国际口径最大！三亚非相干散射雷达给太空做“超级CT”

陈小将

近日，由16个观测台站、58个观测点组成的子午工程二期初步建成，将与此前建成的子午工程一期一起，建成世界最大空间环境地基监测网。

捕捉监测几百到上千公里外的太空中微小电子的“一举一动”，就好比是要用肉眼去观察几百公里外的一根蜡烛。这个过程中，由中国电科14所和中科院地球所共同研制的三亚非相干散射雷达就像是超大“显微镜”，可以对微弱的散射信号进行分析放大。
作为目前国际上口径最大、功率最高的相控阵非相干散射雷达，三亚非相干散射雷达布满数千个精密组件，通过它们可以发射和接收信号，得到电离层的参数。
“高度越高，电离层中电子的密度就越稀薄和难以探测，电离层反射接收的信号更是微弱，这对雷达接收信号的灵敏度、波形设计、算法都提出了很高的要求。”该雷达技术负责人表示，在没有可借鉴经验基础上，研制团队经过数百次建模仿真、各个模块逐项分析后，提出了经济高效的研制方案，将电离层探测高度提升到了上千公里，并能捕捉像等离子体这种更加细微的粒子的变化，探测精度和灵敏度达到国际领先水平。
投入运行以来，三亚非相干散射雷达首次观测到高时空分辨率的电离层等离子体空洞剖面结构，为开展相关物理研究奠定了坚实的基础。此外，作为高功率雷达，三亚非相干散射雷达还是其他射电天文设备的理想信号源，目前已携手中国“天眼”FAST以及四川稻城圆环阵太阳成像射电望远镜开展联合观测，并初步取得一批成果。
据悉，除了有发射、接受功能的三亚主站，我国在海南岛西北的儋州和东北的文昌还有两个接收站，三者形成了“一发三收”的非相干散射雷达系统，像一台面向太空的“超级CT”，能同时得到三个CT切面，更好地监测整个空间环境的立体状态。