在贵州平塘的喀斯特洼地中,“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜(FAST)正凝视着深邃的宇宙。此时,其电磁波宁静区内电磁信号得到有效控制,保障FAST能敏锐捕捉来自百亿光年外的宇宙“低语”。
与此同时,长白山脚下,刚刚于今年1月正式投用的40米口径射电望远镜在极寒中保持着超高面型精度,S/X双频高灵敏度制冷接收机稳定运行;深邃的星空中,“悟空”“天关”等科学卫星同时在轨,科学探测数据通过星地数据链路稳定运行。
这些场景共同勾勒了中国科学院在电磁环境保护方面的工作版图。无线电频率资源的安全使用,支撑着重大科学设施的稳定运行,为国家科技竞争力的提升提供重要保障。为此,中国科学院依托重大科技设施建设与国际大科学工程推进,构建起了一套“技术支撑+法规保障+跨域协同”的立体化电磁环境保护体系,成为保障我国大科学项目稳定运行的“隐形盾牌”。
维护FAST正常运行、实现其科学目标的必要前提,是对FAST宁静电磁环境的保护。
作为我国自主研发的世界最大单口径球面射电望远镜,FAST目前工作频段为70MHz—3GHz,在此频段内极易受到公众移动通信基站和终端、广播电视、雷达等设备产生的各类无线电干扰。哪怕是极其微弱的干扰,都可能淹没来自宇宙深处的信号,使FAST的观测数据质量和科学研究价值大打折扣,直接影响快速射电暴、脉冲星等前沿科学研究进程。
FAST安全平稳运行。国家天文台 供图
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据国家天文台FAST运行和发展中心电子与电气工程部主任甘恒谦介绍,自FAST落成以来,中国科学院国家天文台联合贵州省无线电管理机构,历经多年技术攻关与机制创新,打造了大型射电天文设施的全链条电磁防护体系,目前已实现FAST长期稳定运行,为其产出一系列重大科学成果提供了关键保障。
首先是电磁环境监测系统的构建。据了解,在FAST建成初期,贵州省无线电管理机构就已建成全国第一座按射电天文监测标准打造的电磁环境监测站。同时,在FAST电磁波宁静区及周边区域建设完成电磁环境监测网,设置有测向功能监测站、固定监听监测站、移动监测节点和电磁环境监测控制中心,对FAST周边电磁环境展开不间断监测,大幅提升对FAST电磁环境的监测保障和干扰溯源能力,为FAST的安全运行提供了至关重要的技术支撑。
与此同时,FAST运行和发展中心研制了多套不同用途和功能的监测设备、系统等投入使用,如“可搬移式电波环境监测系统”“便携式监测设备”等。多设备多系统相互协作,如同在FAST周边编织了一张紧密的“监测网”,进一步提升了对FAST电磁环境的监测保障能力,能够快速、准确地察觉电磁环境的变化情况,及时开展异常干扰信号排查和处置。
“我们采用四维监测模式,构建了覆盖FAST电磁波宁静区全域的监测网络。”甘恒谦介绍说,截至目前,通过该体系排查并关停了FAST核心区内不符合防护标准的公众移动通信基站,整改各类非法无线电台(站)及干扰设备,严格控制核心区电磁干扰信号强度,有效支撑了FAST的稳定运行和重大成果产出。
此外,为营造良好的电磁环境,国家天文台FAST运行和发展中心还加强在台址周边拟建项目电磁兼容性评估环节的技术研究,开发了“射电天文业务电波传播特性分析软件”并投入使用。面对地方政府申报的加油站、水库、风光发电等各类建设项目,开展电波传播特性分析和电磁兼容性论证,在积极支持地方经济建设的同时,确保这些建设项目不会对FAST的运行产生有害干扰。
中国科学院积极参与各地专项法规文件的出台及完善事宜。
2025年7月18日,长白山保护开发区。在此地正式投入运行近半年的40米口径全可动射电望远镜(以下简称长白山望远镜),获得了一道法制“护身符”:《长白山40米射电望远镜电磁波宁静区保护办法》(以下简称《电磁波宁静区保护办法》)宣告颁布实施。
长白山望远镜。上海天文台 供图
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作为我国甚长基线干涉测量(VLBI)网的核心站点,长白山望远镜与上海天马、新疆南山、云南昆明、西藏日喀则等站点协同,将中国VLBI网最长基线拓展至3800公里,最高空间分辨率较原有系统提升18%。
中国科学院上海天文台研究员李斌表示:“这一布局将为探月工程四期、行星探测工程等任务提供高精度测定轨支持,同时助力黑洞、引力波电磁对应体等射电天文前沿研究。”
为确保望远镜免受干扰,在吉林省工业和信息化厅无线电管理局指导下,长白山管委会深入了解40米望远镜科研用频情况,结合站址电磁环境现状及属地无线电业务发展规划,科学制定并适时发布了《电磁波宁静区保护办法》,对无线电台(站)、高压变电站、工业与医疗设备等的建设、运行及电磁兼容论证制度进行了规范。
李斌告诉记者,随着《电磁波宁静区保护办法》的实施,长白山不仅成为科技探索的高地,更树立了全球天文设施环境保护的标杆。这一“科技+法治”的双轮驱动模式,正为我国迈向科学和航天强国注入强劲动力。
法治护航、划定电磁波“净土”的故事,早在FAST投用中上演。据了解,为了给FAST无线电安全保护提供坚实的法治保障,国家天文台积极参与相关法规的制定与完善。在《贵州省无线电管理条例》的修订过程中,特别单独设立射电望远镜电磁环境保护专章。该专章从政府及相关部门保护职责、射电望远镜宁静区的范围、宁静区电磁辐射的管理、有害干扰的消除等多个方面作出了详细且具体的规定,强化了对射电望远镜的保护力度。
“我们还参与了《贵州省500米口径球面射电望远镜电磁波宁静区保护办法》的修订。”甘恒谦告诉记者,该办法于2019年4月施行。这一系列法规文件相互配合、协同发力,对电磁波宁静区“核心区、中间区、边远区”实行梯度式管理和保护,有效提升了对射电望远镜电磁环境的管理水平。
电磁环境保护工作非一己之力所能完成,需要更广泛的区域协同合作。
据甘恒谦介绍,早在2017年8月,黔桂地区空域民航航线调整方案正式实施,调整FAST宁静区内原有航线,减少对FAST电磁环境的干扰。2018年6月,贵州省工业和信息化厅与广西壮族自治区工业和信息化厅签订了《关于500米口径球面射电天文望远镜(FAST)无线电保护长效工作机制》,为跨省应对无线电干扰奠定了坚实基础。
与此同时,FAST运行和发展中心也加强与相关单位的日常沟通协调,及时通报FAST停机维护时间,提供时间窗口给有干扰影响的相关任务活动,既减少对FAST观测的影响,又兼顾地方发展需要。
无线电频率资源的安全使用是支撑科技创新的“生命线”,更是保障国家重大科技基础设施安全的“防护网”。下一步,中国科学院将围绕6G通信、下一代射电望远镜(如SKA)等前沿领域,加大无线电安全保护核心技术研发力度,重点突破跨域协同防护等关键技术;同时,深化与国家无线电管理机构、地方政府及国际科研机构的合作,完善跨区域、跨国界协同机制,推动形成“产学研用”一体化的产业生态,为我国科技自立自强、科技强国建设提供更坚实的无线电安全保障。
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