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他們主動請纓,做重要的“國家事”

2025-08-04 中國科學報 江慶齡
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5月29日凌晨,隨著太陽翼正常展開,天問二號探測器正式踏上跨越數億公里、歷時10年的深空探測之旅。7月1日,好消息再次傳來,天問二號在軌拍攝的地月影像圖公布,探測器運行情況良好。在此次任務中,中國科學院上海天文臺(以下簡稱上海天文臺)承擔了為天問二號“探路”的工作。

從20世紀70年代開始,上海天文臺持續攻關高精度甚長基線干涉測量(VLBI),在進行天文學基礎研究的同時多次服務于我國衛星發射任務,為探測器“保駕護航”。“我們承擔的是大工程中的一個環節,但每個環節都有其作用,最終確保一個又一個任務順利完成?!鄙虾L煳呐_研究員、原臺長沈志強說,“過去我們不曾缺席,未來我們也會努力承擔更多任務。”

主動請纓,從未失手

在沒有北斗導航系統的茫茫太空中,天問二號是如何尋路、抵達目的地的?

就像放風箏,即便風箏飛得看不見了,也能順著線感知它的位置。VLBI就是這樣一組能夠精準感受太空中探測器方位的“智能牽線”,通過多根“線”(射電望遠鏡)協同感知,精確算出探測器的位置和軌跡。

“探測器在空間中運動方式是三維的,測量位置時,不僅需要掌握它和地球的距離,還需要了解其在垂直于我們視線平面上的方位?!鄙蛑緩娊忉專琕LBI技術是天文觀測中常用的手段,將分散在不同地方的射電望遠鏡陣列聯合起來,同時觀測一個天體,其角分辨率由望遠鏡間最大間距(最長基線)決定。多年來,正是得益于VLBI技術的發展,天文學家揭開了眾多遙遠天體的神秘面紗。

20世紀末,我國正式組織探月工程論證。上海天文臺主動請纓,提出將VLBI技術應用于探月衛星實時跟蹤測軌的建議。

2004年,我國探月工程啟動立項。20余年間,我國探月工程“繞”“落”“回”3個階段和首次火星探測任務,均采用了測距測速+VLBI的新型測定軌體制。至2024年6月25日嫦娥六號成功采樣返回,由上海天文臺牽頭的VLBI測軌分系統已實現了探月任務“八戰八捷”并助力我國首次火星探測任務天問一號圓滿完成。探月工程首任總設計師、中國科學院院士孫家棟曾說過,正是因為VLBI的加入,使我國探月工程立項至少提早了5年。

上海天文臺VLBI測定軌團隊也在一次次任務的“訓練”下,全面掌握了河外星系射電源和深空探測器的VLBI觀測數據處理技術、深空探測器的測定軌關鍵技術。

沈志強介紹,與以往的歷次任務相比,天問二號任務VLBI測軌分系統面臨著新的技術難點。

上海天文臺于2023年9月相繼啟動了長白山和日喀則40米口徑射電望遠鏡項目建設。在短短15個月里,上海天文臺的科學家克服了高海拔、低溫等困難,順利建成兩個臺站。與此同時,上海天文臺VLBI測定軌團隊開展了有針對性的關鍵技術攻關,主要包括小行星弱引力場下的軌道確定技術、小行星探測器相位參考VLBI定位技術。

兩個新臺站和全新升級的VLBI中心,與原本的上海天馬觀測站和新疆烏魯木齊觀測站構成了新的“四站一中心”VLBI測軌網絡,進一步提高了數據處理的靈活性和多任務處理能力,確保天問二號不會“迷路”。

值得一提的是,在這次“首秀”之后,全新上線的VLBI測軌網絡還將服務于未來的嫦娥七號、嫦娥八號、天問三號、載人登月等多個任務。為此,上海天文臺VLBI測定軌團隊早早做好了準備,構建起多任務可擴展構架,從而為后續多任務狀態下的長期穩定運行打下基礎。

“把國家安排的事情干好”

在兩個新臺站建設過程中,上海天文臺組建了兩支由年輕人擔任主力的黨員突擊隊,負責人分別為上海天文臺正高級工程師李斌和王錦清。此前,二人從未參與過臺站建設工作,但接到任務安排后,他們毫不猶豫地答應了并全情投入。

