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一生何所换?中国高能天体化学学家的光荣和梦想

更新时间:2023-10-12 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

新华社上海6月19日电(记者屈婷、全晓书、喻菲)这是中国空间科学的“光荣时刻”:硬X射线调制望远镜(HXMT)被稳稳放置在太空,将展开对银河系的巡天扫描,去探究最前沿、热门的宇宙之谜:黑洞、脉冲星、伽马暴……3RX物理好资源网(原物理ok网)

这也是一群高能天体化学学家梦想成真的时刻:作为中国空间科学先导专项中最贵、最重、科学仪器最多的卫星,HXMT将改变空间高能天文研究常年依赖美国卫星观测数据的状况。3RX物理好资源网(原物理ok网)

《科学》杂志的记者曾在访谈中问HXMT首席科学家张双南当初为何选择归国,他回答说:“在国内的教科书上看不到中国科学家的贡献,这让我很难过,我要改变这些状况。”3RX物理好资源网(原物理ok网)

这句话几乎是三代中国天体化学学家在近百年岁月里的“标准回答”。正是她们用智慧、青春乃至生命培植的“沃土”,让这颗负笈西学求来的“科学种子”不断出芽、生长:块茎追逐着物质世界最微小的粒子,树干指向以光年估算的宇宙大尺度观测。3RX物理好资源网(原物理ok网)

星辰大海路迢迢,参天小树待长成。3RX物理好资源网(原物理ok网)

“我们有何泽慧!”3RX物理好资源网(原物理ok网)

何泽慧3RX物理好资源网(原物理ok网)

HXMT卫星被命名为“慧眼”,不仅蕴意着中国在太空“独具慧眼”以外,同时也为了记念中国过世核化学学家何泽慧教授。3RX物理好资源网(原物理ok网)

在HXMT立项面临困难的情况下,2009年5月和8月,正是何泽慧两次致信国家领导人,恳请关心HXMT项目,“使我国捉住借助方式的原始创新,在一个新的领域取得突破的机会。”3RX物理好资源网(原物理ok网)

原先天体物理学的发展,上世纪七八十年代发射的X射线太空望远镜普遍采用一种高昂、复杂的编码成像方式。这些方式除了斥资巨大,并且须要制造出工业上接近光滑极限的镜面,这是当时的中国做不到的。3RX物理好资源网(原物理ok网)

在这些情况下,年青的化学学家李惕碚和吴枚在90年代初提出一种名为“直接译码”的成像方式,借助简单的准直侦测器扫描数据才能进列宽帧率成像,并基于此提出了HXMT的设想。3RX物理好资源网(原物理ok网)

然而,这些新方式在提出之初由于“太过神奇”,甚至被怀疑是“弄虚造假”。经过六年左右的理论、实验和数据剖析工作,“直接译码”方法才被国外外学者渐渐接受。3RX物理好资源网(原物理ok网)

但何泽慧几乎是第一时间就给与了竭力支持,这件事让78岁的中国科大学教授、清华学院天体化学中心所长李惕碚感念至今。他说,支持一个全新的研究领域,对何泽慧这样成就卓著的科学家是要冒“丢脸”的风险的。3RX物理好资源网(原物理ok网)

何泽慧是一位化学学界的“奇男子”,也是中国科大学第一位女教授。她和“两弹一星”元勋钱三强是中国近现代科学界闻名世界的伉俪。3RX物理好资源网(原物理ok网)

1973年,中国科大学高能化学研究所组建后天体物理学的发展,何泽慧兼任副校长。1978年,所里一些年青人提出想举办空间天文观测。何泽慧一听就兴致盎然,觉得这是一个全新的科学“生长点”。3RX物理好资源网(原物理ok网)

上世纪80年代,这批年青化学学家用高空汽球,搭载空间硬X射线侦测器去举办观测。何泽慧的中学生马宇蒨和姜鲁华记得,每次领取汽球时,多在七、八月,天气十分闷热,但何泽慧每场必到,短则几小时,长则半天,以示支持。3RX物理好资源网(原物理ok网)

她最为看重学术思想的创新。李惕碚追忆:“当‘直接混频’成像方式取得初步成果的时侯,何泽慧和钱三强先生就来到实验室了解相关情况,给我们以热情的鼓励。”3RX物理好资源网(原物理ok网)

年少时,何泽慧立志“静默地想办法救国”;在声名鹊起时,她决然回到百废待兴的新中国;到了她为人旅长时,在每一个科学探求的“关键时刻”,李惕碚说:“我们有何泽慧!”3RX物理好资源网(原物理ok网)

“第一颗卫星,我们要尽量自己做”3RX物理好资源网(原物理ok网)

从1993年提出HXMT卫星的构想,到2011年即将立项,18年过去了。“基于扫描观测和‘直接混频’成像方式的大天区、高灵敏成像技术优势依旧存在!”李惕碚用一切机会和渠道,到处解释和倡议。3RX物理好资源网(原物理ok网)

