鍛造保障大科學(xué)項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行的“隱形盾牌”
在貴州平塘的喀斯特洼地中，“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）正凝視著深邃的宇宙。此時，其電磁波寧靜區(qū)內(nèi)電磁信號得到有效控制，保障FAST能敏銳捕捉來自百億光年外的宇宙“低語”。
與此同時，長白山腳下，剛剛于今年1月正式投用的40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡在極寒中保持著超高面型精度，S/X雙頻高靈敏度制冷接收機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；深邃的星空中，“悟空”“天關(guān)”等科學(xué)衛(wèi)星同時在軌，科學(xué)探測數(shù)據(jù)通過星地?cái)?shù)據(jù)鏈路穩(wěn)定運(yùn)行。
這些場景共同勾勒了中國科學(xué)院在電磁環(huán)境保護(hù)方面的工作版圖。無線電頻率資源的安全使用，支撐著重大科學(xué)設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，為國家科技競爭力的提升提供重要保障。為此，中國科學(xué)院依托重大科技設(shè)施建設(shè)與國際大科學(xué)工程推進(jìn)，構(gòu)建起了一套“技術(shù)支撐+法規(guī)保障+跨域協(xié)同”的立體化電磁環(huán)境保護(hù)體系，成為保障我國大科學(xué)項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行的“隱形盾牌”。
編織緊密的“電磁防護(hù)網(wǎng)”
維護(hù)FAST正常運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)其科學(xué)目標(biāo)的必要前提，是對FAST寧靜電磁環(huán)境的保護(hù)。
作為我國自主研發(fā)的世界最大單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST目前工作頻段為70MHz—3GHz，在此頻段內(nèi)極易受到公眾移動通信基站和終端、廣播電視、雷達(dá)等設(shè)備產(chǎn)生的各類無線電干擾。哪怕是極其微弱的干擾，都可能淹沒來自宇宙深處的信號，使FAST的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和科學(xué)研究價(jià)值大打折扣，直接影響快速射電暴、脈沖星等前沿科學(xué)研究進(jìn)程。
FAST安全平穩(wěn)運(yùn)行。國家天文臺 供圖
據(jù)國家天文臺FAST運(yùn)行和發(fā)展中心電子與電氣工程部主任甘恒謙介紹，自FAST落成以來，中國科學(xué)院國家天文臺聯(lián)合貴州省無線電管理機(jī)構(gòu)，歷經(jīng)多年技術(shù)攻關(guān)與機(jī)制創(chuàng)新，打造了大型射電天文設(shè)施的全鏈條電磁防護(hù)體系，目前已實(shí)現(xiàn)FAST長期穩(wěn)定運(yùn)行，為其產(chǎn)出一系列重大科學(xué)成果提供了關(guān)鍵保障。
首先是電磁環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建。據(jù)了解，在FAST建成初期，貴州省無線電管理機(jī)構(gòu)就已建成全國第一座按射電天文監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)打造的電磁環(huán)境監(jiān)測站。同時，在FAST電磁波寧靜區(qū)及周邊區(qū)域建設(shè)完成電磁環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)，設(shè)置有測向功能監(jiān)測站、固定監(jiān)聽監(jiān)測站、移動監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和電磁環(huán)境監(jiān)測控制中心，對FAST周邊電磁環(huán)境展開不間斷監(jiān)測，大幅提升對FAST電磁環(huán)境的監(jiān)測保障和干擾溯源能力，為FAST的安全運(yùn)行提供了至關(guān)重要的技術(shù)支撐。
與此同時，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心研制了多套不同用途和功能的監(jiān)測設(shè)備、系統(tǒng)等投入使用，如“可搬移式電波環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”“便攜式監(jiān)測設(shè)備”等。多設(shè)備多系統(tǒng)相互協(xié)作，如同在FAST周邊編織了一張緊密的“監(jiān)測網(wǎng)”，進(jìn)一步提升了對FAST電磁環(huán)境的監(jiān)測保障能力，能夠快速、準(zhǔn)確地察覺電磁環(huán)境的變化情況，及時開展異常干擾信號排查和處置。
“我們采用四維監(jiān)測模式，構(gòu)建了覆蓋FAST電磁波寧靜區(qū)全域的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。”甘恒謙介紹說，截至目前，通過該體系排查并關(guān)停了FAST核心區(qū)內(nèi)不符合防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的公眾移動通信基站，整改各類非法無線電臺（站）及干擾設(shè)備，嚴(yán)格控制核心區(qū)電磁干擾信號強(qiáng)度，有效支撐了FAST的穩(wěn)定運(yùn)行和重大成果產(chǎn)出。
此外，為營造良好的電磁環(huán)境，國家天文臺FAST運(yùn)行和發(fā)展中心還加強(qiáng)在臺址周邊擬建項(xiàng)目電磁兼容性評估環(huán)節(jié)的技術(shù)研究，開發(fā)了“射電天文業(yè)務(wù)電波傳播特性分析軟件”并投入使用。面對地方政府申報(bào)的加油站、水庫、風(fēng)光發(fā)電等各類建設(shè)項(xiàng)目，開展電波傳播特性分析和電磁兼容性論證，在積極支持地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時，確保這些建設(shè)項(xiàng)目不會對FAST的運(yùn)行產(chǎn)生有害干擾。
