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文 ｜ 《中國科學報》 記者 倪思潔

在距地面100公里以外的廣袤空間，太陽風暴時刻威脅著人類的技術命脈——衛星可能因此失控，通信可能突然中斷，導航信號或許瞬間丟失。

為了防范來自太空的“風雨雷電”，一張由中國科學院牽頭、16家單位共同建設運行的監測網——空間環境地基綜合監測網（以下簡稱子午工程）日夜不息地運轉。數據源源不斷地匯聚到位于北京懷柔的子午工程綜合信息與運控中心。

如今，子午工程已經成為開展建制化空間環境和空間天氣基礎研究的物理載體。“從建設期到運行期，特別是在2021年《中國科學院關于加強基礎研究的若干意見》（以下簡稱“基礎研究十條”）出臺后，子午工程得到了來自中國科學院的大力支持。”子午工程二期總指揮、中國科學院國家空間科學中心（以下簡稱空間中心）主任王赤院士說。

子午工程圓環陣太陽射電成像望遠鏡日觀太陽風暴、夜探射電天文。圖片來源：空間中心

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從單設備運行到跨部門協作

近年來，在中國科學院的推動下，子午工程項目法人空間中心不斷強化科學技術總體對各分系統的統籌，科研組織模式從過去主要依托單設備產出科研成果，轉變為跨單位、跨設備協作開展建制化基礎研究。

“空間科學的前沿突破、航天強國的建設需求、經濟社會發展的新業態培育，都要求科研組織方式從傳統課題組單打獨斗緩步慢走，轉向建制化團隊聚力加快突破。”王赤說。

其中，最具代表性的就是“太空臺風”系列研究。

“太空臺風”是一個由中國科學家首次發現并開始研究的空間天氣現象。

2021年，中國科學家領導的國際團隊研究了北極磁極點附近的一個反常現象：在長時間地磁平靜條件下，極區出現了亮度遠超常規極光的氣旋狀結構。這個結構擁有近乎靜止的“臺風眼”、圓形等離子體對流和強電子“雨”，形態與大氣臺風驚人相似。這一新穎現象，需要“鐵證如山”的解釋。

傳統“單打獨斗”式的觀測，難以捕捉到這種跨越巨大空間尺度的精細結構。子午工程的跨部門協作網絡發揮了作用——空間中心王赤、研究員張清和（時任山東大學特聘教授）團隊，聯合中國極地研究中心、吉林龍井/內蒙古四子王旗/新疆和靜雷達站等多家單位的科研團隊，進行了全球極區電離層大尺度對流的連續監測。

他們在國際上首次捕捉到“太空臺風”的對流渦旋特征，相關成果被《自然》選為研究亮點。“太空臺風”一詞也作為獨立詞條登上維基百科。

“子午工程的建制化協作為‘太空臺風’系列研究提供了不可替代的支撐。”張清和說。

近5年，依托這張協作網和國際高頻雷達等數據，科研人員在“太空臺風”研究方面持續取得新成果，構建起覆蓋超過兩個太陽活動周（共22年）的全球太空臺風事件數據庫。

“基于現有成果，我們還在進一步研究太空臺風與太陽風參數、地磁條件的精細關聯，分析南北半球太空臺風不對稱性的成因，并利用子午工程的長期數據庫開發太空臺風預報模型，提升對衛星安全、導航定位的保障能力，為應對全球性空間天氣災害提供中國方案。”張清和說。

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成為國家空間天氣基礎研究基地

2025年3月，子午工程二期通過國家驗收。子午工程從一期15個臺站、87臺套設備，擴展至31個臺站、282臺套設備。一張“觀天巨網”開啟常態化運行。

“中國科學院‘基礎研究十條’強調要依托國家重大科技基礎設施，建設一批基礎研究基地。對子午工程來說，282臺套設備遍布全國各地，要讓這些分散的設備聯合起來形成基礎研究基地，并非易事。”王赤說。

在中國科學院黨組的支持下，子午工程面對“形散”的特點，建立起專門的總體管理機構——子午工程中心，負責工程的綜合協調、運行和數據服務，同時還建立了以自主數據為主線、“形散而神聚”的數據治理生態。

