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草原天眼——明安圖觀測基地
2021-08-06 14:45:19 來源：光明網(wǎng)
前身大事記
1958年
海南島中蘇日環(huán)食聯(lián)合觀測之后，蘇方將兩臺厘米波太陽射電望遠鏡贈與剛剛成立的北京天文臺，安裝在北京沙河站（1960年中蘇關(guān)系破裂，該望遠鏡被蘇聯(lián)收回），從此開啟了我國射電天文學(xué)研究的歷史。
1959年
北京天文臺與電子所合作組建射電天文組，王綬琯先生任組長。
1961年
傅其駿（圖1左一）擔任厘米波小組的組長，該小組的主要研究方向即為太陽射電天文學(xué)。
1964年
北京天文臺研制成功了國內(nèi)第一臺3.2厘米波段的太陽射電望遠鏡。
圖1. 1964年我國研制的第一臺太陽射電望遠鏡（圖源：傅其駿提供）
1970年
為滿足我國第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射的太陽活動預(yù)報需求，研制了太陽10.7厘米波段射電望遠鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)一直運行至今，已經(jīng)連續(xù)工作了4個太陽活動周。
1980年
在密云站建成了天線直徑為9米、頻率為460MHz的4×16太陽射電復(fù)合干涉儀陣列。
1994年
傅其駿研究員負責(zé)的太陽射電寬帶動態(tài)頻譜儀項目開始啟動，分5個頻段分別安裝在北京沙河站（1.1-2.06GHz、2.6-3.8GHz、5.2-7.6GHz）（圖2）、紫金山天文臺（4.50-7.50GHz）和云南天文臺（0.68-1.50GHz）。
1999年
沙河站觀測設(shè)備全部遷至懷柔站，至今懷柔觀測站仍運行著太陽射電寬帶動態(tài)頻譜儀和太陽10.7厘米波段射電望遠鏡。同年，中國科學(xué)院國家天文臺實施創(chuàng)新工程，成立太陽射電研究團組，顏毅華研究員擔任首席科學(xué)家。
圖2. 在懷柔太陽觀測基地運行的太陽射電寬帶動態(tài)頻譜儀和10.7厘米（2.84GHz）波段射電望遠鏡（圖源：譚程明攝）
草原天眼，開啟追日夢想
2008年，新一代厘米-分米波射電日像儀（現(xiàn)名為明安圖射電頻譜日像儀，英文簡稱MUSER）研制項目在內(nèi)蒙古正鑲白旗明安圖鎮(zhèn)舉行奠基儀式。這里位于錫林郭勒草原的西南部，距離北京400多公里，地勢平坦，四周丘陵環(huán)繞，形成天然的無線電屏障，是開展射電天文觀測的極佳場所。
2009年，新一代厘米-分米波射電日像儀項目啟動，從此明安圖太陽射電頻譜日像儀扎根草原，開始了追日之旅。明安圖射電頻譜日像儀共有100面天線，以螺旋狀結(jié)構(gòu)排列在方圓10平方公里的三條旋臂上，分為低頻陣列（40面4.5米天線）和高頻陣列（60面2米天線）。采用綜合孔徑技術(shù)通過相干成像方式得到太陽射電源在不同頻段（對應(yīng)于光球以上的不同高度）上高分辨亮度分布。2010年明安圖觀測站成立。
2016年明安圖射電頻譜日像儀通過驗收，正式進入觀測階段。100面天線日出而作，日落而歸，像向日葵一樣，追隨太陽，捕捉來自太陽的射電信號，為科學(xué)家們研究太陽提供新的觀測窗口。同年，太陽射電研究團組和明安圖觀測站整合為明安圖觀測基地。
圖3. 明安圖太陽射電頻譜日像儀遠景（圖源：顏毅華攝）
圖4.明安圖觀測基地太陽射電頻譜日像儀中心區(qū)天線陣列（圖源：顏毅華攝）
這里還擁有新建的明安圖甚低頻數(shù)字射電試驗陣（ULTRA-P）和甚低頻射電頻譜分析儀（LoFRE），工作頻率為1-70MHz，由倒V型天線組成，開展射電巡天和成像觀測、以及系內(nèi)行星的低頻射電觀測，并與嫦娥四號中繼星（甚）低頻探測器進行地-月聯(lián)合觀測實驗。
圖5. 甚低頻數(shù)字射電試驗陣中心區(qū)（左）和甚低頻射電頻譜分析儀（右）（圖源：陳林杰攝）
另外，這里還擁有一個口徑3米的三頻段太陽射電望遠鏡（工作頻率分別為2801、4542、9084MHz），可用于太陽活動預(yù)報和太陽風(fēng)暴事件的實時警報。
圖6. 三頻段太陽射電望遠鏡（圖源：譚程明攝）
永不停歇的追日腳步
明安圖觀測基地目前還在建設(shè)國家子午工程二期太陽-行星際監(jiān)測鏈分系統(tǒng)的超寬頻帶射電頻譜儀、米波十米波射電日像儀和行星際閃爍望遠鏡。將來明安圖觀測基地將擁有多個探測設(shè)備的聯(lián)合觀測，將獲得從太陽表面以上到近地空間的廣闊范圍內(nèi)的射電圖像和頻譜，對太陽爆發(fā)活動產(chǎn)生的行星際擾動源（CME、激波、非熱粒子和太陽風(fēng)等）的觸發(fā)機制、初發(fā)過程、加速機制、傳播規(guī)律，以及對對近地空間的相互作用和演化作用進行前所未有的細致研究，為空間天氣學(xué)研究并保障行星際空間安全提供至關(guān)重要的依據(jù)。
圖7. 子午工程二期監(jiān)測布局（圖源：王威提供）
明安圖觀測基地將發(fā)展成為一個國際上獨一無二的集太陽物理、空間物理、空間天氣學(xué)為一體的高水平綜合性太陽射電觀測研究中心，并成為保障我國近地空間安全的重要基礎(chǔ)性設(shè)施。
作者簡介：黃靜，中國科學(xué)院國家天文臺明安圖觀測基地副研究員，主要從事太陽射電物理研究、太陽射電頻譜日像儀數(shù)據(jù)分析和研究。
文稿編輯：趙宇豪
[ 責(zé)編：蔡琳]
