星空万象

近日，由中国科学院国家空间科学中心研制的圆环阵太阳射电成像望远镜经过半年的调试测试，已具备连续稳定高质量监测太阳活动的能力，正式开启了科学试观测，为预报空间天气做着准备。

为什么要监测太阳活动？号称“千眼天珠”的圆环阵太阳射电成像望远镜有什么特别之处？

什么是空间天气

风云变幻的空间天气，时刻都在影响着在太空中各种飞行器、卫星的运行和工作。为了确保太空中这些飞行器和卫星的正常运行和工作，人类一直在为预报空间天气做着努力。

通常人们会认为外太空是真空环境，但太空并非一无所有，有各种危险的高能带电粒子。人类在刚刚登上太空时其实就发现了高能粒子比较集中的辐射带。辐射带中的高能粒子对太空中的飞行器是有害的，对在太空中行走的宇航员甚至可能是致命的。太空中的辐射环境并不是一成不变的，有些时候会爆发，比平时的时候多出几倍甚至几十倍，就像地球上恶劣天气条件下的风暴。这种环境变化被称为空间天气。

恶劣空间天气来自哪里

来源：视觉中国

恶劣空间天气的源头是太阳。作为离地球最近的恒星，太阳的每一个细小的变化都可能对地球造成巨大的影响。传播到地球附近的太阳爆发引起空间环境急剧变化，是产生灾害性空间天气的直接原因。

太阳爆发有两种，一种是日冕物质抛射，太阳突然抛出表面的一大团物质，推动太阳周围日冕中的物质一起以极高的速度飞离太阳。当日冕物质抛射出的物质撞到地球上，时常引发地球附近空间环境的巨大动荡，产生大量的高能粒子，最恶劣的情况下甚至可能损坏卫星。另一种太阳爆发是太阳耀斑，太阳表面有一块地方突然发出强烈的辐射，主要集中在X射线等波段。由于很多耀斑在日冕物质抛射之前发生，人类利用卫星观测到日冕物质抛射之前，很多科学家认为耀斑是导致空间环境的罪魁祸首，不过由于日冕物质传播到地球需要一定的时间，通常为十几个小时到一天。这个时间差被当时的科学家称为耀斑之谜。后来人类发现了日冕物质抛射之后才完整地解释了这一现象。不过耀斑也会导致电离层扰动，影响地面和卫星之间的通信，甚至影响卫星定位的精度。

除了引起恶劣的空间天气，导致空间和地面设备损坏，太阳爆发和地球附近的等离子体相互作用产生的高能粒子还会引发美丽的极光。当我们欣赏完美丽的极光之后，就要开始防范恶劣的空间天气带来的影响。

“千眼天珠”或能带来惊喜

太阳很像是一个油炸冰淇淋，表面的温度（4000~6000摄氏度）远低于太阳周围日冕的温度（10000~1000000摄氏度）。什么加热了日冕到目前为止还是一个谜。另一个谜就是关于太阳的爆发。虽然现在关于太阳爆发的谜正一个个被揭开，不过人类还是没能完全掌握太阳爆发的机制和规律。跟地震预报一样，太阳爆发预报也是一个未解开的难题。

为了揭开太阳爆发之谜，科学家们通过各种手段观测太阳。国际上早期就有太阳与日球层观测台（SOHO）、高级成分探测器（ACE），以及太阳立体观测台（STEREO）等卫星计划，我国最近几年也先后发射了羲和号和夸父一号太阳观测卫星。

传统的地面观测通常以可见光为主。圆环形天线阵“千眼天珠”则是观测无线电波的波段，数十个大口径的“锅形”天线在海拔4000多米的稻城基地围成一个直径为1公里的圆环，组成天线阵。利用圆环形天线阵来观测圆形的太阳，也是我国工程师的一个创举。

“千眼天珠”是我国子午工程第二期重要组成部分，现在正处于试运行阶段，期待将来会有更多的科学发现，让我们能更好地认识太阳和太原爆发的规律，防范恶劣空间天气可能带来的危害。

（作者系中国科学院国家空间科学中心研究员、航天科普大使）

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