础设施，子午工程便是科学家为探秘日地空间环境布下的“天罗地网”。TA构建了我国乃至全球空间环境地基监测的新思路、新架构，为分布式装置的综合利用树立了典范。

走近子午工程

子午工程诞生于2006年。2008年，子午工程一期开工建设，历经四年，于2012年10月建设完成正式投入运行。一期工程利用北起漠河，经北京、武汉，南至海南并延伸到南极中山站的东经120°子午线附近，以及东起上海，经武汉、成都，西至拉萨的北纬30°纬度线附近的15个监测台站，建成一个以链为主、链网结合的空间环境地基监测链网。

子午工程总体布局图

通过子午工程一期的建设，我国空间环境地基监测系统的主体框架形成，地基探测迈上新台阶。子午工程运行成效显著，在我国区域上空空间环境变化特征研究、地球空间环境圈层耦合以及空间天气子午线扰动现象大尺度传播等关键科学问题上，取得了重大突破。同时，还服务于国家重大战略需求，为国家重大航天任务保驾护航。

子午工程二期是在一期工程的基础上，通过新增东经100°和北纬40°两条观测链共16个监测台站，并提高一期台站的综合探测能力，与原有的子午工程一期已建成的东经100°和北纬30°观测链，组成“井”字形探测布局，形成31个监测台站、282台/套监测设备组成的大型空间环境地基监测体系。

子午工程三大系统

发改君了解到，子午工程二期建成后，将形成“太阳-行星际-近地面”全链条监测、“地磁-电离层-中高层”大气三网全景布局，“极区-北方-海南-高原”四个重点区域显微聚焦的“一链、三网、四聚焦”的完整的日地空间立体网格化监测架构，在国际上首次实现对日地空间环境全圈层、多要素、综合的立体式探测。

子午工程生长树

子午二期“闪光点”

子午二期工程目前正在全面建设实施，匠心打造一批国际领先的地基监测设备——

01 圆环阵太阳射电成像望远镜将是世界上具有UHF/VHF连续频谱成像测量能力和业务运行能力的地基射电望远镜。目前，已完成16单元安装调试和定标塔建设。

圆环阵太阳风射电成像望远镜效果图

02 行星际闪烁监测仪建成后将是国际上首个实现三站双频相关接收的地基行星际闪烁望远镜。

行星际闪烁监测仪20单元馈源样机测试

03 三站式非相干散射雷达将是世界上首个低纬电离层多站非相干雷达探测系统，目前已完成阵面倾角共体探测信噪比及垂直磁力线探测能力仿真设计，正在开展软硬件研制。

三站式非相干散射雷达（三亚主站）

04 中纬高频雷达将对我国中纬地区电离层进行大尺度探测，有效填补国际SuperDARN探测网的空白区域，目前，已完成四子王旗站的基础设施建设、天线阵列架设和测试，第一部雷达系统即将开展集成测试。

中纬高频雷达（四子王旗站）天线阵列

05 阵列式大口径激光雷达系统将整合目前最先进的亚稳态氦原子荧光探测技术、钠荧光共振探测技术和瑞利散射探测技术，是目前国际最先进的高空大气激光雷达系统。目前，已开展了1083nm种子光高于20MHz精度的稳频实验，针对探测器性能参数进行了信号仿真和优化，瑞利钠荧光望远镜加工完成，验收结果满足系统指标要求；主镜加工完成，正在组装调试。

阵列式大口径激光雷达激光器试验

06 位于怀柔科学城的子午工程综合信息与运控中心，总建筑面积11978平方米，相当于子午工程二期的“信息大脑”，可以实现对全部监测设备的运行控制管理和监测数据的开放共享。目前，中心土建工程及设备安装已完工，即将开展竣工验收。

子午工程综合信息与运控中心实景图

子午工程二期建成后，将大幅提高我国对空间环境的认知能力、自主创新能力和保障服务能力。通过从太阳大气到近地空间全链条、全国覆盖、高时空分辨的监测，探索空间天气事件的传播、演化和影响空间环境的路径和规律；揭示不同区域上空空间环境的变化特征和差异；研究在特殊地质和地理条件下，地球、低层大气和近地空间环境的耦合过程。未来，借助子午工程二期，科学家可将电离层、中高层大气、地磁环境“尽收眼底”，在空间环境监测和研究“加快脚步”。

截至目前，北京怀柔综合性国家科学中心29个设施平台，6个已投入试运行，12个土建工程完工，剩余11个全部主体结构封顶，20个项目同步进行科研设备采购安装。“十四五”时期，随着大科学装置和第一批交叉研究平台的陆续建成和投入试运行，北京怀柔综合性国家科学中心进入了建设与运行并重的新阶段。下一步，将在国家发改委的指导下，进一步加大体制机制改革力度，着力打造“科学研究与创新”新范式，不断整合科学设施与高校院所、企业等优质创新资源，加快构建协同创新网络，营造良好创新生态，更好支撑原始创新能力提升和关键核心技术攻关等国家战略需求。