太阳|中国“草原天眼”助世界“看清”太阳太阳|草原|中国|

太阳作为离我们最近的恒星，一直是天文研究的重要对象。自20世纪90年代以来，美国、欧盟、俄罗斯等先后启动了各自的太阳及空间天气监测与研究计划。在内蒙古自治区锡林郭勒盟正镶白旗草原深处，也有一双中国的“眼睛”在“看”太阳，这就是明安图射电频谱日像仪(英文简称MUSER)。
MUSER是国际太阳射电物理研究领域的领先设备，为耀斑和日冕物质抛射等太阳活动研究提供了新的观测手段，被称为“草原天眼”。“草原天眼”张目对日、明察秋毫，将极大促进太阳物理和空间天气科学的发展，助世界“看”清太阳。
张目对日、明察秋毫——中国科学院国家天文台明安图观测基地的射电频谱日像仪天线（连振摄）

100面天线给太阳“做CT”
明安图镇的草原深处，在一圈马蹄状环形山丘包围之下的碧绿草地上，有序排列着100面白色的抛物面天线。从空中俯瞰，一个具有3条旋臂的螺旋状天线阵跃然“草”上。这个占地10平方公里的天线阵列就是“草原天眼”——明安图射电频谱日像仪。
MUSER于2008年开工建设，2013年开始进行一系列太阳射电观测。走进明安图观测基地的大院，一块刻有“永随阳光，造福人类”红色字样的古老片麻岩十分醒目。国际天文学联合会太阳与日球分会顾问、中国科学院太阳活动重点实验室主任、明安图观测基地首席科学家颜毅华说，这八个字是基地建设之初，诺贝尔物理学奖获得者李政道先生题写的，形象地揭示了太阳射电观测研究的意义。
“太阳活动会影响空间环境，造成空间灾害性天气，要了解这些空间灾害性天气，就要对太阳活动进行很好地观测。”颜毅华说。20世纪90年代以来，美国率先启动了国家空间天气研究计划，欧盟、俄罗斯、日本、印度、加拿大等也先后启动了各自的太阳及空间天气监测与研究计划。
太阳剧烈活动研究是国际太阳物理的重要方向，也是我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》在学科发展和科学前沿中部署的主要研究领域之一。MUSER作为“新一代厘米-分米波射电日像仪”，属于国家重大科研装备研制项目，它的研制成功填补了在太阳爆发能量初始释放区高分辨射电成像观测的科学空白。颜毅华说，太阳爆发活动对地球会产生很大影响，但太阳爆发在很宽的频带发生，科学家不仅要知道其发生的时间，更要知道具体位置，而“草原天眼”正是为了实现上述功能而专门研制的。
颜毅华形象地比喻说，“草原天眼”在厘米-分米波段上首次实现了类似“CT成像”的功能，即在所有参数上同时对日面进行多层次观测，对空间环境监测、太阳活动预报均有重要作用。
中国科学院国家天文台研究员谭宝林说，研究太阳活动的起源和发生发展规律，预测预报其发生和演化，不仅是一项重大的天文学课题，也对社会生活、国家安全具有重要意义。
谭宝林举例说，太阳耀斑是太阳系中最剧烈的爆发现象，一次典型的X级耀斑能够在几十分钟内，释放出相当于100亿颗百万吨TNT当量的氢弹爆炸能量总和。这些能量主要通过电磁波辐射、高能粒子发射和等离子体团抛射的方式向外传播。当它们向着地球方向传播时，将对日地空间环境产生剧烈的扰动，影响航空、航天、卫星通信、导航、网络、输电网、输油管网等高技术系统的正常运行。
2013年以来，“草原天眼”已进行了一系列太阳射电观测，提升了中国对空间天气的研究和预报能力。目前，我国正在逐步建立和完善自主运行的太阳和空间天气研究监测网络，加强从源头上监测太阳活动的能力，并在一些领域达到了国际领先水平。
“草原天眼”的卓越性能一直备受国际关注。国际同行一致认为，该设备是当前最先进的新一代太阳专用射电干涉设备。美国加利福尼亚大学伯克利分校空间科学实验室研究员休·赫德森认为，中国射电日像仪将大大拓展太阳射电探测能力。
俄罗斯科学院教授切尔诺夫表示，中国高分辨率的频谱观测为微波段太阳射电精细结构研究翻开了新的一页。
美国射电天文学家弗舒尔教授在其2015年出版的专著《看不见的宇宙：射电天文学的故事》中专门介绍了明安图射电频谱日像仪的特点，指出“世界上其他地方的太阳射电天线要么是设计用来研究爆发的频率漂移，要么是设计用来研究爆发位置，而中国的射电频谱日像仪则两者都做”。
2016年欧洲太阳射电研讨会主页显示，空基和地基射电观测的互相配合，以及“太阳轨道器”观测卫星、“帕克”太阳探测器，和新的射电装备阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(ALMA)、低频阵列射电望远镜(LOFAR)、“平方公里阵列”射电望远镜项目(SKA)和MUSER等的研制和观测，将为学术界提供激动人心的发现新科学的机会。
美国《科学》周刊评价MUSER为“一双地球的新耳朵，来聆听我们最近的恒星”。
天线阵列——中国科学院国家天文台明安图观测基地的射电频谱日像仪天线（连振摄）