“千眼天珠”，觀天逐日的國之重器

顏士州

2023年9月27日，我國空間環境地基綜合監測網標志性設備之一——圓環陣太陽射電成像望遠鏡正式建成，它是目前全球規模最大的綜合孔徑射電望遠鏡。

圓環陣建在海拔3820米的四川省甘孜州稻城縣噶通鎮，它由313部直徑6米的拋物面天線構成，天線均勻分布在直徑為1千米的圓環上，因而被當地居民稱為“千眼天珠”。

監測太陽，守衛地球

我們知道，太陽是距離地球最近的恒星，它給居住在地球上的人類帶來光和熱，太陽的活動與地球息息相關。太陽一旦猛烈活動，將會導致電網大面積損毀，衛星、雷達性能及導航精度都受到影響，高鐵短波通信中斷甚至無法運行。如果太陽打一個“噴嚏”，地球也很有可能“感冒”。

要想了解太陽對地球的影響到底有多大，就要對太陽以及它的能量傳播路徑進行高質量監測，圓環陣由此應運而生。有了它，就能監測太陽的各種爆發活動，還能監測太陽風暴進入行星際的過程，這對于研究太陽活動的規律以及預測太陽活動對地球的影響具有很大的作用。

朵朵“葵花”向太陽

圓環陣是由313部天線有序排列而圍成的一個大圓環。每一根天線就像一只眼睛，從太空中捕捉著太陽的射電信號。將這些天線巧妙地組合在一起，就形成了一個面積龐大的圓環狀的陣列，直徑6米的拋物線天線均勻分布在直徑為1千米的圓環上，圓環正中央矗立著一座高達100米的中心定標塔。

每天清晨，當太陽冉冉升起時，太陽光芒照亮了“千眼天珠”的每一根天線，圓形陣立即開始工作，所有天線一起對準中心定標塔對焦校準，捕捉太陽的射電信號。這些信號再通過復雜的處理，開始轉化為一組組數據，我們就能知道太陽的能量及活動情況了。當太陽升高后，它們會如同“向日葵”一樣對準太陽，并跟隨著太陽轉動，可以連續穩定地進行高質量的監測，為科學家提供更多關于太陽的信息。太陽落山后，圓環陣又開始進行射電天文觀測，這些“眼睛”可觀測銀河系深處的脈沖星信號，這些信號通過處理，可形成一幅非常清晰的脈沖星圖像。

這種高分辨率成像技術完全能夠捕捉太陽的細微變換，與傳統的觀測方法相比，它具有更高的靈敏度和更廣的頻率覆蓋范圍。

與現實環境較勁

設計圓環陣的目的是便于更好地觀測，那么如何科學觀測呢？313部天線和626條接收鏈路能同時工作嗎？如何讓它們的幅度和相位保持一致？

我們知道，單單一項技術并不復雜，但要保持一致并不輕松。畢竟自然環境總是在變化著，現實環境條件也無法達到絕對理想的狀態，這樣使得圓環陣在校準時只能根據現實環境條件進行系統校準。

圓環陣的場地那么大，它并非在平坦的平原上，最高處跟最低處地勢相差有30米，如此大的落差導致了中心塔無法建在標準的中心位置。其次，惡劣的大風天氣時有發生，也會導致中心塔不停地晃動，這樣連接在圓環陣各天線和中心塔之間的電纜線就會長短不一……科研人員都要根現場實際情況進行安裝校正。通過不斷地調試，圓環陣每天能夠監測太陽達8個小時，具備10個太陽半徑的連續穩定射電成像視角與頻譜觀測能力。

當然，這只是開始階段，后期圓環陣還要與貴州大山里的500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”等國家重大科技基礎設施開展聯合觀測。這樣，我國有望在低頻射電巡天、脈沖星、快速射電暴和行星防御監測預警等領域發揮重要作用。