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祖国最北端:激光雷达助力中科院漠河台站观测工作

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祖国最北端:激光雷达助力中科院漠河台站观测工作

漠河台站的科研人员在讨论流星雷达接收天线的维护情况。
新华社记者 金立旺摄

祖国最北端:激光雷达助力中科院漠河台站观测工作

在漠河县北极村雪地上,科研人员使用自主研发的地面电磁探测系统探测地下结构,在低温中调试设备。
新华社记者 金立旺摄

中科院地质与地球物理研究所漠河台站,是我国最北的空间环境野外观测台站。在这里,每天的观测数据不间断地传回1500公里外的北京。这些数据经过科学家的实时分析,可能被写进报告中、用到论文里,并向全世界共享。剧烈太阳活动对地球空间环境的影响,通常从高纬度地区向低纬度地区传递和渗透,地处最北端的漠河台站是我国本土开展空间环境观测的绝佳场所,科学家尤为看重它所采集的数据。

有研究价值的观测数据,需要长期持续的观测。隆冬2月是漠河的极寒时节,气温最低达零下40多摄氏度。记者近日走进漠河台站时,科学家和台站工作人员还在为保障数据传输紧张忙碌着。

建在北极村的观测台站,24小时不间断传输数据

北京、哈尔滨、漠河,一路向北,终于到达漠河县的尽头——我国最北的村落北极村,再往北约1公里则是漠河台站。不远处即是中俄边界,蜿蜒而过的黑龙江已是三尺冰封。皑皑白雪、朗朗晴空的映衬下,几栋红黄、红白相间的屋子分外显眼。

自1988年漠河台站启动建设以来,李来顺就在这里工作。将近30年的时间,他见证了台站从一栋简易小平房变成功能完备的观测台站的全过程。如今,他的身份是漠河台站负责人,也是台站长期值守的3个工作人员之一。

记者来到漠河台站时,李来顺正在地磁观测室工作。每周两次,上午10点到11点是雷打不动的观测时间。观测仪器固定在高约1米、直径约40厘米的矩形柱体上,记录下地球磁场的长期变化。

中科院地质与地球物理研究所空间环境探测实验室主任李国主介绍,早在1984年,老一辈科学家就筹划在漠河县建站观测地球磁场。选址北极村,看重的是这里得天独厚的空间环境监测位置。

这是因为,地球时刻受太阳活动的影响。在地球两极,磁力线是开放的,太阳活动剧烈时,来自太阳的能量和物质通过极区开放的磁力线与地球交互。这时,抛射的带电粒子流进入地球大气层就可以产生美丽的极光。这些能量可由高纬度向低纬度地区传递和渗透,在高纬度地区开展观测,能尽早感知日地空间环境事件的发生,理解日地空间环境事件的来源和机理,从而避免给人类带来破坏性的后果。

走出地磁观测室,一座30多米高的银白色天线塔与雪地相映成趣。这是用于电离层观测的测高仪发射天线,在它的附近有4根呈三角形分布的接收天线。通过垂直向上发射扫频的无线电波、接收电离层反射回波信号,科学家可以由此推断出电离层的参数信息。

电离层在离地面约60千米—1000千米的高空,但它和人们的生活息息相关。这个环绕地球的带电粒子层,对卫星通信和导航定位等有着重要的影响,科学家了解电离层变化规律,进而对紧急情况做出预警,对保障无线电通信等意义重大。

漠河台站还能监测流星。流星雷达天线阵列包含一根发射天线,以及5根呈十字叉分布的接收天线,它们零星点缀在雪地中,接收的流星回波信号实时传向后台。在监测机房,记者看到,电脑画面上呈现的不同大小和亮度的柱状结构,就是流星进入地球大气层后产生的等离子体尾迹反射无线电波造成的。根据这些观测,科学家能揭示出流星出现高度的风场、温度和密度等背景大气状态。

这里最初只有地磁观测,一年传一次数据;现在成为集合地磁、电离层和中高层大气等综合观测的野外台站,24小时不间断地传输数据。李来顺感慨:“有了国家的支持,这个边陲小站才有机会快速成长。”

台站选址远离城镇和公路,观测工作最考验耐心和细心

如今的北极村,已经是小有名气的雪乡,成为来东北旅行的热门目的地之一。时下,不少人正从全国各地来到这里,体验酷寒天气,到我国最北端“找北”。但相比日渐热闹的北极村,1公里外的漠河台站依旧“高冷”。

由于观测台站要尽量避免人类活动的干扰,选址时台站有意远离城镇和公路。李来顺说,虽然是土生土长的北极村村民,可这30年,自己一年差不多有1/3的时间都待在站上,有时候感觉“自己不太像村里人了”。

大约半个月前,漠河县下了一场大雪,气温持续走低,雪停后气温有所回升,可低温还是零下40多摄氏度。挂在屋外的红辣椒冻得像硬塑料一样。夜间,空气因寒冷显得凝重、安静。只身待在台站,遥望村中灯火人家,感到浑身孤寂、寒凉。

台站要做的工作看起来并不复杂,但很考验耐心和细心。每天早上7点,工作人员第一件事是检查观测仪器,查看它们工作是否正常,数据采集是否连续,网络传输有无异常。接着,在日记本和电子文档中,记录下每套仪器的状态。这样的检查,每天至少要做4次。

“数据写错了,或者不详细都不行。它们是给科学家做研究用的,要非常严谨。”李来顺说。

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