【解放日報·上觀新聞】她的名字與“北京時間”聯系在一起,首張黑洞照片用的技術她最早在中國倡導

轉載自解放日報·上觀新聞

作者:黃海華

 

胸中有韜略 

  

    直到現在,93歲高齡的葉叔華院士依然每天出現在中科院上海天文臺的辦公室,閱讀最新的科技文章。她還在構想,在距離地球9千公里外的太空,建兩個口徑30米的射電望遠鏡,此舉將開創空間低頻射電新領域。 

  胸中有韜略。這位戰略科學家總在一些關鍵時刻,高瞻遠矚,敢為人先。 

   

葉叔華在辦公室閱讀最新的科技文章 。黃海華攝 

    

  【“時間”背后的意義】 

  葉叔華的名字與“北京時間”聯系在一起。但在那之前,對于枯燥乏味的“時間”測量,她一度想要放棄,直到受了兩次“刺激”后,她更深地理解了“時間”背后的意義。 

  上世紀50年代,全國沒有一張標準地圖,因為很多省份都沒有精確測量過。當時有3萬測繪工作人員在全國各地跑,而測繪離不開天文授時,如果時間測得不準,地圖就拼不起來。這就好比挖隧道,從山的一側挖過去,那邊挖過來,結果兩邊卻不能“相遇”。當時的時間信息由上海天文臺負責提供,一位測繪專家批評:“不用你們的結果還好,用了你們的結果,反而把我們的工作都搞壞了?!?/span> 

  葉叔華當時負責給國際時間局寄送徐家匯觀象臺的測時結果,一次對方來信詢問,為何提供的數據每半個月會有波動?葉叔華琢磨后發現,有個15天周期的修正值沒有加進去,以前精確度低影響不大,但隨著測時精度的提高,影響就大了。這個修正值20多年來都沒有人注意到。 

   

  葉叔華在作觀測前的準備 

    

  時間測量,雖枯燥卻大有意義。1958年開始,葉叔華勇敢地挑起了籌建我國世界時綜合系統的重擔。到了1964年,我們的世界時系統達到世界第二名,1966年初正式作為我國的時間基準向全國發送,這就是后來的“北京時間”,為國防和經濟建設做出了重大貢獻。 

 

  【全球首張黑洞照片,用的就是這個技術】 

  火星距離地球最遠時達4億公里,如何精準知道中國首個火星探測器“天問一號”的實時位置?甚長基線干涉測量(VLBI)測軌分系統發揮了重要作用。葉叔華正是這一技術在我國發展的重要推手,使得中國抓住了世界天文觀測技術轉換的大好時機。 

  1970年,“文革”中期,葉叔華恢復工作的第一件事,就是跑到圖書室看國外同行在做什么。她了解到,1966年,VLBI的分辨率比傳統觀測儀器提高了幾十倍。過去,幾個望遠鏡聯合觀測用的是電纜連接信號,距離受到很大限制。如果用VLBI,就不需要電纜,各個天文臺站借助原子鐘就可以連接起來,相距可達幾千公里。更讓葉叔華振奮的是,這一技術不是用小型光學儀器觀測(只能看到銀河系),而是利用空間射電源,這樣銀河系外很遠的地方也能觀測到。 

   

  葉叔華及射電組部分科技人員與美國VLBI專家的合影 

    

  由于這是一項新技術,成本又比較高,即使在一些發達國家當時也無人問津。但葉叔華敏銳地看到了它的應用前景,1973年,她前瞻性提出了發展VLBI的計劃。事實證明,她的判斷是對的。全球第一張黑洞照片,后來用的就是這個技術。國際天文學會和國際大地測量學會宣布,從1988年起全部采用VLBI、激光測人造衛星和GPS等新技術,同時廢除原來的觀測技術。如果當初沒有估計到這一趨勢,我國的時間測量優勢到了這個時候也將不復存在。 

   

  葉叔華提議在烏魯木齊建立VLBI 

    

  198110月,葉叔華擔任上海天文臺臺長,VLBI項目正式上馬。當時,科研經費不足,而VLBI至少需要一個25米口徑的望遠鏡,她跑到當時的第四機械工業部詢問一位處長能否建造,對方頭也不抬、斬釘截鐵地說不行。葉叔華在他面前默默地站了一刻鐘,他后來被感動了,約好第二天去見部領導,望遠鏡有了著落。后來,葉叔華又提出要在烏魯木齊建VLBI站點,很多人對此想不通。當時烏魯木齊只有一個觀測人造衛星的小站,技術相對薄弱,而昆明有一個成熟的天文臺,建造難度更小。對此,葉叔華想得長遠,上海到昆明一千多公里,到烏魯木齊是三千多公里,要力爭盡可能高的分辨率,這個聯網的距離就要盡可能遠,如果以后還要和歐洲聯網,更應該建在烏魯木齊。 

   

  葉叔華在上海25米射電望遠鏡前 

    