他的中学生、HXMT卫星有效荷载总设计师卢方军看见“老师这么大岁数还在为这件事操劳”,也中断在日本的博士后研究,选择即将加入HXMT项目。3RX物理好资源网(原物理ok网)

卢方军3RX物理好资源网(原物理ok网)

同样,当李惕碚提出希望张双南能帮助他研发这颗卫星时,早已在NASA工作并成为“学术新星”的张双南欣然回国。3RX物理好资源网(原物理ok网)

作为一颗复杂的空间科学卫星,HXMT研发的每一步都饱尝艰辛:侦测器频频被污染、电子学系统工作失常……引发这种问题的诱因常常纤毫如发,排查和解决要花去数月甚至半年以上的时间。3RX物理好资源网(原物理ok网)

这其中,好多都是自主研发带来的问题。作为国产化的积极倡导者,卢方军直言,自主研发不是一条捷径,非常是在国家工业水平还比较粗放的条件下“白手起家”,会遭到好多意想不到的困难;并且从学科发展和实验室建设的角度来说,却是十分有价值的。3RX物理好资源网(原物理ok网)

例如,在卫星打算装机上天的“正样”阶段,就发生过一次重大“险情”:卫星上的高压模块在严苛的空间环境筛选试验中,可能由于反复的热胀冷缩造成焊点“疲劳”开裂,导致功能损坏。如何修?连生产模块的日本厂家也不晓得。3RX物理好资源网(原物理ok网)

天体物理学的发展_天体物理学发展史_天体物理学发展历程3RX物理好资源网(原物理ok网)

眼看一个细节就要造成长时间的延后,不理解的声音也骤然而至。“当时十分着急!”卢方军追忆说,但HXMT卫星有效荷载总工设计师徐玉朋“特别冷静”,找了各类各样的资料进行研究,最后尝试把高压模块上的一些“硬联接”变成“软联接”,总算解决了这个问题。3RX物理好资源网(原物理ok网)

“第一颗卫星,我们要尽量自己做,先把套路熟悉了,之后的卫星再去考虑国际合作。否则,一上来就合作,他人说哪些是哪些,我们都无从判定。”卢方军说。3RX物理好资源网(原物理ok网)

“这颗卫星,是一生中值得回首的山峰”3RX物理好资源网(原物理ok网)

从起草项目建议书到组织任务施行,卢方军“日夜都在寻思,常常整夜睡不着觉”。结果,连续的疲劳和“排山倒海般的压力”使他两次患上了荨肺炎,一到天热就得病,必须服药就能控制。压力最大时,卢方军“一个人背着单反背着水,在山里转悠”,以摄影来缓解身心。3RX物理好资源网(原物理ok网)

在他的办公室里,大概400年前一颗星体爆发后留下的遗迹被复印成两张色调艳丽的图片,静静地贴在椅子上方,如同时刻提醒着主人不要忘掉那开在宇宙深处的花朵。3RX物理好资源网(原物理ok网)

HXMT卫星的中能望远镜团队自主研发的硅—PIN侦测器性能达到国际先进水平。3RX物理好资源网(原物理ok网)

在接手HXMT项目之前,卢方军仍然在做超新星遗迹的研究工作。中断在日本的博士后研究回去时,一些科学家同行劝告他不要做硬件,嘱咐他研发仪器周期太长,会耽搁科学产出。3RX物理好资源网(原物理ok网)

事实上,在为HXMT繁忙的日子里,卢方军的确无瑕顾及原先的研究课题,只是零零星星地发表了几篇论文。3RX物理好资源网(原物理ok网)

HXMT上天后要发挥作用,还有赖于一项重要的“标定”工作。哪些是“标定”?中低能X射线标定装置校长设计师陈玉鹏打了一个比方,就好比给侦测器的各项性能提供一把“标尺”,这样全球科学家能够按照它来“修正”观测数据,提升观测精度。3RX物理好资源网(原物理ok网)

因为X射线的光斑很小,只能把侦测器一点一点地对准光斑,每次标一个象素点。每位象素点,要测30个能量值。对于HXMT如此辽阔的波段范围,工作量之大可想而知!虽然早已做了简化,这项冗长而精细的基础工作,陈玉鹏和团队一做就是3年。3RX物理好资源网(原物理ok网)

“从个人来讲,其实是有点吃亏。”卢方军说,但发表文章带来的个人成就感是难以和这颗卫星的成功相提并论的,由于前者汇聚了几代科学家的努力和一个团队持续十几年的拼搏,对中国高能天体化学的发展有着重大意义。3RX物理好资源网(原物理ok网)

“这一辈子,当你回望旧事的时侯,看得见的是山峰,而不是平地。HXMT,肯定是我人生中的一座山峰,并且是迄今为止最高的山峰。”卢方军说。3RX物理好资源网(原物理ok网)

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