漫话子午工程（2）
胡经国
（续前）
四、子午工程项目介绍
在地球表面以上20公里以外的空间，尤其是在太阳和地球之间，经常发生磁暴、太阳风等“空间灾害性事件”。这些事件就像地球上的狂风暴雨一样，不但会造成地球上的通讯中断等问题，而且还会危及航行其间的航天器和航天员的安全。
为了了解空间环境灾害性天气变化规律、中国上空环境的区域性特征，更好地保证卫星的安全，“东半球空间环境地基综合监测子午链”（简称子午工程）的建设列入了国家重大科学工程建设计划。子午工程是一个“大型空间环境地基综合监测系统”，将为中国建立独立自主的“空间环境监测和保障体系”奠定重要基础，对于发展中国空间科学、增强综合国力、提高国家安全保障能力具有重要意义，并且可为国际空间科学合作做出重大贡献。
子午工程是由中国科学院、教育部、信息产业部、中国地震局、国家海洋局、中国气象局等院（部、局）所属有关单位共同参加项目建设的，由中科院空间科学与应用研究中心担任项目法人，总投资约为1.7亿元。
子午工程二期“行星际闪烁监测望远镜”由中国自主研制，在327、654、1400兆赫兹的频段上，实现“宇宙极弱瞬变射电信号的高灵敏度捕捉”，其主站的天线口径、噪声温度、探测灵敏度，均处于国际领先水平。同时，该望远镜系统基于“东西机械扫描与南北电扫描的混合设计”，采用“相控阵馈源数字多波束接收技术”，实现“宽视场和大天区”的连续覆盖。
五、子午工程监测空间范围
子午工程主要监测的空间范围是从地表20～30公里以上到几百公里的中高层大气和电离层，以及十几个地球半径以外的行星际空间。
其主要监测参数包括：
1、地表：地磁场、电场、宇宙线强度；
2、中高层大气：风、密度、温度、成份、气溶胶、波动、太阳辐射等；
3、电离层：电子和离子的浓度、温度、运动、频高图、不均匀结构等；
4、磁层：密度；
5、行星际：太阳风等离子体速度。
六、子午工程技术特点
1、关键技术
子午工程涉及了非相干散射雷达技术、高频相干雷达技术、中高层大气激光雷达技术、行星际闪烁探测技术、全天空干涉成像技术，以及通信和数据传输及处理技术等多项前沿关键技术。
2、工程先进性
全天空气辉成像仪和激光雷达通过验收。
子午工程在世界上是跨度最长（跨越地球纬度范围达130°）、功能最全、综合性最高的子午监测链，为世界所仅有；其可进行是其它国家和地区难于开展的国际最前沿课题的研究。此外，它还体现了：
全球性——形成可环绕地球一周的空间环境监测子午圈；
地域性——充分体现中国上空环境特性研究，为了解全球近地空间环境变化必不可缺；
综合性——综合无线电、地磁、光学、宇宙线、火箭等多种科学装置和手段进行多学科综合研究。
七、子午工程目标
1、科学目标
子午工程的科学目标是：了解空间环境中的灾害性空间天气的变化规律，逐步弄清中国境内东经120°子午链和北纬30°纬度线上空的空间环境的区域性特征和全球变化的关系，与中国的“双星”计划（主要观测磁层）、有关应用卫星的搭载等天基空间探测系统相结合，构成分工合作、相辅相成的关系，通过各种监测系统协同工作，可以全面获取空间环境各种信息，建立相应的空间天气因果链模式，发展综合性的预报方法，为做出具有重要原创性的科学成果提供监测基础。
2、工程目标
子午工程的工程目标是：建设与国际接轨、具有世界先进水平的东经120°附近空间环境地基综合监测子午链。它包括：非相干散射雷达、激光雷达、全天空气辉成像仪和探空火箭等大型先进科学装置，以及空间物理学科的科学数据系统和研究与预报系统。在此基础上，通过国际合作与西经60°附近的子午链构成环绕地球一周的、完整的空间环境地基监测子午圈，来监测地球空间环境的全球变化。
3、应用目标
子午工程的应用目标是：为中国社会各类用户提供完整、连续、可靠的多学科、多空间层次的空间环境地基综合监测数据，以及有关的空间天气模式、产品和成果。
积极参加国内外有关单位共同开展的空间天气预报和服务，为减少或避免空基和地基技术系统以及人类健康遭受灾害性空间天气的损伤和破坏，为提高中国空间天气预报能力和服务水平做出重要贡献。
下图为激光雷达示意图（图源：网络）。
八、子午工程三大系统
子子午工程计划在3年时间内完成建设，将建成空间环境监测、数据与通信、研究与预报三大系统:
1、空间环境监测系统
该系统由地磁（电）分系统、无线电分系统、光学分系统和探空火箭综合监测分系统构成，用于监测中国境内东经120°子午链和北纬30°纬度线上空的空间环境。
2、数据与通信系统
该系统由通信网络分系统和数据库分系统构成。该系统以大型专用数据库为核心，以面向科学数据和事务管理的计算机系统为主体设施，利用公用或相关业务部门的专用通信网络作为信息主通道，配以连接子午工程台站到主干网的子午工程专用的子网，是一个面向用户的、可实现国际数据交换的科学支撑平台。
3、研究与预报系统
该系统由科学运行分系统、研究建模分系统和预报服务分系统构成。科学运行分系统包括：科学运行办公室、国际合作办公室、多功能演示厅、学术活动厅；研究建模分系统包括：研究与建模虚拟平台（研究平台、建模平台）和专用高性能计算平台；预报服务分系统包括：民用预报服务平台等。
（未完待续）
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