【院士开讲】

　　作者：王赤（子午工程总指挥、中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任）

　　空间环境是继陆地、海洋、大气之后，与人类生存发展息息相关的“第四环境”。在这片无形疆域中，从探索未知、保障安全，到赋能经济，都必须拥有一张自主可控的“观天巨网”。2025年，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）全面建成。运行一年来，子午工程在太阳风暴起源、地球空间环境区域特征和响应等科学前沿取得了系列原创成果，有力保障了载人航天等国家重大任务，并成功发起国际子午圈大科学计划，为“十五五”时期加快实现空间天气领域的高水平科技自立自强创设了高起点。

　　全球规模最大的圆环阵太阳射电成像望远镜

　　中国科学院国家空间科学中心供图

　　1.从中国观天网到“国际子午圈”

　　空间环境监测已成为当代社会发展和安全保障的迫切需求。1957年太空时代开启以来，空间成为科学研究向“四极”（极宏观、极微观、极端条件、极综合交叉）挺进的天然实验室。地球空间更是航天、通信、导航等高技术活动，以及空间开发利用的主要区域，是与人类生存和发展息息相关的“第四环境”。

　　受太阳活动影响，地球空间环境会产生突发、频繁的剧烈变化，甚至引发非传统的自然灾害，称之为空间天气。灾害性空间天气严重威胁太空资产安全、影响电网等重大基础设施运行。开启星际探测新征程，科学探索和应用需求的驱动使得空间环境监测愈来愈像天气预报一样不可或缺。我国对发展自主可控的空间环境能力高度重视，要求合理开发、利用空间资源，保护空间环境，推动航天事业造福全人类。子午工程正是积极回应这一国家战略需求的大国重器。

　　子午工程命名寓意深远——子午二字，既蕴含中国古代的天文和地理观，也承载当代科技工作者的科技强国梦想。子既代表正北方，同时也指一天中的午夜；午则代表正南方和正午时分。子午线用于指代连接地球南北两极的经线，地球的磁力线大致与经线平行，空间天气事件一般都沿磁力线从极区高纬向中低纬传播和演化。子午工程的构想，始于上世纪90年代魏奉思院士、王水院士、肖佐教授等老一辈空间科学家的科学原创。历经三十余年，凝聚多部委、十余家单位、近千名科技工作者坚持全国一盘棋协同攻关，终将子午工程由梦想变为现实。子午工程这一网络式大科学工程巧妙利用地球自转，通过沿子午线布局的台站，对空间环境进行全天候扫描观测，堪称给地球空间环境做CT。

　　我国领跑世界空间环境地基综合监测——子午工程历经两期建设，形成了沿东经100°+120°，北纬40°+30°两纵两横式布局的31个台站、282台套监测设备的日地空间综合监测体系，其“一链、三网、四聚焦”的创新架构，具备对日地空间进行端对端的连续监测和对地球空间环境的多圈层立体探测能力，有望引领太阳活动—日地传输—对地影响的全过程研究。2012年，子午工程一期建成，实现了我国地基空间环境监测“从无到有”的跨越发展。2025年，子午工程二期通过国家验收，成为当今国际上覆盖范围最广、监测要素最全、综合能力最强的空间环境地基综合监测网，实现了“从有到强”的又一次跨越。

　　子午工程的自主创新是高水平科技自立自强的新时代样本——子午工程二期的关键技术和设备的国产化率达90%，多项大型监测设施性能领先全球。其中包括全球规模最大的圆环阵太阳射电成像望远镜、信号灵敏度比同类设备高100～200倍的国际首台全季节观测阵列式大口径激光雷达、全球探测能力最强的三站式非相干散射雷达、太阳风三维结构反演能力国际领先的我国首台行星际闪烁监测望远镜等。这些核心设备为科研人员在子午工程运行期间持续取得原创突破奠定了坚实的物质技术基础。

　　基于子午工程的成功实践，我国于2025年6月与国际合作伙伴共同发起国际子午圈大科学计划。该计划以东经120°+西经60°子午圈为主线，旨在构建环绕地球的完整地基监测链，并增设东经30°欧非链，有效填补了非洲监测空白。目前，已与全球50余家国际机构达成合作意向。这个大科学计划将大幅提升我国在国际空间科学领域的影响力，更为应对全球性的空间天气挑战贡献中国方案。

　　行星际闪烁监测望远镜 新华社发

　　2.取得一系列空间环境重大成果

　　毋庸讳言，历经“从无到有”到“从有到强”，子午工程的建设充满挑战与风险。科研团队秉持“边建设、边运行、边产出”的理念，子午工程如今已跨入多出成果、出好成果的快速发展阶段，成果数量与质量显著提升。科研团队利用子午工程监测数据发现并命名了“太空台风”现象，2021年入选《自然》研究亮点。2024年团队进一步分析了“太空台风”在地球南半球的发生规律，成功入选美国地球物理学会会刊的研究亮点。2025年，基于子午工程监测数据在国内外权威学术期刊发表论文147篇，较2024年增长46%，封面文章、亮点成果数量均超过两位数。

