編者按：本周的4月24日是第四個“中國航天日”，今年“中國航天日”的主題是“逐夢航天 合作共贏”。我們與中國科學院國家空間科學中心聯合開設“Calling太空”科普專欄，探索浩瀚空天的奧秘，為大家講述有趣的故事，介紹一些與空間科學和航天相關的知識。

“子午工程”是我國空間科學領域第一個國家重大科技基礎設施項目，這一項目將我國境內交叉的15個綜合性觀測臺站的數據相結合，連續監測我國上空的空間環境要素，并通過國際合作，發展成國際子午圈的地面觀測計劃，具有非常大的科學意義和價值。具體來說，子午工程利用北起漠河、經北京、武漢，南至海南并延伸到南極中山站的沿東經120°子午線附近，以及東起上海、經武漢、成都，西至拉薩的沿北緯30°緯度線附近，現有的總計15個監測臺站，建成一個以鏈為主、鏈網結合的，運用地磁(電)、無線電、光學和探空火箭等多種手段，連續監測地球表面20～30km以上到幾百公里的中高層大氣、電離層和磁層，以及十幾個地球半徑以外的行星際空間環境中的地磁場、電場、中高層大氣的風場、密度、溫度和成分，電離層、磁層和行星際空間中的有關參數，聯合運作的大型空間環境地基監測系統。

中國科學院國家空間科學中心的子午工程數據中心網絡匯集了子午工程所屬臺站監測儀器采集的數據，并對其進行處理、存儲、管理，提供數據分發、共享等數據服務，是子午工程空間天氣數據的交換和資源共享的平臺。子午工程官方網站為：https://data.meridianproject.ac.cn/

子午工程臺站和儀器(來源：子午工程官網，https://data.meridianproject.ac.cn/about-us/)

今天，我們就來簡單講講子午工程的空間探測儀器的探測對象和基本原理，也算對我們的子午工程進行一個宣傳。

(1)地磁觀測

地磁觀測主要用到磁力儀和電場儀。

磁力儀是測量磁場強度和方向的儀器的統稱。我們子午工程用到的也是科研上最常用的磁通門磁力儀，這是一種利用被測磁場中高導磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其感性強度與磁場的非線性關系來探測磁場的儀器。這種傳感器可以對弱磁場進行測量，體積小、重量輕、功耗低，應用非常廣泛。

電場儀將金屬片的感應電荷轉換為和電場成正比的電壓量。子午工程的電場儀包括大氣電場儀和地電場儀。地電場儀用來觀測地表地電場強度及其時空變化規律，而大氣電場儀利用導體在電場中產生感應電荷的原理，測量地面大氣電場的變化。

(2)光學觀測

光學觀測主要有光學干涉儀、激光雷達、極光光譜儀和全天空氣輝成像儀。

光學干涉儀是利用波的疊加性來獲取波的相位信息，可以利用干涉原理獲得大氣溫度、風速等信息。

激光雷達自然就是向高空發射特定的激光了，對回波信息進行分析，例如后向散射系數、消光系數、譜線等，可以獲得氣溶膠、大氣成分、溫度、大氣風場、金屬層密度等信息。

子午工程北京激光雷達發射的雙波長激光光束(來源：空間中心，http://www.nssc.cas.cn/xwdt2015/kydt2015/kydt/201001/t20100106_2722519.html)

光譜是復色光經過色散系統(如棱鏡、光柵)分光后，被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案，而極光光譜儀是對極光進行分析的。

氣輝是大氣某些成分受太陽光照射后，在光化學過程中所放射的微弱光輝。全天空氣輝成像儀就對這微弱的氣輝進行成像，可以提取大氣波動等信息。

子午工程北京氣輝成像儀(來源：空間中心，http://www.nssc.cas.cn/xwzx/zhxw/201004/t20100409_2816995.html)

(3)火箭探測

火箭探測包括氣象火箭和探空火箭，都是把探測大氣溫度、密度、氣壓等氣象要素、以及電子密度、電場等物理數據的儀器通過火箭帶到高空實地探測，在去除干擾后探測結果更加可靠，但儀器一般是一次性的。

2016年空間中心在海南發射“鯤鵬-1B”探空火箭(來源：空間中心，http://www.nssc.cas.cn/xwdt2015/kjkxwx2015/yjjz2015/201605/t20160503_4594852.html)

(4)無線電觀測

這種觀測的儀器種類比較多，都利用到無線電波在高層大氣中傳播的特點。

儀器主要包括GPS-TEC監測儀、MST雷達、電離層GPS-TEC閃爍監測儀、電離層高頻多普勒、非相干散射雷達、高頻相干散射雷達、流星雷達、閃爍體望遠鏡、甚高頻相干散射雷達、電離層測高儀、行星際閃爍監測儀和宇宙線超中子堆。

簡單的講：

各種GPS相關的設備利用了高頻無線電波穿透大氣、特別是含有等離子體的電離層的過程中GPS信號的變化，通過對這些變化進行反演得到電離層電子含量、分布、擾動等信息；

各種雷達、多普勒、測高儀利用了中性大氣或電離層等離子體對信號的反射、散射等過程，對回波信號進行分析獲得高空大氣物理參量和擾動的信息；

子午工程海南站的無線觀測天線和自動化設備等(來源：空間中心，http://www.nssc.cas.cn/xwzx/zhxw/200807/t20080711_2305216.html)

行星際閃爍監測儀利用的是地面儀器觀測天空中的射電源(離我們很遠的星體)發射的電磁波被太陽風介質所散射而形成的擾動(閃爍)，由此推算太陽風速度等參數；

閃爍體望遠鏡和宇宙線超中子堆觀測的是宇宙射線的強度，宇宙射線是來自外太空的高能粒子，它會與大氣發生相互作用，產生大量的次級宇宙粒子。地面設備觀測到的就是這些次級粒子的計數(或通量)。

來源：中國科學院國家空間科學中心

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的地表离太空有多远_我国的子午工程都有哪些空间探测仪器？丨Calling太空的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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