全球最大规模综合孔径太阳射电望远镜——圆环阵太阳射电成像望远镜。中国科学院国家空间科学中心供图

■本报记者 倪思洁

近些年，北极光不再是北极圈的限定款浪漫，而越来越多地出现在内蒙古、河北北部、黑龙江、新疆北部……绚丽天象的背后，一场看不见的较量正在展开。

1月，《创新-地球科学》以封面文章形式，发表了一篇与北极光相关的研究成果。科研团队利用一个名为“中国双极光雷达网”的地面观测装置，首次像拍电影般完整记录下伴随极光南下的高速带电粒子流，将空间天气观测从以往的卫星“快照”研究模式，升级为地面“实时影像”研究模式。

这一装置由吉林龙井、内蒙古四子王旗、新疆和静的3站6部高频相干散射雷达组成。其实，它属于一张更大的“网”——空间环境地基综合监测网，又名“子午工程”。

自2025年3月子午工程二期通过国家验收以来，这张覆盖全国的观天巨网已经开始在空间天气监测领域发挥作用，成为一把能够真正帮助人类抵御空间天气灾害的防护伞。2026年1月28日，子午工程团队被评为“中国科学院先进集体”。

从“十”到“网”：国之重器的硬核生长

上世纪90年代，当国外竞相发射太阳监测卫星时，中国科学院院士魏奉思提出了一条差异化路线：利用地面台站，沿东经120度、北纬30度，组建“十”字形地基监测链。这一构想被一些人视为难以实现的梦。但魏奉思坚信：“科学家应该有梦想，如果连梦都不敢做，那就成不了大事。”

这个梦想历经30年，最终从纸上的一个“十”，生长为覆盖国土的“井”字形巨网。子午工程一期奠定了“十”字架构，二期则拓展为沿东经100度、120度和北纬30度、40度布局的“井”字形阵列。

2025年3月，子午工程二期正式建成。建设攻关团队中35周岁以下青年占62%，管理团队中女性占3/4。31个综合台站、282台套设备，东起上海，西至拉萨，北起漠河，南抵海南并延伸至南极中山站，监视着从太阳到地球1.5亿公里间的风云变幻。

这张网的价值在于它能“看见”别人看不见的过程与细节。它实现了“一链三网四聚焦”的立体监测体系：追踪从太阳到地球的完整因果“链”；构建地磁、中高层大气、电离层3层立体监测“网”；聚焦极区、中纬、低纬、青藏高原4个关键区域，进行精细“显微”观测。

它的价值在建设完成之前就已经有所展现。2024年5月，超级地磁暴使北极光在低纬度地区闪耀，全球多地经历了短波通信中断、导航信号失准，尚在试运行的子午工程二期提前发出预警，完整记录了事件全过程，用实战证明了这张网的可靠与敏锐。

建成运行后，在基础科学研究方面，子午工程团队取得了更多的原创性突破。其中，利用子午工程监测数据发现并命名的“太空台风”现象，因科学价值重要，入选国际期刊《自然》的研究亮点，并作为独立词条登上维基百科，产生了广泛的国际学术影响。

这张网的能力，来自一个个“国际首次”和“世界之最”的国之重器——

在海拔3800米的高原上，子午工程团队建成了全球最大规模的综合孔径太阳射电望远镜，原创性地提出了基于中央定标结合多环相位定标的实时系统级定标方案，突破了单通道多环绝对相位定标等核心关键技术。

在荒凉的戈壁草原，子午工程团队建成了我国首台、国际先进的行星际闪烁望远镜。该装置首次采用三站双频观测模式，突破了超大型可动抛物柱面天线的高精度同步控制、超长馈线互耦效应校正等关键技术，是国际上首个实现三站双频观测的行星际闪烁监测望远镜。

在横跨我国北部的广阔区域，子午工程团队建成了填补国际空白的中纬高频雷达网。该装置采用分布式数字前端技术，实现所有阵元高精度独立测控，首次实现对亚洲扇区南北纵深超4000公里、东西跨度超万公里电离层环境的连续监测，并与国际超级双极光雷达网合作，首次完整成像观测了磁暴期间的电离层对流演化过程。

