子午工程（1997年中国科学院建设的工程）

立项背景

中国已有15个空间环境监测台站的分布

1995年，中国科学院、信息产业部、教育部、中国地震局、国家海洋局联合正式向国家提出建设子午工程的建议。

1997年6月，国家科技教育领导小组会议确定子午工程为国家重大科学工程。

2005—2007年，国家发展和改革委员会先后批复子午工程项目建议书、可行性研究报告和初步设计，将子午工程列入国家“十一五”重大科技基础设施项目。

2008年1月5日，子午工程正式开工建设，工程总投资1.672亿元，建设期为2008年1月——2011年1月，工期3年，整体科学寿命预计超过11年。

项目建设领导小组组长为中国科学院副院长曹健林，吴季主任担任项目建设工程经理部总经理兼项目建设领导小组办公室主任，王赤副主任担任项目建设工程经理部副总经理兼总工程师。

2021年6月23日，空间环境地基综合监测网(即“子午工程”二期)位于内蒙古的四子王旗台站正式开工建设，预计于2023年完成基本建设。^[2]

工程内容

“子午工程”沿东经120°子午线附近，利用北起漠河、经北京、武汉，南至海南并延伸到南极中山站，以及东起上海、经武汉、西至拉萨的沿北纬30°线附近现有的15个监测台站，建成一个以链为主、链网结合的，综合运用地磁（电）、无线电、光学和探空火箭等多种手段，连续监测地球表面20公里以上到几百公里的中高层大气、电离层和磁层，以及十几个地球半径以外的行星际空间环境中的地磁场、电场、中高层大气的风场、密度、温度和成分，电离层、磁层和行星际空间中的有关参数，联合运作的大型空间环境地基监测系统。^[1]

监测内容

子午工程台站主要监测设备分布图

1、地表：地磁场、电场、宇宙线强度；

2、中高层大气：风、密度、温度、成份、气溶胶、波动、太阳辐射等；

3、电离层：电子和离子的浓度、温度、运动、频高图、不均匀结构等；

4、磁层：密度；

5、行星际：太阳风等离子体速度。

技术特点

子午工程涉及了非相干散射雷达技术、高频相干雷达技术、中高层大气激光雷达技术、行星际闪烁探测技术、全天空干涉成像技术，以及通信和数据传输及处理技术等多项前沿关键技术。

子午工程在世界上是跨度最长（跨越地球纬度范围达130°）、功能最全、综合性最高的子午监测链，为世界仅有，可进行其它国家和地区难于开展的国际最前沿课题的研究。此外，它还体现了：

全球性——形成唯一可环绕地球一周的空间环境监测子午圈；

地域性——充分体现中国上空环境特性研究，为了解全球近地空间环境变化必不可缺；

综合性——综合无线电、地磁、光学、宇宙线、火箭等多种科学装置和手段进行多学科综合研究。

目标

子午工程的科学目标是了解空间环境中的灾害性空间天气的变化规律，逐步弄清中国境内东经120°子午链和北纬30°纬度线上空的空间环境的区域性特征和全球变化的关系，与中国的“双星”计划（主要观测磁层）、有关应用卫星的搭载等天基空间探测系统相结合，构成分工合作、相辅相成的关系，通过各监测系统协同工作，可以全面获取空间环境各种信息，建立相应的空间天气因果链模式，发展综合性的预报方法，为做出有重要原创性的科学成果提供监测基础。

子午工程的工程目标是建设与国际接轨、具有世界先进水平的东经120°附近空间环境地基综合监测子午链。它包括非相干散射雷达、激光雷达、全天空气辉成像仪和探空火箭等大型先进科学装置，以及空间物理学科的科学数据系统和研究与预报系统。在此基础上，通过国际合作与西经60°附近的子午链构成环绕地球一周的、完整的空间环境地基监测子午圈，来监测地球空间环境的全球变化。

子午工程的应用目标是为我国社会各类用户提供完整、连续、可靠的多学科、多空间层次的空间环境地基综合监测数据，以及有关的空间天气模式、产品和成果。积极参加国内外有关单位共同开展的空间天气预报和服务，为减少或避免空基和地基技术系统以及人类健康遭受灾害性空间天气的损伤和破坏、为提高我国空间天气预报能力和服务水平做出重要贡献。

三大系统

系统由地磁（电）分系统、无线电分系统、光学分系统和探空火箭综合监测分系统构成，用于监测中国境内东经120°子午链和北纬30°纬度线上空的空间环境。

系统由通信网络分系统和数据库分系统构成。系统以大型专用数据库为核心，以面向科学数据和事务管理的计算机系统为主体设施，利用公用或相关业务部门的专用通信网络作为信息主通道，配以连接子午工程台站到主干网的子午工程专用的子网，是一个面向用户的、可实现国际数据交换的科学支撑平台。

本系统由科学运行分系统、研究建模分系统和预报服务分系统构成。科学运行分系统包括科学运行办公室、国际合作办公室、多功能演示厅、学术活动厅；研究建模分系统包括研究与建模虚拟平台（研究平台、建模平台）和专用高性能计算平台；预报服务分系统包括民用预报服务平台等。

发射记录

子午工程首枚气象火箭

此次发射的气象火箭其运载部分为中国航天科技集团公司所属航天动力技术研究院定性产品天鹰4号A型运载火箭。其载荷临近空间大气气象探空仪是中国科学院空间科学与应用研究中心研制的海燕A型气象探空仪。这种探空仪采用了多项先进技术使探测数据的精度有了显著提高。

2011年5月7日7时，国家重大科技基础设施项目东半球空间环境地基综合监测子午链（简称“子午工程”）首枚探空火箭在中国科学院海南探空部发射场成功发射。这一试验的成功将为我国自主监测空间环境、保障空间活动安全发挥重要作用。

意义作用

子午工程的建成将使中国在空间环境的地基监测方面快速步入有重要国际影响的先进国家之列，在亚洲发挥主导（或中枢）作用几十年。中国卫星的故障40%都与空间环境有关，若故障率下降10%，效益将十分巨大；带给通信、导航、资源、气象、地震、减灾、防灾、GPS应用、电力、生态和人类健康以及国家安全等领域的长期累积效益更是难以计算的。子午工程完成后，对于充分发挥中国地域优势，获取气球和卫星都无力探测的低电离层、热层区域的环境数据，了解中国上空空间天气变化规律并进行预报，都有极其重要的科学意义和应用价值。

建设进程

2022年6月29日，四川省甘孜州稻城县境内，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），正在进行紧张的设备安装，预计2022年底完成天线安装调试工作。^[3]

2022年11月13日，全球规模最大太阳射电成像装置——子午工程二期圆环阵太阳射电成像望远镜在甘孜州稻城县主体完工，将对太阳活动进行监测，为能源、通讯等基础实施的安全运行提供预警和保障。^[4]