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  • 她的名字与“北京时间”联系在一起,首张黑洞照片用的技术她最早在中国倡导

作者:淘小白11-23 9:35分类: 互联网

直到现在,93岁高龄的叶叔华院士依然每天出现在中科院上海天文台的办公室,阅读最新的科技文章。她还在构想,在距离地球9千公里外的太空,建两个口径30米的射电望远镜,此举将开创空间低频射电新领域。

直到现在,93岁高龄的叶叔华院士依然每天出现在中科院上海天文台的办公室,阅读最新的科技文章。她还在构想,在距离地球9千公里外的太空,建两个口径30米的射电望远镜,此举将开创空间低频射电新领域。

胸中有韬略。这位战略科学家总在一些关键时刻,高瞻远瞩,敢为人先。

叶叔华在办公室阅读最新的科技文章 。黄海华摄

【“时间”背后的意义】

叶叔华的名字与“北京时间”联系在一起。但在那之前,对于枯燥乏味的“时间”测量,她一度想要放弃,直到受了两次“刺激”后,她更深地理解了“时间”背后的意义。

上世纪50年代,全国没有一张标准地图,因为很多省份都没有精确测量过。当时有3万测绘工作人员在全国各地跑,而测绘离不开天文授时,如果时间测得不准,地图就拼不起来。这就好比挖隧道,从山的一侧挖过去,那边挖过来,结果两边却不能“相遇”。当时的时间信息由上海天文台负责提供,一位测绘专家批评:“不用你们的结果还好,用了你们的结果,反而把我们的工作都搞坏了。”

叶叔华当时负责给国际时间局寄送徐家汇观象台的测时结果,一次对方来信询问,为何提供的数据每半个月会有波动?叶叔华琢磨后发现,有个15天周期的修正值没有加进去,以前精确度低影响不大,但随着测时精度的提高,影响就大了。这个修正值20多年来都没有人注意到。

叶叔华在作观测前的准备

时间测量,虽枯燥却大有意义。1958年开始,叶叔华勇敢地挑起了筹建我国世界时综合系统的重担。到了1964年,我们的世界时系统达到世界第二名,1966年初正式作为我国的时间基准向全国发送,这就是后来的“北京时间”,为国防和经济建设做出了重大贡献。

【全球首张黑洞照片,用的就是这个技术】

火星距离地球最远时达4亿公里,如何精准知道中国首个火星探测器“天问一号”的实时位置?甚长基线干涉测量(VLBI)测轨分系统发挥了重要作用。叶叔华正是这一技术在我国发展的重要推手,使得中国抓住了世界天文观测技术转换的大好时机。

1970年,“文革”中期,叶叔华恢复工作的第一件事,就是跑到图书室看国外同行在做什么。她了解到,1966年,VLBI的分辨率比传统观测仪器提高了几十倍。过去,几个望远镜联合观测用的是电缆连接信号,距离受到很大限制。如果用VLBI,就不需要电缆,各个天文台站借助原子钟就可以连接起来,相距可达几千公里。更让叶叔华振奋的是,这一技术不是用小型光学仪器观测(只能看到银河系),而是利用空间射电源,这样银河系外很远的地方也能观测到。

叶叔华及射电组部分科技人员与美国VLBI专家的合影

由于这是一项新技术,成本又比较高,即使在一些发达国家当时也无人问津。但叶叔华敏锐地看到了它的应用前景,1973年,她前瞻性提出了发展VLBI的计划。事实证明,她的判断是对的。全球第一张黑洞照片,后来用的就是这个技术。国际天文学会和国际大地测量学会宣布,从1988年起全部采用VLBI、激光测人造卫星和GPS等新技术,同时废除原来的观测技术。如果当初没有估计到这一趋势,我国的时间测量优势到了这个时候也将不复存在。

叶叔华提议在乌鲁木齐建立VLBI站

1981年10月,叶叔华担任上海天文台台长,VLBI项目正式上马。当时,科研经费不足,而VLBI至少需要一个25米口径的望远镜,她跑到当时的第四机械工业部询问一位处长能否建造,对方头也不抬、斩钉截铁地说不行。叶叔华在他面前默默地站了一刻钟,他后来被感动了,约好第二天去见部领导,望远镜有了着落。后来,叶叔华又提出要在乌鲁木齐建VLBI站点,很多人对此想不通。当时乌鲁木齐只有一个观测人造卫星的小站,技术相对薄弱,而昆明有一个成熟的天文台,建造难度更小。对此,叶叔华想得长远,上海到昆明一千多公里,到乌鲁木齐是三千多公里,要力争尽可能高的分辨率,这个联网的距离就要尽可能远,如果以后还要和欧洲联网,更应该建在乌鲁木齐。

