去年，万众瞩目的“嫦娥”五号探测器，带着月亮上挖到的土回来，不是掉到海水里，而是掉到草原上，许多人就此认识了一个“王者气息”的地名——四子王旗。清朝初期，这个地方封给了哈布图哈萨尔的第十五代系孙诺延泰，他生有四子，故称四子部落，而他的这位祖先哈布图哈萨尔是一代天骄成吉思汗的胞弟，确实曾经是一代王者。举世瞩目的载人航天飞船主着陆场就位于四子王旗草原。
我国的许多返回舱，例如神舟飞船，往往在这里着陆，一如电影《我和我的祖国》中的场景。不过，光荣的航天着陆场，是这片草原的今天；未来，这里还会为中国航天做更大的贡献。6月23日，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四子王旗台站正式开工建设。这是一项监测太阳、近地太空环境的大工程，未来为飞行于太空的航天器提供各种“天气预报”的保障。
我们的民生也越来越受到卫星等的影响，导航、通讯、电网等都和空间天气事件相关联，所以四子王旗的监测对咱们老百姓未来的生活也会有许多益处。什么是子午工程呢？“揆阴阳之中，居子午之直”，中国古代以“子”为正北，以“午”为正南，现在，“子午”用于称呼咱们地球南北向的经度，比如北京大约在东经116.4°，我们使用的北京时间就是标准的东经120°所对应的时间。
子午工程一期的设计就是围绕“子午”2字，在东经120°附近寻找有一定基础的空间观测台站组网，如漠河、北京、武汉、海南等，后来增加东西向台站成为十字形，但以南北“子午”链为主。鉴于子午工程一期的成功，我国正在扩展建设包含31个台站、近300台探测设备的太空环境综合监测网，构成如图的“井”字形，四子王旗站就是其中之一。
四子王旗站诞生在牧场中间，预计的规模相当大，光是初步规划好的观测仪器就有6种，可以对空间站、神舟飞船、北斗卫星在轨飞行的名为“电离层”、“磁层”等的宇宙环境实时观察、及时预警，就好像古代的瞭望塔，观察到其他地方战争的迹象后，赶紧发出警报信息，传给国家的大后方。这六种设备都有什么呢？第一种也是标志性科研设备，是2台中纬高频雷达。它们可以直接监测几百公里高的地球“电离层”。
在宇宙空间“天气”不好的时候，北极电离层众多动力学过程和不均匀体结构都可以直接膨胀或传输到我国北方至俄罗斯北部地区，在此影响下，通讯导航、航空航天、超视距雷达探测等活动受到严重干扰，还可能停电。四子王旗站的中纬高频雷达会跟新疆和静、吉林龙井地的雷达共同合作，抢先一步“逮住”从北极来的、影响中国的电离层扰动。
子午工程二期北方中纬监测分系统将在我国东北部（吉林龙井），中北部（内蒙古四子王旗），西北部（新疆和静）建设三个高频相干散射雷达站，每站部署两部高频相干散射雷达。实现对我国电离层扰动上游区域电离层有效的大范围探测，探测范围往北纵深达3000-3500km，东西跨度能达7000-8000km，几乎覆盖整个欧亚扇区北部地磁北纬50°-80°的广大区域。
它将是连接极区空间天气源头监测和我国空间环境监测的“桥梁”，使得空间环境地基综合监测网实现从高纬、中纬到低纬无缝式的大范围、连续、实时监测，为我国空间物理研究和空间天气建模、预报提供关键的自主输入参数。第二种是GNSS电离层TEC与闪烁监测仪。它的核心大家听了可能更觉得亲切，就是GPS/北斗的信号接收机。
其实它不光能接收美国GPS和中国BD（北斗），还有欧洲GALILEO、俄罗斯GLONASS、日本QZSS以及印度IRNSS的信号。这台监测仪可不是为了定自己的位置才接收这些导航信号的，其实这些信号传播时会受到从卫星所处的太空，一直到地面之间的电子的干扰，导致计算定位信息时出现误差。导航信号受电离层（Ionosphere）干扰，相关的参数TEC和闪烁（Scintillation）是这台仪器关注的。
这台机器就是要把误差拿来仔细分析分析，掌握电子数量的变化，特别是密度不均匀体的出现，进而了解电离层一年到头24小时的状态。能把这些科学问题搞清楚，且不说航天环境的预警作用，光是提高咱们老百姓手里导航定位的准确性，就非常有用了。第三种是μ子望远镜。
宇宙当中有一些带电粒子传播，被叫做宇宙射线，在咱们地球周围，很多是来自太阳的，它能够直接影响人类活动，可对航天器、航天员及技术系统造成严重的辐射危害，因此，对宇宙线的监测及其物理特性的研究直接与国防、航天、国家安全及经济活动相关。宇宙射线在地面上能不能看呢？
高能的宇宙线进入地球大气层后，与大气成分相互作用，能形成次级宇宙线，其中的μ子成分能量很高，能够穿透大气到达地面，因此科学家才设计了这种μ子望远镜，可以了解太阳活动特征，以及太阳爆发对地面影响大不大。第四种是双通道光学干涉仪。第五种是双通道全天空气辉成像仪。
把它们放到一起说，因为它们观测的目标是大气中的同一种发光现象——“气辉”，这种自然现象源自太阳，白天太阳的电磁辐射激发大气中的大气分子或原子，让它们到达较高的能量状态，到了夜间，它们又会跃迁回基态，并释放出来的一定波长的光引起发射和散射，从而造成了微弱辉光辐射，也就是气辉。观察这种气辉，可以获知一、二百公里高度的大气中的空气动力学过程，毕竟这里是气球、飞机难以抵达的。
双通道光学干涉仪探测的是气辉辐射的多普勒（Doppler）频移，获取水平方向中性大气风场观测数据；双通道全天空气辉成像仪探测的是气辉辐射的强度分布，获取大气波动的物理参量，发现重力波以及密度不规则体等现象。掌握了这些特征，可以更深入的了解地球的大气，发展理论模型，对航空、航天也非常有价值，可以给出重要的预警。第六种是低频磁场波动接收机。
我们的地球就像一个大磁铁，在地球上、乃至地球周围的宇宙空间中，有磁性的东西都会受到磁力，而和我们最相关的有磁性的东西，就是电，电场和磁场会相互转化。
例如地球周围的宇宙空间中有环绕地球的“环电流”，受到太阳风暴的冲击，会大幅变化，并大大扰动地球的磁场，地球磁场扰动时，也可能在咱们人类的输电线中产生强电流，烧毁电路，地球空间中许多过程都能表现为磁场变化，总之磁场的测量是对地球空间环境一个非常好的监测手段。这台低频磁场波动接收机，专注于低频率的磁场波动，它可以辨别磁层中特定的等离子体波和磁流体力学波，显著提升子午工程对磁层空间波动的监测能力。
结合中纬高频雷达观测数据，还可用于细致、深入地研究低频波动在距离地面不同高度的特征，以及磁层-电离层的耦合效应。
台站占地面积约400亩，我们介绍的这六种仪器，在2023年之前基本就能完成建设，把地球周围宇宙中的情报传达给咱们的科学家们。建成后，台站将成为我国中纬地区重要的国际空间环境探测研究基地和开展空间科学传播的重要研学基地。让我们预祝子午工程二期建设取得圆满成功！