子午工程高效運行1年回眸——“觀天巨網”給空間環境做CT

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空間環境是繼陸地、海洋、大氣之后，與人類生存發展息息相關的“第四環境”。在這片無形疆域中，從探索未知、保障安全，到賦能經濟，都必須擁有一張自主可控的“觀天巨網”。2025年，國家重大科技基礎設施——空間環境地基綜合監測網（子午工程二期）全面建成。運行一年來，子午工程在太陽風暴起源、地球空間環境區域特征和響應等科學前沿取得了系列原創成果，有力保障了載人航天等國家重大任務，并成功發起國際子午圈大科學計劃，為“十五五”時期加快實現空間天氣領域的高水平科技自立自強創設了高起點。

1.從中國觀天網到“國際子午圈”

空間環境監測已成為當代社會發展和安全保障的迫切需求。1957年太空時代開啟以來，空間成為科學研究向“四極”（極宏觀、極微觀、極端條件、極綜合交叉）挺進的天然實驗室。地球空間更是航天、通信、導航等高技術活動，以及空間開發利用的主要區域，是與人類生存和發展息息相關的“第四環境”。

受太陽活動影響，地球空間環境會產生突發、頻繁的劇烈變化，甚至引發非傳統的自然災害，稱之為空間天氣。災害性空間天氣嚴重威脅太空資產安全、影響電網等重大基礎設施運行。開啟星際探測新征程，科學探索和應用需求的驅動使得空間環境監測愈來愈像天氣預報一樣不可或缺。我國對發展自主可控的空間環境能力高度重視，要求合理開發、利用空間資源，保護空間環境，推動航天事業造福全人類。子午工程正是積極回應這一國家戰略需求的大國重器。

子午工程命名寓意深遠——子午二字，既蘊含中國古代的天文和地理觀，也承載當代科技工作者的科技強國夢想。子既代表正北方，同時也指一天中的午夜；午則代表正南方和正午時分。子午線用于指代連接地球南北兩極的經線，地球的磁力線大致與經線平行，空間天氣事件一般都沿磁力線從極區高緯向中低緯傳播和演化。子午工程的構想，始于上世紀90年代魏奉思院士、王水院士、肖佐教授等老一輩空間科學家的科學原創。歷經三十余年，凝聚多部委、十余家單位、近千名科技工作者堅持全國一盤棋協同攻關，終將子午工程由夢想變為現實。子午工程這一網絡式大科學工程巧妙利用地球自轉，通過沿子午線布局的臺站，對空間環境進行全天候掃描觀測，堪稱給地球空間環境做CT。

我國領跑世界空間環境地基綜合監測——子午工程歷經兩期建設，形成了沿東經100°+120°，北緯40°+30°兩縱兩橫式布局的31個臺站、282臺套監測設備的日地空間綜合監測體系，其“一鏈、三網、四聚焦”的創新架構，具備對日地空間進行端對端的連續監測和對地球空間環境的多圈層立體探測能力，有望引領太陽活動—日地傳輸—對地影響的全過程研究。2012年，子午工程一期建成，實現了我國地基空間環境監測“從無到有”的跨越發展。2025年，子午工程二期通過國家驗收，成為當今國際上覆蓋范圍最廣、監測要素最全、綜合能力最強的空間環境地基綜合監測網，實現了“從有到強”的又一次跨越。

子午工程的自主創新是高水平科技自立自強的新時代樣本——子午工程二期的關鍵技術和設備的國產化率達90%，多項大型監測設施性能領先全球。其中包括全球規模最大的圓環陣太陽射電成像望遠鏡、信號靈敏度比同類設備高100～200倍的國際首臺全季節觀測陣列式大口徑激光雷達、全球探測能力最強的三站式非相干散射雷達、太陽風三維結構反演能力國際領先的我國首臺行星際閃爍監測望遠鏡等。這些核心設備為科研人員在子午工程運行期間持續取得原創突破奠定了堅實的物質技術基礎。

基于子午工程的成功實踐，我國于2025年6月與國際合作伙伴共同發起國際子午圈大科學計劃。該計劃以東經120°+西經60°子午圈為主線，旨在構建環繞地球的完整地基監測鏈，并增設東經30°歐非鏈，有效填補了非洲監測空白。目前，已與全球50余家國際機構達成合作意向。這個大科學計劃將大幅提升我國在國際空間科學領域的影響力，更為應對全球性的空間天氣挑戰貢獻中國方案。

2.取得一系列空間環境重大成果

毋庸諱言，歷經“從無到有”到“從有到強”，子午工程的建設充滿挑戰與風險。科研團隊秉持“邊建設、邊運行、邊產出”的理念，子午工程如今已跨入多出成果、出好成果的快速發展階段，成果數量與質量顯著提升。科研團隊利用子午工程監測數據發現并命名了“太空臺風”現象，2021年入選《自然》研究亮點。2024年團隊進一步分析了“太空臺風”在地球南半球的發生規律，成功入選美國地球物理學會會刊的研究亮點。2025年，基于子午工程監測數據在國內外權威學術期刊發表論文147篇，較2024年增長46%，封面文章、亮點成果數量均超過兩位數。

