川观解读丨“千眼天珠”：擦亮镜头“拍了拍”太阳
四川在线记者徐浩煊吴聃文露敏摄影报道
航班从稻城亚丁机场起飞，右侧舷窗外的地面上藏着一个小圆点，因为造型特殊，当地人称之为“千眼天珠”。
小圆点其实并不“小”，在甘孜州稻城县的群山怀抱间，313台直径6米的天线，均匀地分布在直径1公里的圆环上，面积足足有140个标准足球场大。
它的名字叫圆环阵太阳射电成像望远镜(简称“圆环阵”)，是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。主要任务是每天“盯”着太阳看，监测太阳“打喷嚏”。9月27日顺利通过工艺测试，标志着其正式建成。
独一无二的圆环阵
作为离地球最近的恒星，太阳为我们带来了光和热。但太阳不是一成不变的，黑子、耀斑、日冕物质抛射等太阳活动此起彼伏，这也是地球空间天气事件的源头。
要是太阳打了个“喷嚏”，包括地球在内的各大行星就得“感冒”。
“别小看这个‘喷嚏’，强烈的太阳爆发释放出的能量，相当于100亿颗百万吨级核弹。”圆环阵负责人、中国科学院国家空间科学中心研究员阎敬业告诉记者，一旦能量冲向地球，会对空间和地面的高技术系统造成严重影响。
据统计，大约一半的航天器故障与空间天气有关，通信和导航设施会因此失效。
“千眼天珠”的作用就在于此，像一部“射电相机”，对着太阳拍照，给科学家们播报“空间天气预报”。
不过，虽然全球监测太阳“打喷嚏”的设备不少，也有Y字形、螺旋形等多种形状，但做成圆环阵的仅此一个。
“太阳的细节非常丰富，我们需要有一个非常密集‘相机’，才能减少‘拍照’时遗失的细节，才有可能实现高质量的成像。”圆环阵副主任设计师、中国科学院国家空间科学中心副研究员武林告诉记者，由于太阳的射电特征快速变化，只有更大口径的镜头拍下更广的照片，才能更好地分析太阳活动。
但对于射电望远镜，很难做大单个镜头口径。因此，通过定标的方法，让每一个“小镜头”的幅度和相位保持一致，加之后期的信号处理，等效成单口径106米望远镜，圆环阵计划应运而生。
作为全球唯一的圆环阵，“千眼天珠”一圈313部天线，均匀分布在直径为1公里的圆环上，一经建成，规模即成全球最大。
圆环阵也要常“对焦”
光学相机使用前，只有对上焦，才能拍摄出清晰的照片。与光学相机一样，圆环阵使用前也要先校准。
位于圆环阵中心的定标塔，就扮演着这样的角色。每天清晨，定标塔都会向313部天线发出信号，像光学相机的对焦环，对它们进行一致性控制。一部部天线将“脑袋”对准太阳，实现超大孔径的等效。
不过，“对焦环”的建设并非易事。“理想中定标塔的位置是在圆心，但实际建设中还是偏了几厘米。”
武林告诉记者，圆环阵本身是个斜坡，有着将近30米的高度差，加上高原地区常见的大风天气，100米高的“对焦环”也会随之晃动，如何对天线精准定位，更像是个“手艺活”。
为了保证质量和工期，圆环阵采取了“三步走”的研制方案，即2单元技术摸底、16单元成像实验和313单元系统建设。
“我们很有自信，圆环阵建成16个单元时，观测效果就已经超过国外的同类型设备。”武林告诉记者。
开启一场星际“联手”
“我们已经观测到一次非常典型的II型太阳射电爆发。”武林透露，这次太阳活动的数据，正联合山东大学团队分析数据。
2022年3月起，16单元成像实验系统，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。
一年后，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。
2023年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也得到初步验证，正式开启科学试观测。
在阎敬业的规划中，只需要白天观测太阳活动的圆环阵，在太阳“下班”后，还将与子午工程的其它监测设备开启星际“联手”，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。
“监测太阳每天只需要8小时，除此之外的时间，圆环阵还能与“中国天眼”、“中国复眼”雷达阵列、三亚非相干散射雷达等大科学装置联合观测，更好地发挥国家重大科技基础设施的效能。”阎敬业告诉记者。
当然，这种“联手”也不只在山上。9月28日，为满足国家在空间天气、射电天文等领域的重大需求，保障圆环阵的运行维护与发展，中国科学院国家空间科学中心依托中国科学院成都分院，在成都正式成立射频科学与技术中心，又称“π中心”。
据了解，“π中心”将保障圆环阵的可靠运行和科学产出，开展射频科学与技术的研究、实验及科技成果转化，成为空间天气、射电天文等领域的科学研究中心、学术交流中心、技术开发中心以及人才培养的中心。