科技日报记者 陆成宽
“国际子午圈计划将分‘两步走’，第一阶段沿东经120°和西经60°部署和运行大子午圈观测系统；第二阶段沿东经30°和西经150°建设次级子午圈，提高其经度覆盖范围。”12月15日，中科院国家空间科学中心研究员刘维宁告诉科技日报记者。
图 中国子午工程地基监测网(a)和国际子午圈计划全球监测网 (b) 由中科院国家空间科学中心提供
国际子午圈计划是我国科学家率先提出并主导的一项国际大科学计划。《中国科学-地球科学》近日专门以封面文章形式介绍了国际子午圈计划。该计划的研究对象是太阳活动引发的日地空间环境中的短时间尺度变化，即空间天气变化。
“空间天气变化会给通信、导航、航天、电力能源等人类重要设施以及全球电场波动造成重大影响与危害，对国家安全和社会经济发展构成威胁。”刘维宁说。因此，对日地空间进行探测和研究，有重要意义。
然而，“日地空间中的近地空间区域是比较特殊的一个区域，它比飞机、气球等能探测的区域高，又比科学卫星轨道高度低。可以说，近地空间是飞机、气球和科学卫星的探测盲区。地基探测设备成为能够全面研究该关键区域的不可替代的探测手段。”中科院院士、中科院国家空间科学中心主任王赤指出。
王赤进一步解释道，对这一空间区域进行全面科学观测，必须在尽可能多的站点部署多类地基科学仪器，利用现代网络及数据技术进行组网，形成一个持续、稳定、智能的全球性观测能力，从而可对从地球表面到数千公里高度的空间区域的关键要素和物理机制开展多学科观测和研究。
国际子午圈计划通过整合、部署和运行一个全球研究和监测网络，实现对日地空间的全面观测。
东经120°和西经60°主子午圈跨越东亚、澳大利亚和美洲，靠近地理和地磁两极，可实现对主要地理和地磁纬度变化的最佳覆盖，同时，还能覆盖环太平洋火山带最东和最西边缘，便于监测地震和火山灾害，其广泛的陆地覆盖也有利于地基设备的部署。
而东经30°和西经150°次级子午圈则覆盖了世界上闪电最多的区域，可以捕捉陆地—海洋对比引发的经度变化，尤其是对流层天气和雷暴活动。
刘维宁表示，该计划第一阶段将以我国子午工程为核心，联合东经120°和西经60°子午圈沿线的十余个国家或地区千余台各类仪器形成全球分布式地基探测网络，对地球空间环境进行全纬度、全天候、全要素的观测，深入研究地球空间物质和能量在太阳和地球活动双重驱动下的运动规律，研究空间天气的全球特征和演变规律，及其与全球变化的相互影响，为应对地球灾害和国家空间安全决策提供科学依据。
“这个过程中，我们首先会通过国际合作整合东经120°和西经60°子午圈上现有的观测设备或阵列，而后再增加新的大型设备，如非相干散射雷达和激光雷达。”王赤强调。
当前，我国监测日地空间环境的地基综合监测网，国家重大科技基础设施“子午工程”正在进行二期建设，该工程将成为国际子午圈计划全球观测监测网的核心组成部分，并提供先期借鉴经验。
同时，王赤透露，中科院-欧空局联合空间科学卫星任务——太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE），预计2024年发射，其观测的磁层顶曲面和国际子午圈观测的电离层曲面高度互补，二者结合将实现对太阳爆发引发地球空间环境全球性响应的全过程、全方位、全天候监测。