“正是这些自主研制的重器，让中国在空间环境监测领域，实现了从‘跟跑’到‘并跑’到整体水平达到国际先进、部分技术国际领先的跨越。”子午工程二期总指挥、中国科学院国家空间科学中心主任王赤院士说。

从“形散”到“神聚”：观天巨网的精神内核

与许多大科学工程不同，子午工程的设备遍布全国，无论是建设还是管理，复杂程度都远超想象。

子午工程一期立项时，就有同行善意提醒王赤：“有些大装置一家做都做不好，你们这么散，怎么管？”这个问题，王赤团队用20年给出答案：“形散而神聚，无往而不胜。”

这个“神”便是“矢志创新、攻坚克难、协同聚力、开放共享”的“子午精神”。

如今，在北京怀柔的“子午楼”运控中心，大屏幕上实时滚动着来自全国282台设备的数据。三楼的预报中心一旦发现异常，预警信息将通过多种渠道瞬间发出。这种高效源于团队对“子午精神”的具体实践。

矢志创新，是融入血脉的科学追求。从“十”字布局到“井”字巨网，创新驱动贯穿始终。“子午工程一期时，大部分设备是从国外购买的。到子午工程二期，我们自力更生，实现了核心关键技术突破。”王赤说。

攻坚克难，是直面挑战的胆识魄力。在四川稻城海拔3800米的雪域高原，科研人员顶着高寒缺氧，驻守300余天，将“千眼天珠”的集成工期提前了50天。“千眼天珠”首席科学家阎敬业笑言：“我们在最高的海拔干了最燃的事。”

协同聚力，是“形散神聚”的系统智慧。工程横跨8个部门、16家单位，管理复杂度极高。团队创新“矩阵化”管理模式，以数据为纽带，将分散的设备、单位凝成整体。

开放共享，是造福人类的全球视野。团队主动发起“国际子午圈”大科学计划，倡导将全球设备“联起来、用起来”，通过数据共享应对共同挑战。

从“中国”到“天下”：全球治理的科学方案

空间天气是全球性挑战，太阳风暴的冲击从不分国界。基于子午工程的全球领先监测网与成熟范式，子午工程团队主动发起并牵头组织“国际子午圈”大科学计划。

这一雄心勃勃的构想，旨在联合地球陆地唯一可形成闭环的东经120度与西经60度子午圈沿线国家，共同构建一个环绕地球、24小时不间断的全球空间环境监测链，实现对日地空间环境全纬度、全天候、“日不落”的立体观测。

“要应对空间天气这一全球性挑战，亟待联合全球空间天气监测与研究力量。”王赤道出了计划的初衷。

王赤介绍，“国际子午圈”大科学计划的精髓在于开放共享、平等互利的核心理念。它不主张重复建设和资源竞争，而是创新性地倡导将各国现有监测设备互联，通过数据共享和协同研究应对共同威胁。

这一务实而包容的理念迅速赢得了国际科学界的广泛共鸣与积极响应。截至目前，中国团队已经吸引了包括国际空间研究委员会、亚太空间合作组织、巴西国家空间研究院、泰国先皇理工大学、法国比利牛斯天文台在内的51个顶尖国际组织和国外研究机构，签署了合作协议或确定了合作意向，联合调动的监测设备已超过上千台套，一个真正意义上的全球空间天气观测联盟已初具规模。

在王赤看来，合作的成果是具体而深远的。该计划明确了“认知一个系统、厘清两个影响、破解三大难题”的核心科学目标，旨在深刻理解日地空间的连锁变化。它不仅将深化人类对空间天气基本物理过程的认识，更致力于构建由国际子午圈数据驱动的空间天气大模型和高精度预报产品，为全球卫星安全、通信保障和防灾减灾提供可靠的公共产品。根据规划，这项大科学计划将至少执行11年，覆盖一个完整的太阳活动周期，以完成持续探测与研究，构建世界科学家广泛参与的空间天气共同体。

从30年前“十”字形的科学梦想，到覆盖全国的“井”字形监测巨网，再到正在形成的环绕地球的全球合作联盟，如今，他们编织的不仅是一张守护国家空间安全的监测网，更是一张连接全球智慧、贡献中国方案、造福全人类的科学之网与未来之网。