一系列原創發現從這里誕生：首次發現并命名了一種新型太陽射電暴頻譜精細結構“珠狀條鏈”，為日冕參數診斷提供了新方法，入選《中國科學》研究亮點。首次清晰刻畫了2024年5月特大地磁暴期間從磁層能量注入、熱層成分變化到電離層極端響應的完整因果鏈條，為理解極端空間天氣事件下的電離層物理機制提供了關鍵觀測證據，為空間天氣模型優化提供了關鍵約束，相關成果發表于《國家科學評論》。以自主研制的高性能鈣離子激光雷達為核心，在漠河、海南構建多設備協同觀測網絡，在電離層金屬離子示蹤與動力學研究領域取得系列突破性原創發現，被國際同行引用于相關輸運模型及不規則體生成機制驗證。雙子極光雷達網實現覆蓋北緯40°~80°往北縱深超4000公里，東西跨度超10000公里的亞洲中高緯度電離層環境的連續監測，深刻揭示了地球中緯度電離層擾動的關鍵機制。

這些成果，聚焦子午工程的三大科學目標——監測日地傳輸過程、揭示區域環境特征、研究圈層耦合機制，彰顯了我國科研團隊勇闖無人區的科研自信與原創能力。

3.強力支撐航空航天、教育和經濟發展

子午工程的效益還直接體現在對國家重大任務和經濟社會發展的強力支撐上。

在航天安全保障方面，依托子午工程等的自主監測數據，構建了提前1天~7天的電離層預報模式，為太陽活動高年期間，提升北斗導航定位精度給予了有力支撐，確保2025年4月~12月連續多次太空發射任務“零失誤”圓滿成功。在深空探測領域，基于三站式非相干散射雷達和“中國天眼”等開展的地月空間聯合探測，成功獲得月球南極地區圓極化比雷達回波圖像，并結合多源數據估算出月球南極地區水冰含量上限及其潛在分布，為我國探月工程四期月球南極探測和未來載人登月任務提供了重要的科學依據。

子午工程的效益正向更廣闊的經濟社會領域延伸。它不僅是頂尖的科研設施，也是一體推進教育科技人才發展的國家級平臺，為高校提供了離科學最近、與大師同臺的教學基地。子午工程的綜合監測臺站、大型監測設備成為高校本科、研究生教學的“田野課堂”和選題寶藏，是支撐星際航行學院、未來技術學院等教育部新工科建設的國家級跨學科育人基地。子午工程積累的海量數據，正成為驅動人工智能變革空間科學研究范式的關鍵引擎與最佳試驗場。國際子午圈大科學計劃是海外人才回流的“吸金石”，為優秀人才培養和引進提供了平臺。子午工程的科普與產業帶動價值日益凸顯，將繼續助力所在省市科技基礎能力的提升。

隨著地磁北極的漂移，我國的地磁緯度越來越高，至下一個太陽活動周峰年，即2036年前后，北極光將不再是北極圈的限定款浪漫。那時，不僅在漠河，在新疆、內蒙古乃至北京郊區等更多地方將更容易看到極光。子午工程的監測預報能力，正在切實助力各地發掘、培育包括“中緯度極光旅游”等在內的新業態，讓越來越多的人有機會“觀天”“追光”。圍繞子午工程的明星旗艦設備和特色觀測陣地，四川、內蒙古等的有關地市正在規劃科研、科普與研學深度融合的示范區和文旅新增長極，為當地經濟發展注入實實在在的新動能。

4.以空間科技驅動未來發展

2025年3月，子午工程二期通過國家驗收，高效運行一年來，科研團隊以堅實的創新成果與不斷提升的科技實力，為加快搶占空間科技制高點作出了標志性貢獻。

子午工程二期驗收一周年，正值“十五五”征程開啟之際。展望未來，子午工程長達15年的科學壽命將覆蓋第25、26太陽活動周，國際子午圈大科學計劃也將持續拓展。我們清醒地認識到，子午工程的運營仍有巨大的提質增效空間。作為國家重大科技基礎設施，它肩負的不僅是持續產出高水平科學數據與成果的科研使命，更承載著將空間科技突破轉化為驅動高質量發展、服務人類命運共同體的時代重任——這正是大國重器在新時代的核心擔當。

子午工程利用地基監測日地空間環境

全球規模最大的圓環陣太陽射電成像望遠鏡

北京懷柔的子午工程綜合信息與運控中心

行星際閃爍監測望遠鏡

【鏈接】

子午工程是中國空間科學領域首個國家重大科技基礎設施，一期工程2008年開工建設，2012年正式運行，沿東經120°、北緯30°，建成一縱一橫、15個綜合性臺站、87臺套監測設備。在了解我國120°子午鏈近地空間環境特征、空間天氣擾動傳播和演化等方面取得了系列原創成果。

子午工程二期2019年開工建設，新增16個臺站、58個觀測點、195臺套監測設備，與一期工程協同，沿東經100°、北緯40°形成覆蓋全國的兩縱兩橫“井”字形地基空間環境綜合監測網，覆蓋范圍更廣、探測高度更高、監測能力更強。

（作者：王赤，系子午工程總指揮、中國科學院院士、中國科學院國家空間科學中心主任）

(本報記者崔興毅整理)

來源：《光明日報》2026-03-19 第16版

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