　　一系列原创发现从这里诞生：首次发现并命名了一种新型太阳射电暴频谱精细结构“珠状条链”，为日冕参数诊断提供了新方法，入选《中国科学》研究亮点。首次清晰刻画了2024年5月特大地磁暴期间从磁层能量注入、热层成分变化到电离层极端响应的完整因果链条，为理解极端空间天气事件下的电离层物理机制提供了关键观测证据，为空间天气模型优化提供了关键约束，相关成果发表于《国家科学评论》。以自主研制的高性能钙离子激光雷达为核心，在漠河、海南构建多设备协同观测网络，在电离层金属离子示踪与动力学研究领域取得系列突破性原创发现，被国际同行引用于相关输运模型及不规则体生成机制验证。双子极光雷达网实现覆盖北纬40°~80°往北纵深超4000公里，东西跨度超10000公里的亚洲中高纬度电离层环境的连续监测，深刻揭示了地球中纬度电离层扰动的关键机制。

　　这些成果，聚焦子午工程的三大科学目标——监测日地传输过程、揭示区域环境特征、研究圈层耦合机制，彰显了我国科研团队勇闯无人区的科研自信与原创能力。

　　北京怀柔的子午工程综合信息与运控中心 新华社发

　　3.强力支撑航空航天、教育和经济发展

　　子午工程的效益还直接体现在对国家重大任务和经济社会发展的强力支撑上。

　　在航天安全保障方面，依托子午工程等的自主监测数据，构建了提前1天~7天的电离层预报模式，为太阳活动高年期间，提升北斗导航定位精度给予了有力支撑，确保2025年4月~12月连续多次太空发射任务“零失误”圆满成功。在深空探测领域，基于三站式非相干散射雷达和“中国天眼”等开展的地月空间联合探测，成功获得月球南极地区圆极化比雷达回波图像，并结合多源数据估算出月球南极地区水冰含量上限及其潜在分布，为我国探月工程四期月球南极探测和未来载人登月任务提供了重要的科学依据。

　　子午工程的效益正向更广阔的经济社会领域延伸。它不仅是顶尖的科研设施，也是一体推进教育科技人才发展的国家级平台，为高校提供了离科学最近、与大师同台的教学基地。子午工程的综合监测台站、大型监测设备成为高校本科、研究生教学的“田野课堂”和选题宝藏，是支撑星际航行学院、未来技术学院等教育部新工科建设的国家级跨学科育人基地。子午工程积累的海量数据，正成为驱动人工智能变革空间科学研究范式的关键引擎与最佳试验场。国际子午圈大科学计划是海外人才回流的“吸金石”，为优秀人才培养和引进提供了平台。子午工程的科普与产业带动价值日益凸显，将继续助力所在省市科技基础能力的提升。

　　随着地磁北极的漂移，我国的地磁纬度越来越高，至下一个太阳活动周峰年，即2036年前后，北极光将不再是北极圈的限定款浪漫。那时，不仅在漠河，在新疆、内蒙古乃至北京郊区等更多地方将更容易看到极光。子午工程的监测预报能力，正在切实助力各地发掘、培育包括“中纬度极光旅游”等在内的新业态，让越来越多的人有机会“观天”“追光”。围绕子午工程的明星旗舰设备和特色观测阵地，四川、内蒙古等的有关地市正在规划科研、科普与研学深度融合的示范区和文旅新增长极，为当地经济发展注入实实在在的新动能。

　　中国科学院国家空间科学中心供图

　　4.以空间科技驱动未来发展

　　2025年3月，子午工程二期通过国家验收，高效运行一年来，科研团队以坚实的创新成果与不断提升的科技实力，为加快抢占空间科技制高点作出了标志性贡献。

　　子午工程二期验收一周年，正值“十五五”征程开启之际。展望未来，子午工程长达15年的科学寿命将覆盖第25、26太阳活动周，国际子午圈大科学计划也将持续拓展。我们清醒地认识到，子午工程的运营仍有巨大的提质增效空间。作为国家重大科技基础设施，它肩负的不仅是持续产出高水平科学数据与成果的科研使命，更承载着将空间科技突破转化为驱动高质量发展、服务人类命运共同体的时代重任——这正是大国重器在新时代的核心担当。

　　【链接】

　　子午工程是中国空间科学领域首个国家重大科技基础设施，一期工程2008年开工建设，2012年正式运行，沿东经120°、北纬30°，建成一纵一横、15个综合性台站、87台套监测设备。在了解我国120°子午链近地空间环境特征、空间天气扰动传播和演化等方面取得了系列原创成果。

　　子午工程二期2019年开工建设，新增16个台站、58个观测点、195台套监测设备，与一期工程协同，沿东经100°、北纬40°形成覆盖全国的两纵两横“井”字形地基空间环境综合监测网，覆盖范围更广、探测高度更高、监测能力更强。

　　(光明日报记者崔兴毅整理)

　　《光明日报》（2026年03月19日 16版）