法治護(hù)航大科學(xué)裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行
中國科學(xué)院積極參與各地專項(xiàng)法規(guī)文件的出臺及完善事宜。
2025年7月18日，長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)。在此地正式投入運(yùn)行近半年的40米口徑全可動射電望遠(yuǎn)鏡（以下簡稱長白山望遠(yuǎn)鏡），獲得了一道法制“護(hù)身符”：《長白山40米射電望遠(yuǎn)鏡電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》（以下簡稱《電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》）宣告頒布實(shí)施。
長白山望遠(yuǎn)鏡。上海天文臺 供圖
作為我國甚長基線干涉測量（VLBI）網(wǎng)的核心站點(diǎn)，長白山望遠(yuǎn)鏡與上海天馬、新疆南山、云南昆明、西藏日喀則等站點(diǎn)協(xié)同，將中國VLBI網(wǎng)最長基線拓展至3800公里，最高空間分辨率較原有系統(tǒng)提升18%。
中國科學(xué)院上海天文臺研究員李斌表示：“這一布局將為探月工程四期、行星探測工程等任務(wù)提供高精度測定軌支持，同時助力黑洞、引力波電磁對應(yīng)體等射電天文前沿研究。”
為確保望遠(yuǎn)鏡免受干擾，在吉林省工業(yè)和信息化廳無線電管理局指導(dǎo)下，長白山管委會深入了解40米望遠(yuǎn)鏡科研用頻情況，結(jié)合站址電磁環(huán)境現(xiàn)狀及屬地?zé)o線電業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，科學(xué)制定并適時發(fā)布了《電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》，對無線電臺（站）、高壓變電站、工業(yè)與醫(yī)療設(shè)備等的建設(shè)、運(yùn)行及電磁兼容論證制度進(jìn)行了規(guī)范。
李斌告訴記者，隨著《電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》的實(shí)施，長白山不僅成為科技探索的高地，更樹立了全球天文設(shè)施環(huán)境保護(hù)的標(biāo)桿。這一“科技+法治”的雙輪驅(qū)動模式，正為我國邁向科學(xué)和航天強(qiáng)國注入強(qiáng)勁動力。
法治護(hù)航、劃定電磁波“凈土”的故事，早在FAST投用中上演。據(jù)了解，為了給FAST無線電安全保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的法治保障，國家天文臺積極參與相關(guān)法規(guī)的制定與完善。在《貴州省無線電管理?xiàng)l例》的修訂過程中，特別單獨(dú)設(shè)立射電望遠(yuǎn)鏡電磁環(huán)境保護(hù)專章。該專章從政府及相關(guān)部門保護(hù)職責(zé)、射電望遠(yuǎn)鏡寧靜區(qū)的范圍、寧靜區(qū)電磁輻射的管理、有害干擾的消除等多個方面作出了詳細(xì)且具體的規(guī)定，強(qiáng)化了對射電望遠(yuǎn)鏡的保護(hù)力度。
“我們還參與了《貴州省500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法》的修訂。”甘恒謙告訴記者，該辦法于2019年4月施行。這一系列法規(guī)文件相互配合、協(xié)同發(fā)力，對電磁波寧靜區(qū)“核心區(qū)、中間區(qū)、邊遠(yuǎn)區(qū)”實(shí)行梯度式管理和保護(hù)，有效提升了對射電望遠(yuǎn)鏡電磁環(huán)境的管理水平。
跨區(qū)域協(xié)同形成保護(hù)合力
電磁環(huán)境保護(hù)工作非一己之力所能完成，需要更廣泛的區(qū)域協(xié)同合作。
據(jù)甘恒謙介紹，早在2017年8月，黔桂地區(qū)空域民航航線調(diào)整方案正式實(shí)施，調(diào)整FAST寧靜區(qū)內(nèi)原有航線，減少對FAST電磁環(huán)境的干擾。2018年6月，貴州省工業(yè)和信息化廳與廣西壯族自治區(qū)工業(yè)和信息化廳簽訂了《關(guān)于500米口徑球面射電天文望遠(yuǎn)鏡（FAST）無線電保護(hù)長效工作機(jī)制》，為跨省應(yīng)對無線電干擾奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
與此同時，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心也加強(qiáng)與相關(guān)單位的日常溝通協(xié)調(diào)，及時通報(bào)FAST停機(jī)維護(hù)時間，提供時間窗口給有干擾影響的相關(guān)任務(wù)活動，既減少對FAST觀測的影響，又兼顧地方發(fā)展需要。
無線電頻率資源的安全使用是支撐科技創(chuàng)新的“生命線”，更是保障國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施安全的“防護(hù)網(wǎng)”。下一步，中國科學(xué)院將圍繞6G通信、下一代射電望遠(yuǎn)鏡（如SKA）等前沿領(lǐng)域，加大無線電安全保護(hù)核心技術(shù)研發(fā)力度，重點(diǎn)突破跨域協(xié)同防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)；同時，深化與國家無線電管理機(jī)構(gòu)、地方政府及國際科研機(jī)構(gòu)的合作，完善跨區(qū)域、跨國界協(xié)同機(jī)制，推動形成“產(chǎn)學(xué)研用”一體化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為我國科技自立自強(qiáng)、科技強(qiáng)國建設(shè)提供更堅(jiān)實(shí)的無線電安全保障。
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