太陽是我們地球所有能量最直接的來源,正是由于它的存在,維系著地球的光明、支撐著各種生物的生存和繁衍。依靠著太陽強(qiáng)大的質(zhì)量和引力,地球和其他行星有規(guī)律地、穩(wěn)定地圍繞著太陽公轉(zhuǎn)。
但是,太陽表面并非完全是平靜的,在內(nèi)部核聚變、磁場(chǎng)強(qiáng)度等發(fā)生變化的同時(shí),也會(huì)使太陽的表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴、日冕物質(zhì)噴發(fā)等現(xiàn)象,從而對(duì)地球的磁場(chǎng)、大氣層等產(chǎn)生影響,繼而對(duì)人類的生產(chǎn)生活帶來一定隱患。
因此,如果能對(duì)太陽進(jìn)行系統(tǒng)性、全面性和深入性的觀測(cè),不但可以及時(shí)準(zhǔn)確掌握太陽的活動(dòng)規(guī)律,而且還可以為人類有效應(yīng)對(duì)太陽劇烈活動(dòng)所帶來的不利影響奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
和觀測(cè)宇宙其他天體一樣,天體的觀測(cè)主要方式有兩種,即“天基”和“地基”。對(duì)于太陽觀測(cè)來說,“天基”就是向宇宙空間發(fā)射探測(cè)器,使其進(jìn)入近日軌道,在近距離下進(jìn)行觀測(cè)。而“地基”則是將觀測(cè)設(shè)備(主要是大型望遠(yuǎn)鏡或者望遠(yuǎn)鏡陣列)部署在地球上進(jìn)行觀測(cè)。
這兩種方式各有利弊,拿“天基”觀測(cè)來說,其優(yōu)點(diǎn)是可以完全消除地球大氣層、光污染以及大氣污染等的影響,同時(shí)觀測(cè)的精度和分辨率更高,而缺點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性較差、成本很高、不能維護(hù)、發(fā)射和信息傳輸周期較長(zhǎng)等。
對(duì)于“地基”觀測(cè)來說,其優(yōu)缺點(diǎn)基本上和“天基”是相反的,也就是說“天基”的優(yōu)點(diǎn)是“地基”的缺點(diǎn),而“天基”的缺點(diǎn)正是“地基”的優(yōu)點(diǎn)。如果將“天基”和“地基”設(shè)施同時(shí)對(duì)太陽進(jìn)行觀測(cè),那么正好可以彌補(bǔ)二者的缺點(diǎn),形成良性互補(bǔ)的局面。
在對(duì)太陽的“天基”觀測(cè)方面,美國(guó)可以說是“一馬當(dāng)先”,發(fā)射了帕克太陽探測(cè)器,現(xiàn)在已經(jīng)拍攝了多組關(guān)于太陽表面的圖像,不過距離其最終達(dá)到近日點(diǎn)還尚有時(shí)日,現(xiàn)在處于“螺旋”式靠近的狀態(tài)。
而在對(duì)太陽的“地基”觀測(cè)方面,我國(guó)則走在了世界的前列,與太陽觀測(cè)相關(guān)的熱控、多層共軛自適應(yīng)光學(xué)、磁場(chǎng)測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù),近年來我們已經(jīng)取得全面突破,比如,由國(guó)家天文臺(tái)、紫金山天文臺(tái)、云南天文臺(tái)與南京天光所等聯(lián)合提出的先進(jìn)地基太陽天文臺(tái)(ASO-G)項(xiàng)目,目前已成為繼美國(guó)DKIST和歐洲EST之后,又一個(gè)得到世界公認(rèn)的先進(jìn)大型太陽望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃。
在具體實(shí)施上,近幾年我國(guó)在內(nèi)蒙古錫林郭勒大草原上正在建造明安圖觀測(cè)基地,其中將同步部署可以追蹤太陽爆發(fā)初始能量釋放以及傳播過程的射電日像儀、高靈敏度的行星際閃爍專用望遠(yuǎn)鏡、空間覆蓋面最廣的超寬帶射電頻譜儀等,建成之后,該基地將擁有100個(gè)三臂螺旋排列的蝶形望遠(yuǎn)鏡陣列,成為世界上最強(qiáng)大的綜合性太陽射電觀測(cè)基地。
明安圖觀測(cè)基地是“中國(guó)子午線工程”地面空間環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的一部分,此外,“中國(guó)經(jīng)絡(luò)工程”在四川省甘孜藏族自治州稻城縣還擁有一個(gè)重要的基地,那就是稻城太陽射電望遠(yuǎn)鏡(DSRT),目前該工程也在緊鑼密鼓地建造中。
其主體工程為“圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡”,一共由313個(gè)直徑6米的天線構(gòu)成,這些天線陣列分布在直徑1公里的圓環(huán)上。建成之后,將形成一個(gè)綜合性的孔徑射電望遠(yuǎn)鏡陣列,形狀就像一顆巨大的“千眼天珠”,屆時(shí)將成為世界上海拔最高、最先進(jìn)的太陽射電探測(cè)設(shè)備,可以在150-450兆赫的頻段內(nèi),實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的高分辨率成像成譜觀測(cè)。
由于甘孜藏族自治州稻城縣的海拔較高、地勢(shì)比較開闊、晴好天氣多、交通和水電設(shè)施配套齊全,區(qū)位優(yōu)勢(shì)和觀測(cè)穩(wěn)定性都能得到非常好的保障,因此在我國(guó)“子午線工程”臺(tái)站建設(shè)中具有重要地位,建成之后必將成為天文觀測(cè)特別是太陽觀測(cè)的絕佳圣地。
從現(xiàn)在全球的太陽“地基”觀測(cè)來看,只有我國(guó)的明安圖、稻城兩個(gè)觀測(cè)基地,既能實(shí)現(xiàn)對(duì)日冕物質(zhì)拋射全過程監(jiān)測(cè),又能對(duì)太陽外層進(jìn)行三維實(shí)時(shí)解析,因此對(duì)全球的科學(xué)家監(jiān)測(cè)和研究太陽耀斑爆發(fā)的機(jī)理、開展空間天氣的研究、監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和應(yīng)用將起到舉足輕重和不可替代的作用。
根據(jù)計(jì)劃,稻城太陽觀測(cè)基地將于今年年底前全部完成建設(shè),這顆“千眼天珠”屆時(shí)將屹立在世界的東方,以其靈敏的、先進(jìn)的、高效的工作狀態(tài),將人類太陽觀測(cè)技術(shù)帶入嶄新的紀(jì)元!