在零下40攝氏度的環境里靠軍大衣保暖、在沒有水和電的4100米高原邊建生活設施邊建臺站……突擊隊成員克服身體不適,邊干邊學,和工人并肩作戰,漂亮地完成了建設任務。

這樣的例子在上海天文臺還有很多?!按蠹覄倎砼_里的時候,都有一些科研方面的想法和規劃。但每當有重大任務需要人手時,大家卻愿意暫時放下手里的事情?!鄙蛑緩娬f。

事實上,在20多年前,沈志強就是這樣的一個年輕人。

沈志強是國內較早開始進行高分辨率黑洞觀測以及黑洞物理理論與數值模擬的科學家之一,通常是坐在辦公室電腦前。2003年中秋節這天,他回國加入上海天文臺任研究員。不久后,65米口徑的天馬望遠鏡論證工作開始了,中國科學院院士、上海天文臺原臺長葉叔華把任務交給了沈志強。

“當時,我只在課本上學過射電望遠鏡的原理,沒有親手參與過建造?!鄙蛑緩娚宰骺紤]就答應了下來,但也掛念著正在參與的銀河系中心黑洞觀測國際項目?!暗日撟C工作完成,我就得回去接著做黑洞的工作了?!彼@么和葉叔華說。

“結果一直到望遠鏡落成,我都專注于這個項目。”沈志強笑道,“腦子里全都是‘天馬’,完全顧不上黑洞觀測的事情?!?/p>

這樣的“暫時離開”發揮了更大的作用。2012年以來,天馬望遠鏡多次參與探月衛星的測定軌任務,并先后在銀河系磁星爆發、星際碳鏈分子和Q波段寬帶譜線巡天等研究領域斬獲最新發現,也為人類拍攝的首張黑洞照片作出了貢獻。

類似的例子還有很多。我國第一顆人造地球衛星發射任務、北斗衛星導航系統、DRO-A/B雙星組合體“救援”……這些任務背后,都有上海天文臺科研人員的奮力攻關與默默付出。

“我們作為國家隊如何體現擔‘國家責’、做‘國家事’呢?其實就是把國家安排的事情干好。事實上,把這些任務做好了,個人也會得到很好的發展。”沈志強直言。

做擅長且重要的事情

今年4月,由上海天文臺建設的平方公里陣列射電望遠鏡(SKA)區域中心第一階段的中國節點,成功通過SKA天文臺總部組織的國際并網測試。SKA是上海天文臺重點布局的任務之一?!拔覀円辛α孔鰪娮约旱摹L板’,發揮在天文觀測方面的優勢,支撐國家空間安全、導航系統等任務?!鄙蛑緩娊榻B,上海天文臺秉持“強化優勢”理念,持續突破能力極限,組建攻關團隊,致力于完成非我難以達成的任務。

長期以來,我國衛星定軌導航和深空探測、國防安全、氣象遙感等領域所需的地球定向參數(EOP),主要由國際地球自轉和參考系服務機構提供,數據產品均在國外,近年頻繁出現無法及時獲得EOP等數據的情況。

為此,上海天文臺結合過去幾十年的積淀,組建起一個空間基準建制化團隊,目前已建設完成共計6個13米口徑VLBI全球觀測系統(VGOS)望遠鏡的自主觀測網,并即將在海外建成多個含有13米VGOS望遠鏡的多技術并置站。

非洲部分國家相對不安定,飲食、文化等和國內有很大差異。想要建望遠鏡,必須去實地考察調研,科研人員二話不說就去了?!半m然現在回頭看好像不覺得艱苦,但我知道每個人都克服了心理、生理方面的種種挑戰?!鄙蛑緩娬f,“在我看來,這本質上是集體努力的結果,每個人的付出都很重要。”

“集中力量辦大事”日益成為上海天文臺的共識。近年來,上海天文臺鼓勵科研人員將自己的工作與國家需求相結合,以“項目”為基本單元組建強化團隊,同時給予年輕人充分信任,讓他們挑大梁承擔重大任務。

“發現問題不難,但下定決心去做很難,最后做成更是難上加難。但正是過程中的艱辛,襯托出成功后的幸福感?!鄙蛑緩娧壑虚W著光。

誰說現在的年輕人不能吃苦?上海天文臺新一代的科研力量正在用肩膀扛起一件又一件重要的“國家事”。

(原載于《中國科學報》 2025-08-04 第3版 綜合)

打印 責任編輯:閆文藝

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