工程简介

子午工程由我国科学家在1993年创新性地提出，是我国空间天气领域的国家重大科技基础设施。中国科学院国家空间科学中心为项目的法人单位，来自中国科学院、教育部、中国气象局、工业和信息化部、中国地震局、自然资源部等8个部委的15家单位参加建设。2006年，国家发改委正式批复子午工程并明确采取分步走的发展战略。

通过从太阳大气到近地空间全链条、全国覆盖、高时空分辨的监测，探索空间天气事件的传播、演化和影响我国空间环境的路径和规律；揭示我国不同区域上空的空间环境的变化特征和差异，以及青藏高原和南海等特殊区域空间环境变化的精细过程；研究我国特殊地质和地理条件下，固体地球、低层大气和近地空间环境的耦合过程。

提供中国地区全域覆盖的、高时空分辨的、实时的空间环境地基监测数据，为我国航天器发射和在轨运行以及南海等区域的通信导航保障服务提供科学支撑；构建自主的空间天气预报模式，实现我国空间天气建模与预报能力的跨跃发展；拓展空间环境地基监测数据的应用范围，促进相关交叉学科的发展。

子午工程一期于2008年开工建设，2012年建成。工程沿东经120°、北纬30°布局15个综合性台站，形成“东半球空间环境地基综合监测子午链”。一期工程以链为主、链网结合，主要覆盖我国东部地区。工程综合运用地磁（电）、无线电、光学和探空火箭等多种监测手段，可连续监测地球表面20~30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磁场、电场、大气风速、密度、温度、成分、太阳风速度等空间环境参数。连续运行8年多以来，汇集科学数据达1500多万个，为来自国内外的数千名用户提供服务；科学团队在GRL、JGR等著名期刊上发表论文300余篇，获得专利授权60多项，出版著作3部，获国家及省部级奖项九项。

图1 子午工程一期监测设备布局

子午工程二期于2019年开工建设，在一期工程的基础上，新增16个台站，形成沿东经100°、120°、北纬40°、30°“井”字型布局的31个台站、近300台（套）监测设备组成的空间环境监测网络。工程由空间环境监测系统、数据通信系统和科学应用系统组成。

空间环境监测系统采用地磁、无线电、光学等手段，对我国上空的电离层、中高层大气、地磁形成网络化的监测能力（“三网”）；在极区高纬、北方中纬、海南（南方）低纬、青藏高原4个重点区域建设国际先进的大型监测设备，开展对空间环境的精细“显微”探测（“四聚焦”）；建设一系列先进的太阳-行星际监测设备，形成对日地空间全链条的监测能力（“一链”）。“一链、三网、四聚焦”的架构首次从地面实现对日地空间环境全圈层、多要素综合的立体式探测。

图2 子午工程二期监测设备布局

为实现监测网络的科学高效运行、多学科综合监测数据的集成融合，促进重大科研应用成果的产出，子午工程二期还将在中科院国家空间科学中心怀柔园区建设子午工程综合信息与运控中心，部署数据通信系统完成数据实时汇集、加工和分发服务，以及科学应用系统完成科学运行管理、空间环境预报服务以及空间环境监测数据应用和研究等任务，形成针对自主科学研究、保障空间环境预报以及促进学科交叉应用的五十余种综合产品，提升空间天气数据融合和模式研发能力，推动我国在日地空间天气领域取得原创性成果。

图3 子午工程三大系统

图4 子午工程综合信息与运控中心效果图