在四川成都举行的第二届“一带一路”科技交流大会国际大科学计划论坛上,中国科学院国家空间科学中心作为国际子午圈大科学计划(International Meridian Circle Program, IMCP)牵头单位与最新加入IMCP计划的5个国际组织、高校和研究机构签署了合作协议,标志着科学界先行发起了国际子午圈大科学计划。
国际子午圈大科学计划是全球首个聚焦地球空间环境系统性监测的国际科学工程。该计划依托中国“子午工程”一、二期奠定的世界领先地基监测能力,联合全球多国力量,旨在构建沿东经120度至西经60度子午线闭合的“日不落”空间环境立体监测网络,破解地球空间系统多圈层耦合、能量传递及灾害关联三大科学难题。
从“子午工程”到“国际子午圈”
“子午工程”作为我国空间科学领域的首个国家重大科技基础设施,已历经两期建设。子午工程二期沿东经120度和100度、北纬40度和30度构建“两横两纵”监测网,建成31个综合性台站,部署近300台套国际先进设备,形成了目前国际上跨度最大、探测参数最全、综合性最强的地基空间环境监测体系。
中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任、国际子午圈大科学计划牵头单位负责人王赤表示,“在空间天气天基(卫星)监测领域,我国尚处研究型向业务型过渡阶段。但在地基监测方面,通过子午工程一期、二期的持续投入,我们建成了国际上最强大的地基监测网,实现了‘换道超车’。”这一坚实基础,正是中国能够发起国际子午圈大科学计划的核心底气。
东经120度至西经60度的全球智慧“日不落”监测链
国际子午圈计划最关键的创新布局,是沿东经120度和西经60度构建两条全球主干监测链。王赤院士解释了其深远的科学考量,“第一,这是地球上唯一能主要在陆地实现闭环的经线圈,便于大规模部署地基观测设备;二是两地经度相差180度,时差12小时,确保总有一个区域处于白昼,能直接监测空间天气的源头——太阳活动,实现‘日不落’连续监测;三是联合沿线国家,可实现对地球空间从赤道到极区的全纬度覆盖;四是经线方向与地球磁力线走向大致重合,而空间带电粒子运动受磁力线约束,沿此布局能最有效捕捉关键物理过程。”
主链之外,计划还将在欧洲—非洲经度约30度附近构建一条增强监测链,将全球重访时间缩短至6小时。针对非洲、东南亚等监测薄弱地区,将通过国际合作填补空白。
揭秘地球空间三大核心难题
国际子午圈计划的科学目标直指地球空间系统的复杂性。王赤院士将其凝练为“认知一个系统、厘清两个影响、揭秘三大难题”。
地球空间(100公里至约6万公里高空)是人类航天活动的主要场所,也是太阳活动与地球内部活动交织作用的复杂系统,其中既有太阳活动“自上而下”的影响(如太阳爆发引发恶劣空间天气),也有地球内部活动及低层大气“自下而上”的影响(如地震、火山、台风等扰动空间环境)。
“国际子午圈计划将破解地球空间环境从微观到宏观、从秒级到月际变化的全球与区域耦合规律,揭示其多要素、多时空尺度特征,揭秘太阳剧烈活动在日地空间的传递过程及转化机制,并且探明空间天气事件与全球气候变化、重大自然灾害(地震、火山)的内在关联。”太阳活动与空间天气全国重点实验室主任、国际子午圈大科学计划科学方案工作组组长张清和表示,揭秘这三大难题,可以为人类命运共同体提供科学依据。
目前,国际子午圈大科学计划已与36个国际组织和国外科研机构签署了合作协议或确定了合作意向。该计划将至少执行11年,完成一个太阳活动周期以上的日地空间环境探测和研究,构建世界科学家广泛参与和密切合作的空间天气共同体。(“学习强国”记者魏敏)