漠河臺站的科研人員在討論流星雷達接收天線的維護情況。新華社記者 金立旺攝
在漠河縣北極村雪地上，科研人員使用自主研發的地面電磁探測系統探測地下結構，在低溫中調試設備。新華社記者 金立旺攝
中科院地質與地球物理研究所漠河臺站，是我國最北的空間環境野外觀測臺站。在這裡，每天的觀測數據不間斷地傳回1500公裡外的北京。這些數據經過科學家的實時分析，可能被寫進報告中、用到論文裡，並向全世界共享。劇烈太陽活動對地球空間環境的影響，通常從高緯度地區向低緯度地區傳遞和滲透，地處最北端的漠河臺站是我國本土開展空間環境觀測的絕佳場所，科學家尤為看重它所採集的數據。
有研究價值的觀測數據，需要長期持續的觀測。隆冬2月是漠河的極寒時節，氣溫最低達零下40多攝氏度。記者近日走進漠河臺站時，科學家和臺站工作人員還在為保障數據傳輸緊張忙碌著。
建在北極村的觀測臺站，24小時不間斷傳輸數據
北京、哈爾濱、漠河，一路向北，終於到達漠河縣的盡頭——我國最北的村落北極村，再往北約1公裡則是漠河臺站。不遠處即是中俄邊界，蜿蜒而過的黑龍江已是三尺冰封。皚皚白雪、朗朗晴空的映襯下，幾棟紅黃、紅白相間的屋子分外顯眼。
自1988年漠河臺站啟動建設以來，李來順就在這裡工作。將近30年的時間，他見證了臺站從一棟簡易小平房變成功能完備的觀測臺站的全過程。如今，他的身份是漠河臺站負責人，也是臺站長期值守的3個工作人員之一。
記者來到漠河臺站時，李來順正在地磁觀測室工作。每周兩次，上午10點到11點是雷打不動的觀測時間。觀測儀器固定在高約1米、直徑約40釐米的矩形柱體上，記錄下地球磁場的長期變化。
中科院地質與地球物理研究所空間環境探測實驗室主任李國主介紹，早在1984年，老一輩科學家就籌劃在漠河縣建站觀測地球磁場。選址北極村，看重的是這裡得天獨厚的空間環境監測位置。
這是因為，地球時刻受太陽活動的影響。在地球兩極，磁力線是開放的，太陽活動劇烈時，來自太陽的能量和物質通過極區開放的磁力線與地球交互。這時，拋射的帶電粒子流進入地球大氣層就可以產生美麗的極光。這些能量可由高緯度向低緯度地區傳遞和滲透，在高緯度地區開展觀測，能儘早感知日地空間環境事件的發生，理解日地空間環境事件的來源和機理，從而避免給人類帶來破壞性的後果。
走出地磁觀測室，一座30多米高的銀白色天線塔與雪地相映成趣。這是用於電離層觀測的測高儀發射天線，在它的附近有4根呈三角形分布的接收天線。通過垂直向上發射掃頻的無線電波、接收電離層反射回波信號，科學家可以由此推斷出電離層的參數信息。
電離層在離地面約60千米—1000千米的高空，但它和人們的生活息息相關。這個環繞地球的帶電粒子層，對衛星通信和導航定位等有著重要的影響，科學家了解電離層變化規律，進而對緊急情況做出預警，對保障無線電通信等意義重大。
漠河臺站還能監測流星。流星雷達天線陣列包含一根發射天線，以及5根呈十字叉分布的接收天線，它們零星點綴在雪地中，接收的流星回波信號實時傳向後臺。在監測機房，記者看到，電腦畫面上呈現的不同大小和亮度的柱狀結構，就是流星進入地球大氣層後產生的等離子體尾跡反射無線電波造成的。根據這些觀測，科學家能揭示出流星出現高度的風場、溫度和密度等背景大氣狀態。
這裡最初只有地磁觀測，一年傳一次數據；現在成為集合地磁、電離層和中高層大氣等綜合觀測的野外臺站，24小時不間斷地傳輸數據。李來順感慨：「有了國家的支持，這個邊陲小站才有機會快速成長。」
臺站選址遠離城鎮和公路，觀測工作最考驗耐心和細心
如今的北極村，已經是小有名氣的雪鄉，成為來東北旅行的熱門目的地之一。時下，不少人正從全國各地來到這裡，體驗酷寒天氣，到我國最北端「找北」。但相比日漸熱鬧的北極村，1公裡外的漠河臺站依舊「高冷」。
由於觀測臺站要儘量避免人類活動的幹擾，選址時臺站有意遠離城鎮和公路。李來順說，雖然是土生土長的北極村村民，可這30年，自己一年差不多有1/3的時間都待在站上，有時候感覺「自己不太像村裡人了」。