  上世紀90年代,我國啟動“探月工程”,之前我國航天器最遠只去過8萬公里遠的太空,而地月之間有38萬公里。當時面臨一個棘手的難題,衛星飛到月球附近要改變軌道,需要非常精確的空間測量。葉叔華和上海天文臺同事跑到北京主動請纓,當她說出“10分鐘內把VLBI測軌結果報到北京總部”時,現場一片寂靜,有吃驚,更有懷疑。2007年,“嫦娥一號”衛星發射,實際只用了6分鐘完成VLBI測軌,到了“嫦娥四號”和“天問一號”, 更是縮短到了1分鐘。 

  佘山腳下,“天馬”望遠鏡靜靜矗立著。為更好地發揮VLBI網的作用,葉叔華再次高瞻遠矚地提出建設上海65米全方位可動的射電望遠鏡。201312月,“天馬”全程參加了“嫦娥三號”實時觀測,使我國VLBI網的靈敏度提高至2.6倍以上?!?b>未來不管航天器到木星、土星或是太陽系邊緣,測軌都不在話下?!?/b>葉叔華話里透著自豪。 

 

  【第一個由中國科學家主持的國際天文合作計劃】 

  熟悉葉叔華的人,都能背得出她的一句口頭禪:辦一件事,假設只有40%的把握,如果停在那里不動,就會慢慢變成20%的把握,最后變為零。但積極爭取,可以將其變成60%、70%,最后將事情辦成。拓荒“無人區”,一直是她性格中的重要特質。 

  1988年,葉叔華成為第一個當選國際天文學會副主席的中國天文學家。上世紀90年代,一些主持國際空間對地觀測合作項目的國家,希望中國建更多的觀測站,然后把所有數據給他們?!爸袊惨獱款^主持國際合作計劃,掌握更多的主動權?!敝袊牡刭|災害很多,葉叔華不僅開創了我國天文地球動力學的研究,還倡導了“亞太地區空間地球動力學研究計劃”。但要真正實施這一計劃,還得尋求國際組織的支持。1995年,國際大地測量和地球物理聯合會在美國召開,機會難得。葉叔華組織了一個討論會,各國專家針對這一計劃提出了很多問題,她一個人“舌戰群儒”贏得了支持。國際大地測量協會確定由葉叔華領銜這項計劃,這是第一個由中國科學家主持的國際天文合作計劃。 

  眼下,上海天文臺正牽頭 “平方公里陣列射電望遠鏡(SKA)”中國區域中心的籌備,以助力中國科學家做出原創性重大科學發現。SKA是國際天文界計劃建造的世界最大綜合孔徑射電望遠鏡,接收總面積達一平方公里?!霸谶@個全球最大科學合作計劃中,我們能否占有一席之地?”這是葉叔華最近一直在思考的問題。SKA每天產生的數據量將是全球互聯網流量的10倍,對于計算和存儲都是很大的挑戰?!拔蚁M谏虾=⒁粋€區域性科學數據中心,不限于中國,甚至不限于亞洲?!滨T背之年,這位一直把目光投向蒼穹的科學家,依然壯心不已。

 

  【科學相當于380伏電壓,如何變成220伏】 

  葉叔華曾經說過,科學家的工作相當于380伏電壓,只有把它變成220伏,才能為大眾所用。她不僅身體力行做科普,還倡議建設了上??萍拣^與上海天文館。 

  上世紀90年代,葉叔華和遺傳學家談家楨院士向市領導建言,上海應該有個科技城,對公眾進行科普教育。這正是200112月正式對外開放的上??萍拣^。2010年,她又建言,深空探測是各國科技競爭的重要“賽場”,興建上海天文館,能夠激發青少年對天文學的興趣,為我國深空探測培養后備人才。 

   

  “懸浮”在半空中的球幕影院。上??萍拣^提供 

    

  今年623日,上海天文館通過竣工驗收,這一全球最大天文館將于明年開館。這一天,93歲的葉叔華饒有興致地去了現場。這是一座沒有圍墻的天文館,正如宇宙的無邊無際。一座可以容納350人的球幕影院,就“懸浮”在半空中。說這話時,葉叔華的眼睛一下就亮了?!安还苁钦l,來了這里都能有所得,這才是有生命力的天文館?!?/span> 

  仰望蒼穹,有一顆被國際小行星組織命名的“葉叔華星”在閃爍。作為一名與“時間”“空間”打了一輩子交道的天文人,葉叔華至今還在追尋,在有限的時間和空間里多做一些于國于民有價值的事情。 

 

人物小傳: 

  葉叔華,女,1927 6 21 日出生于廣東省廣州市。1949年畢業于中山大學數學天文系。1951 年,進入中國科學院紫金山天文臺徐家匯觀象臺。1980 年,當選為中國科學院學部委員(院士)。1981年,任上海天文臺臺長 

  她主持建立和發展了我國綜合世界時系統并長期保持國際先進水平,為國民經濟和國防建設做出了重大貢獻。她負責建立了我國甚長基線干涉儀(VLBI)網,不僅在天文地球動力學研究方面,還在“探月”“探火”工程中,發揮了重要作用。 

 

欄目主編:黃海華

文字編輯:黃海華圖片編輯:徐佳敏 

圖片來源:除了署名照片,其他由上海天文臺提供 

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