观天逐日，探秘星海——千眼天珠这般“盯着”日月星辰→

9月27日，由中国科学院国家空间科学中心牵头建设的国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网”（子午工程二期）标志性设备之一——圆环阵太阳射电成像望远镜（以下简称圆环阵，DSRT）顺利通过工艺测试。这一的国之重器，不仅能监测太阳“打喷嚏”，还可成功探测脉冲星，为我国太阳物理和空间天气研究提供高质量的自主观测数据。

它建于海拔3820米的四川省甘孜州稻城县嘎通镇，它由313个直径6米的抛物面天线组成，所有天线均匀分布在直径1000米的圆环上，圆环中心100米高的定标塔为整个观测链路提供定标基准，状如一颗巨大的“千眼天珠”，因此被昵称为“千眼天珠”，其占地面积约1平方公里，是目前全球规模最大的综合孔径射电望远镜。

一、监测太阳“打喷嚏”

太阳也会“打喷嚏”，而且威力还不小！作为离地球最近的恒星，太阳虽然看起来很平静，但其实“动作”很多，黑子、耀斑、太阳风……当发生日冕物质抛射时，太阳会喷出大量带电粒子。强烈的太阳爆发会释放出100亿颗百万吨级核弹的能量，一旦冲向地球，会造成严重影响。

高铁、电网、输油管线等地面高技术系统可能会因为地磁扰动产生感应电流而瘫痪甚至损毁，天上的卫星也可能由于灾害性空间天气受损。

“千眼天珠”是为监测太阳而建，圆环阵不但能监测太阳的各种爆发活动，还能监测太阳风暴进入行星际的过程，这对于理解太阳爆发机制和日地传播规律，预测太阳活动对地球的影响具有重要作用。

DSRT的核心任务就是实时监测地球空间天气事件的源头——太阳。“这些抛物面天线就像向日葵一样，时刻追随着太阳的方向转动。”千眼天珠313面单元天线接收到的信号，经过800米的长光纤传输回中央机房，再进行变频、采集等后续处理，可以像巨大的“射电相机”一样测量太阳的射电图像和频谱。

再通俗点说，千眼天珠就是盯着太阳看。结合其他监测设备的数据，可以计算出等离子体到达地球的时间，从而为卫星、通信设施、电网等正常运行提供空间天气预警，保障各种设备的运行安全。

要想看得清，选址很重要。这里海拔3830米，空气稀薄，透明度高；纬度较低，可观测到的天区范围更大；群山环抱下，人类生产活动所产生的电磁干扰也能被有效隔绝。

二、探测脉冲星

脉冲星是一种快速旋转的中子星，由恒星演化和超新星爆发产生，可用于引力波探测、黑洞等相关研究。

简单地说，所谓脉冲星是会旋转的中子星，但并非旋转的中子星都是脉冲星，因为绝大多数（几乎所有）中子星都会旋转。

中子星有一个很显著特征，就是会从星体磁极释放出强大的辐射，而磁极与脉冲星的自转轴不重合，会隔一段距离，这样中子星转一圈，电磁辐射就像灯塔一样扫过太空一圈，当这个辐射脉冲扫射到地球时，被地球射电望远镜所捕捉，人们就发现了一颗新的脉冲星。

因此准确地说，脉冲星是会旋转的中子星，其磁极能量辐射扫过了地球，就成为了中子星。因为中子星都很小，一般半径在10千米左右，因此如果没有这种脉冲辐射，是很难发现的。

脉冲星的自转速度极快，人类在1967年发现了第一颗脉冲星，每两个脉冲时间间隔仅为1.337秒，这也说明这颗脉冲星是每1.337秒转一圈；现在世界上发现的所有脉冲星，脉冲间隔时间最长的也只有11.765735秒，最短的只有0.0014秒。

脉冲星的脉冲就像人的脉搏或钟表，一下一下不断重复出现，非常精准且周期非常稳定。

DSRT曾成功获取了连续射电图像序列，首次从连续射电图像中实时识别出脉冲星闪烁。DSRT由此开启了观测脉冲星和快速射电暴的“副本”任务。

2023年3月，正处于系统调试阶段的圆环阵，开展了我国首次基于射电图像序列的脉冲星探测实验，从连续射电图像中成功识别出脉冲星闪烁。5月，圆环阵与欧洲低频阵列（LOFAR）开展了联合观测实验，实现了交叉验证。7月，圆环阵已具备连续稳定高质量监测太阳活动的能力，脉冲星成像等射电天文观测能力得到初步验证，开启了科学试观测。

三、建设难度与攻克难题

要实现圆环阵的科学观测目标，313部天线和626条接收链路都要具有非常好的幅度和相位一致性。

在建设过程中，项目团队攻克了一系列关键核心技术，提出了原创的圆环阵列构型和中心定标总体方案，突破了单通道多环绝对相位定标等关键技术。

此次工艺测试表明，圆环阵太阳射电成像望远镜实现了最大视场达到10个太阳半径的连续稳定的太阳射电成像与频谱观测能力，各项技术指标达到或优于初步设计报告的指标要求。

本着“边建设、边调试、边运行”的原则，自2022年3月起，16单元成像实验系统就已经开始获取太阳成像数据，迄今已积累了大量太阳活动图像和频谱数据。

四、未来展望

下个阶段，圆环阵将在白天观测太阳活动，为太阳物理和空间天气研究提供长时间序列高质量数据，并与子午工程的其它监测设备开展联合观测。

此外，圆环阵还将与五百米口径球面射电望远镜“中国天眼”、“中国复眼”雷达阵列、三亚非相干散射雷达等国家重大科技基础设施开展联合观测，有望在低频射电巡天、脉冲星、快速射电暴和行星防御监测预警等领域发挥重要作用。

综合来源：光明日报、科技日报、光明网、人民网、时空通讯