大約半個月前，漠河縣下了一場大雪，氣溫持續走低，雪停後氣溫有所回升，可低溫還是零下40多攝氏度。掛在屋外的紅辣椒凍得像硬塑料一樣。夜間，空氣因寒冷顯得凝重、安靜。隻身待在臺站，遙望村中燈火人家，感到渾身孤寂、寒涼。
臺站要做的工作看起來並不複雜，但很考驗耐心和細心。每天早上7點，工作人員第一件事是檢查觀測儀器，查看它們工作是否正常，數據採集是否連續，網絡傳輸有無異常。接著，在日記本和電子文檔中，記錄下每套儀器的狀態。這樣的檢查，每天至少要做4次。
「數據寫錯了，或者不詳細都不行。它們是給科學家做研究用的，要非常嚴謹。」李來順說。
由於地處偏遠的極寒區域，漠河臺站觀測工作也曾面臨不少挑戰。觀測數據需要實時傳輸，漠河臺站離村中心比較遠，網絡沒有鋪過去，只是拉了一根電話線。隨著數據量越來越大，傳輸有時就會發生「擁堵」，造成延時。直到2016年，臺站接上了光纖，傳輸問題才得到解決。
李來順最擔心的，則是斷電造成的數據傳輸中斷。2015年3月，一場連日的暴雪，壓斷了輸電電線。為保障數據傳輸，李來順和工作人員啟動了備用的柴油發電機。大雪漫漫，數日不絕，電力線路要三四天後才能恢復，而備用的柴油只夠支撐一天，他挨家挨戶地向村民借柴油，才挺了過來。那些天，臺站的3位工作人員時刻盯著柴油機，生怕再出故障，整整3天沒怎麼休息。
在工作人員的精心維護下，漠河臺站觀測設備近些年持續保持穩定運行，多種設備連續多年被「子午工程」評為優秀設備。觀測的數據還支撐了一批重要的研究成果。比如，中科院國家空間科學中心的研究團隊利用漠河站觀測數據，揭示了磁暴期間電離層對等離子體層的物質調控作用，是「子午工程」首批重要成果。
近期，利用漠河臺站流星雷達等多臺雷達觀測，中國科技大學團隊等在國際上首次發現，地磁暴能顯著影響極區和高緯中層大氣密度，影響中層背景大氣動力學過程。
未來，漠河臺站還將配備一系列觀測「利器」
從10月到次年5月，漠河臺站都是漫長的冬季。5月，雪水融化，草長魚肥，漫山遍野點綴著土生土長的野花——達達香，就來到一年最美的季節。然而夏季往往也是工作人員最忙的日子。一些兄弟單位的科學家和學生有時也會來考察交流，做研究。
目前，中科院地質與地球物理研究所沿著東經120度子午線建成了四站多點的空間環境觀測鏈。從北到南，緯度間隔約10度均勻布局，依次為漠河站、北京站、武漢站、三亞站，此外還在南北極設有觀測站點。這些觀測站是國家重大科技基礎項目「子午工程」的一個非常重要的組成部分。
在「子午工程」二期規劃建設中，作為我國北部的重點觀測區域，漠河臺站將配備一系列神通廣大的觀測「利器」，包括雙通道光學幹涉儀、全天空氣輝成像儀和增強型雷射雷達等。
在漠河臺站附近一處開闊的雪地上，來自中科院地質與地球物理研究所技術與裝備研發中心的科研人員正在測試自主研發的地面電磁探測系統。藉助探求地下電磁信號的「火眼金睛」，這套裝備能看清地下礦物電性結構。
這是這些設備首次迎接極寒環境的挑戰。過去，此類設備被國外品牌壟斷，中科院地質與地球物理研究所技術與裝備研發中心副主任王中興說，在漠河極寒的環境下設備驗證有效，以及前期大量對比試驗與工程實踐，增強了國產化的信心。
測試人員已經在極寒條件下工作了一個多星期。王中興告訴記者，未來將把國產的地面地磁探測系統布設到漠河等臺站，開展地球深部電性構造長期觀測，為地球深部科學研究提供更多有價值的數據。
漠河臺站是我國本土開展空間環境監測的最北站點，是監測來自北極空間環境擾動的前哨站。科學家認為，了解和儘早感知日地空間環境的變化還需要更多觀測支撐，這就需要在漠河部署新一代雷達，用更先進的無線電和光學手段，增強對更高緯度電離層動力學過程探測能力，進而掌握日地空間環境更多有價值的一手數據。
觀測設備越來越多，李來順沒有一點畏難。「我把漠河臺站當家，看到家裡功能更齊全，自然高興。搞研究、寫論文我不懂，但能為科學服務，做出我們的貢獻，我感到很高興。別看我們只是把數據傳回去，沒有直接參與研究，但時常想論文裡還有我們的功勞呢。」李來順自豪地說。
（原載於《人民日報》 2018年2月12日 20版）