草原天眼——明安图观测基地

　　前身大事记

　　1958年

　　海南岛中苏日环食联合观测之后，苏方将两台厘米波太阳射电望远镜赠与刚刚成立的北京天文台，安装在北京沙河站（1960年中苏关系破裂，该望远镜被苏联收回），从此开启了我国射电天文学研究的历史。

　　1959年

　　北京天文台与电子所合作组建射电天文组，王绶琯先生任组长。

　　1961年

　　傅其骏（图1左一）担任厘米波小组的组长，该小组的主要研究方向即为太阳射电天文学。

　　1964年

　　北京天文台研制成功了国内第一台3.2厘米波段的太阳射电望远镜。

图1. 1964年我国研制的第一台太阳射电望远镜（图源：傅其骏提供）

　　1970年

　　为满足我国第一颗人造地球卫星发射的太阳活动预报需求，研制了太阳10.7厘米波段射电望远镜系统，该系统一直运行至今，已经连续工作了4个太阳活动周。

　　1980年

　　在密云站建成了天线直径为9米、频率为460MHz的4×16太阳射电复合干涉仪阵列。

　　1994年

　　傅其骏研究员负责的太阳射电宽带动态频谱仪项目开始启动，分5个频段分别安装在北京沙河站（1.1-2.06GHz、2.6-3.8GHz、5.2-7.6GHz）（图2）、紫金山天文台（4.50-7.50GHz）和云南天文台（0.68-1.50GHz）。

　　1999年

　　沙河站观测设备全部迁至怀柔站，至今怀柔观测站仍运行着太阳射电宽带动态频谱仪和太阳10.7厘米波段射电望远镜。同年，中国科学院国家天文台实施创新工程，成立太阳射电研究团组，颜毅华研究员担任首席科学家。

图2. 在怀柔太阳观测基地运行的太阳射电宽带动态频谱仪和10.7厘米（2.84GHz）波段射电望远镜（图源：谭程明摄）

　　草原天眼，开启追日梦想

　　2008年，新一代厘米-分米波射电日像仪（现名为明安图射电频谱日像仪，英文简称MUSER）研制项目在内蒙古正镶白旗明安图镇举行奠基仪式。这里位于锡林郭勒草原的西南部，距离北京400多公里，地势平坦，四周丘陵环绕，形成天然的无线电屏障，是开展射电天文观测的极佳场所。

　　2009年，新一代厘米-分米波射电日像仪项目启动，从此明安图太阳射电频谱日像仪扎根草原，开始了追日之旅。明安图射电频谱日像仪共有100面天线，以螺旋状结构排列在方圆10平方公里的三条旋臂上，分为低频阵列（40面4.5米天线）和高频阵列（60面2米天线）。采用综合孔径技术通过相干成像方式得到太阳射电源在不同频段（对应于光球以上的不同高度）上高分辨亮度分布。2010年明安图观测站成立。

　　2016年明安图射电频谱日像仪通过验收，正式进入观测阶段。100面天线日出而作，日落而归，像向日葵一样，追随太阳，捕捉来自太阳的射电信号，为科学家们研究太阳提供新的观测窗口。同年，太阳射电研究团组和明安图观测站整合为明安图观测基地。

图3. 明安图太阳射电频谱日像仪远景（图源：颜毅华摄）

图4.明安图观测基地太阳射电频谱日像仪中心区天线阵列（图源：颜毅华摄）

　　这里还拥有新建的明安图甚低频数字射电试验阵（ULTRA-P）和甚低频射电频谱分析仪（LoFRE），工作频率为1-70MHz，由倒V型天线组成，开展射电巡天和成像观测、以及系内行星的低频射电观测，并与嫦娥四号中继星（甚）低频探测器进行地-月联合观测实验。

图5. 甚低频数字射电试验阵中心区（左）和甚低频射电频谱分析仪（右）（图源：陈林杰摄）

　　另外，这里还拥有一个口径3米的三频段太阳射电望远镜（工作频率分别为2801、4542、9084MHz），可用于太阳活动预报和太阳风暴事件的实时警报。

图6. 三频段太阳射电望远镜（图源：谭程明摄）

　　永不停歇的追日脚步

　　明安图观测基地目前还在建设国家子午工程二期太阳-行星际监测链分系统的超宽频带射电频谱仪、米波十米波射电日像仪和行星际闪烁望远镜。将来明安图观测基地将拥有多个探测设备的联合观测，将获得从太阳表面以上到近地空间的广阔范围内的射电图像和频谱，对太阳爆发活动产生的行星际扰动源（CME、激波、非热粒子和太阳风等）的触发机制、初发过程、加速机制、传播规律，以及对对近地空间的相互作用和演化作用进行前所未有的细致研究，为空间天气学研究并保障行星际空间安全提供至关重要的依据。

图7. 子午工程二期监测布局（图源：王威提供）

　　明安图观测基地将发展成为一个国际上独一无二的集太阳物理、空间物理、空间天气学为一体的高水平综合性太阳射电观测研究中心，并成为保障我国近地空间安全的重要基础性设施。

　　作者简介：黄静，中国科学院国家天文台明安图观测基地副研究员，主要从事太阳射电物理研究、太阳射电频谱日像仪数据分析和研究。

　　文稿编辑：赵宇豪