“千眼天珠”，观天逐日的国之重器

颜士州

2023年9月27日，我国空间环境地基综合监测网标志性设备之一——圆环阵太阳射电成像望远镜正式建成，它是目前全球规模最大的综合孔径射电望远镜。

圆环阵建在海拔3820米的四川省甘孜州稻城县噶通镇，它由313部直径6米的抛物面天线构成，天线均匀分布在直径为1千米的圆环上，因而被当地居民称为“千眼天珠”。

监测太阳，守卫地球

我们知道，太阳是距离地球最近的恒星，它给居住在地球上的人类带来光和热，太阳的活动与地球息息相关。太阳一旦猛烈活动，将会导致电网大面积损毁，卫星、雷达性能及导航精度都受到影响，高铁短波通信中断甚至无法运行。如果太阳打一个“喷嚏”，地球也很有可能“感冒”。

要想了解太阳对地球的影响到底有多大，就要对太阳以及它的能量传播路径进行高质量监测，圆环阵由此应运而生。有了它，就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，这对于研究太阳活动的规律以及预测太阳活动对地球的影响具有很大的作用。

朵朵“葵花”向太阳

圆环阵是由313部天线有序排列而围成的一个大圆环。每一根天线就像一只眼睛，从太空中捕捉着太阳的射电信号。将这些天线巧妙地组合在一起，就形成了一个面積庞大的圆环状的阵列，直径6米的抛物线天线均匀分布在直径为1千米的圆环上，圆环正中央矗立着一座高达100米的中心定标塔。

每天清晨，当太阳冉冉升起时，太阳光芒照亮了“千眼天珠”的每一根天线，圆形阵立即开始工作，所有天线一起对准中心定标塔对焦校准，捕捉太阳的射电信号。这些信号再通过复杂的处理，开始转化为一组组数据，我们就能知道太阳的能量及活动情况了。当太阳升高后，它们会如同“向日葵”一样对准太阳，并跟随着太阳转动，可以连续稳定地进行高质量的监测，为科学家提供更多关于太阳的信息。太阳落山后，圆环阵又开始进行射电天文观测，这些“眼睛”可观测银河系深处的脉冲星信号，这些信号通过处理，可形成一幅非常清晰的脉冲星图像。

这种高分辨率成像技术完全能够捕捉太阳的细微变换，与传统的观测方法相比，它具有更高的灵敏度和更广的频率覆盖范围。

与现实环境较劲

设计圆环阵的目的是便于更好地观测，那么如何科学观测呢？313部天线和626条接收链路能同时工作吗？如何让它们的幅度和相位保持一致？

我们知道，单单一项技术并不复杂，但要保持一致并不轻松。毕竟自然环境总是在变化着，现实环境条件也无法达到绝对理想的状态，这样使得圆环阵在校准时只能根据现实环境条件进行系统校准。

圆环阵的场地那么大，它并非在平坦的平原上，最高处跟最低处地势相差有30米，如此大的落差导致了中心塔无法建在标准的中心位置。其次，恶劣的大风天气时有发生，也会导致中心塔不停地晃动，这样连接在圆环阵各天线和中心塔之间的电缆线就会长短不一……科研人员都要根现场实际情况进行安装校正。通过不断地调试，圆环阵每天能够监测太阳达8个小时，具备10个太阳半径的连续稳定射电成像视角与频谱观测能力。

当然，这只是开始阶段，后期圆环阵还要与贵州大山里的500米口径球面射电望远镜“中国天眼”等国家重大科技基础设施开展联合观测。这样，我国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。