王赤介紹，在數據制度層面，子午工程建立了覆蓋數據生產、匯交、管理、存儲和共享分發的完整數據政策與服務鏈條，將數據質量和使用率直接與運行評估掛鉤，實現了子午數據從“要我共享”到“我要共享”的轉變。在組織管理上，子午工程實現了總體管理、專業技術、高效運行、科學應用“四線并舉”的矩陣模式。

不僅如此，按照“基礎研究十條”關于“結合國家重點實驗室體系重組，重塑基礎研究國家隊”的要求，中國科學院針對國內空間天氣基礎研究力量分散的問題，依托空間中心，聯合中國科學院國家天文臺、北京大學和哈爾濱工業大學（深圳），新建了太陽活動與空間天氣全國重點實驗室，重點解決國家空間天氣需求背后的關鍵科學和應用問題。

如今，子午工程不僅是國際上綜合實力最強的空間環境地基綜合監測網絡，也成為國家空間天氣基礎研究的重要基地，高質量原創性基礎研究成果持續產出。

僅過去一年，科研團隊基于子午工程與500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”聯合觀測數據，獲得月球南極高分辨率雷達圖像，為未來月球基地選址提供科學依據；在國際上首次清晰刻畫特大地磁暴的完整因果鏈條；首次將空間天氣觀測從衛星“快照”模式升級為地面“實時影像”模式；構建中國區域自主高精度電離層預報模式，為太陽活動高年期間北斗導航定位精度的提升提供有力支撐……

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“固本、賦能、拓圈”

面向未來，王赤用6個字概括子午工程的發展方向：固本、賦能、拓圈。“未來，子午工程將繼續深化建制化研究，以人才夯實根基、以人工智能（AI）釋放潛能、以全球網絡拓展疆域。”

固本，是通過組建專職運行師隊伍、首席科學家團組，夯實建制化基礎研究的根基，持續強化重大科學問題牽引，主動服務國家重大需求。

王赤介紹，2026年3月，子午工程二期通過國家驗收一周年之際，空間中心召開子午工程高質量運行與發展年會，全面落實運行領導小組決議，加快實現從建設期到運行期的轉型：技術線組建專職運行師隊伍，確保設施持續產出有重要國際影響力的自主數據；科學線完善以首席科學家團組為核心的基礎研究和應用服務力量，聚焦子午工程的科學目標和年度科學專題開展建制化攻關，面向國家重大任務和太空經濟新業態拓展應用服務深度與廣度。

賦能，是抓住AI驅動的科學研究（AI for Science）機遇，深入挖掘子午工程海量歷史數據溢出價值，以AI驅動空間天氣大模型，繼續保持我國在空間環境地基監測領域的國際地位。

王赤介紹，依托子午工程積累的海量科學數據寶藏，空間中心建立基于典型數據的AI-Ready空間天氣因果鏈數據集和AI驅動的空間天氣大模型，打造基于AI的協同觀測與研究應用支撐平臺，開展數智驅動的電波環境應用研究示范。

與此同時，他們還選取大型監測設備作為AI賦能的首批應用場景。以四川稻城圓環陣太陽射電成像望遠鏡為例，研究人員基于中國科學院磐石大模型，加快建立射電科研智能體和射電暴智能預報模型，推動太陽射電研究實現從“人工+經驗驅動”向“模型+自動化驅動”的范式轉變。

拓圈，是以建制化奠定的強大基礎為依托，以開放共享的姿態，邀請世界各國共同應對空間天氣災害的挑戰。

“日地空間環境的監測與研究，從來不是一個國家能夠獨立完成的事業。”王赤說，太陽活動對地球空間環境的影響是全球性的，需要全世界科學家攜手應對。

如今，在距地面100公里以外的廣袤空間，太陽風暴仍在肆虐。但王赤等中國科學家堅信，依托子午工程這張“觀天巨網”，有了建制化科研的聚力攻關，人類應對太空“風雨雷電”、守護地球家園的夢想，必將一步步成為現實。

來源：《中國科學報》 (2026-05-21 第1版 要聞）

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