叶叔华在上海25米射电望远镜前

上世纪90年代,我国启动“探月工程”,之前我国航天器最远只去过8万公里远的太空,而地月之间有38万公里。当时面临一个棘手的难题,卫星飞到月球附近要改变轨道,需要非常精确的空间测量。叶叔华和上海天文台同事跑到北京主动请缨,当她说出“10分钟内把VLBI测轨结果报到北京总部”时,现场一片寂静,有吃惊,更有怀疑。2007年,“嫦娥一号”卫星发射,实际只用了6分钟完成VLBI测轨,到了“嫦娥四号”和“天问一号”, 更是缩短到了1分钟。

佘山脚下,“天马”望远镜静静矗立着。为更好地发挥VLBI网的作用,叶叔华再次高瞻远瞩地提出建设上海65米全方位可动的射电望远镜。2013年12月,“天马”全程参加了“嫦娥三号”实时观测,使我国VLBI网的灵敏度提高至2.6倍以上。“未来不管航天器到木星、土星或是太阳系边缘,测轨都不在话下。”叶叔华话里透着自豪。

【第一个由中国科学家主持的国际天文合作计划】

熟悉叶叔华的人,都能背得出她的一句口头禅:办一件事,假设只有40%的把握,如果停在那里不动,就会慢慢变成20%的把握,最后变为零。但积极争取,可以将其变成60%、70%,最后将事情办成。拓荒“无人区”,一直是她性格中的重要特质。

1988年,叶叔华成为第一个当选国际天文学会副主席的中国天文学家。上世纪90年代,一些主持国际空间对地观测合作项目的国家,希望中国建更多的观测站,然后把所有数据给他们。“中国也要牵头主持国际合作计划,掌握更多的主动权。”中国的地质灾害很多,叶叔华不仅开创了我国天文地球动力学的研究,还倡导了“亚太地区空间地球动力学研究计划”。但要真正实施这一计划,还得寻求国际组织的支持。1995年,国际大地测量和地球物理联合会在美国召开,机会难得。叶叔华组织了一个讨论会,各国专家针对这一计划提出了很多问题,她一个人“舌战群儒”赢得了支持。国际大地测量协会确定由叶叔华领衔这项计划,这是第一个由中国科学家主持的国际天文合作计划。

眼下,上海天文台正牵头 “平方公里阵列射电望远镜(SKA)”中国区域中心的筹备,以助力中国科学家做出原创性重大科学发现。SKA是国际天文界计划建造的世界最大综合孔径射电望远镜,接收总面积达一平方公里。“在这个全球最大科学合作计划中,我们能否占有一席之地?”这是叶叔华最近一直在思考的问题。SKA每天产生的数据量将是全球互联网流量的10倍,对于计算和存储都是很大的挑战。“我希望在上海建立一个区域性科学数据中心,不限于中国,甚至不限于亚洲。”鲐背之年,这位一直把目光投向苍穹的科学家,依然壮心不已。

【科学相当于380伏电压,如何变成220伏】

叶叔华曾经说过,科学家的工作相当于380伏电压,只有把它变成220伏,才能为大众所用。她不仅身体力行做科普,还倡议建设了上海科技馆与上海天文馆。

上世纪90年代,叶叔华和遗传学家谈家桢院士向市领导建言,上海应该有个科技城,对公众进行科普教育。这正是2001年12月正式对外开放的上海科技馆。2010年,她又建言,深空探测是各国科技竞争的重要“赛场”,兴建上海天文馆,能够激发青少年对天文学的兴趣,为我国深空探测培养后备人才。

“悬浮”在半空中的球幕影院。上海科技馆提供

今年6月23日,上海天文馆通过竣工验收,这一全球最大天文馆将于明年开馆。这一天,93岁的叶叔华饶有兴致地去了现场。这是一座没有围墙的天文馆,正如宇宙的无边无际。一座可以容纳350人的球幕影院,就“悬浮”在半空中。说这话时,叶叔华的眼睛一下就亮了。“不管是谁,来了这里都能有所得,这才是有生命力的天文馆。”

仰望苍穹,有一颗被国际小行星组织命名的“叶叔华星”在闪烁。作为一名与“时间”“空间”打了一辈子交道的天文人,叶叔华至今还在追寻,在有限的时间和空间里多做一些于国于民有价值的事情。

人物小传:

叶叔华,女,1927 年 6 月 21 日出生于广东省广州市。1949年毕业于中山大学数学天文系。1951 年,进入中国科学院紫金山天文台徐家汇观象台。1980 年,当选为中国科学院学部委员(院士)。1981年,任上海天文台台长

她主持建立和发展了我国综合世界时系统并长期保持国际先进水平,为国民经济和国防建设做出了重大贡献。她负责建立了我国甚长基线干涉仪(VLBI)网,不仅在天文地球动力学研究方面,还在“探月”“探火”工程中,发挥了重要作用。

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