86歲的院士如何“追太陽”?

2024-05-07 09:31:21來源:中央廣電總臺中國之聲作者:李思默 等

人物名片

方成,86歲,天體物理學(xué)家,中國科學(xué)院院士。他主持設(shè)計和研制了我國第一座塔式太陽望遠(yuǎn)鏡,并帶領(lǐng)團(tuán)隊30多年來堅持用其進(jìn)行多波段的太陽活動觀測,獲得一系列高質(zhì)量的太陽耀斑、黑子、日珥等二維光譜資料。他親歷了中國對太陽研究的從無到有,從搭建觀測塔到升級天文臺、再到領(lǐng)銜把中國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”送入太空。2010年國際天文學(xué)聯(lián)合會將編號為185538號的小行星命名為“方成星”。

01‍

心懷壯志 求索探新

在方成先生的回憶中,那個夏天是那么熾熱,無論是南京似火的驕陽,還是他和同學(xué)們心中滾燙的夢想。

1958年酷暑時節(jié),南京大學(xué)校園里草木蔥蘢。年輕的方成懷抱著一沓沓厚厚的稿紙,步履匆匆。那一年,他還是天文系大三的學(xué)生;那一年,他開始向著兒時的憧憬奔跑,籌建我國第一座塔式望遠(yuǎn)鏡、探索光芒萬丈的太陽。

方成:太陽塔有二三十米高,望遠(yuǎn)鏡放在整個建筑的最上面,把這個光線引到塔下面來進(jìn)行觀測,比較穩(wěn)定,地面上的一些擾動都可以避免掉,可以得到很好的太陽像和太陽光譜,它是一種特殊的精密望遠(yuǎn)鏡。‍

△1955年,方成考入南京大學(xué)天文學(xué)系。

美國威爾遜山天文臺早在1908年就率先建造了太陽塔,并取得良好的觀測結(jié)果。但上世紀(jì)50年代,我國天文學(xué)的觀測設(shè)備還是一窮二白,只有南京紫金山天文臺20多年前從國外購置的一架60厘米反射望遠(yuǎn)鏡。

這時,一位前蘇聯(lián)太陽物理專家的到來,為師生們打開了一扇希望的大門。

方成回憶,太陽物理專家西特尼克教授給他們畫了個草圖。他們知道太陽塔大概是什么樣子后,覺得建太陽塔是一個可行的方案。

△1959年,方成和同學(xué)們討論太陽塔設(shè)計。

畫圖、計算,一切工作都只能靠人力完成。計算錯了、圖紙設(shè)計出現(xiàn)問題,只能推倒重頭再來,不過這些困難都擊不垮滿腔熱血的青年們。但正當(dāng)大家一心期待著寄予厚望的太陽塔建成、我國太陽物理研究能迎來新突破的時候,一盆冷水澆了下來。

方成:1959年年底到1960年年初,所有蘇聯(lián)專家全部撤回去了,我們這位專家也走掉了。‍

原本已經(jīng)困難重重的太陽塔建設(shè)就這樣擱淺了,后來幾經(jīng)起落,這一拖就是十四年。而與此同時,國際天文學(xué)科卻在突飛猛進(jìn)。

當(dāng)時歐洲、日本都已經(jīng)建了太陽塔,方成說:“我們越來越落后,要趕上去。如果一直不搞這個東西的話,第一手資料就拿不到。”

02‍

鍥而不舍 攻堅克難

沒有天文設(shè)備,何談搞天文?

方成執(zhí)著地推動著項目重啟,幾經(jīng)挫折和起落,直到1973年,轉(zhuǎn)機(jī)終于來了,南京大學(xué)天文系決定繼續(xù)建設(shè)太陽塔,當(dāng)時還是助教的方成擔(dān)任研制組組長。盡管資金短缺、質(zhì)疑聲不斷,但方成知道,中國天文研究已經(jīng)沒有時間可以拖延和浪費了。

方成:研制組第一個任務(wù)就是要做好調(diào)研,到底國外現(xiàn)在做成了什么樣子。我們不能抄他們的,我們要有自己的特色。設(shè)計當(dāng)時困難在什么地方?就是電子計算機(jī)那時候很少,這個也非常艱苦的,但是最后我們自己把它設(shè)計好了。

設(shè)計有了,太陽塔建在哪里?方成帶著研制組跑遍了南京周邊方圓100公里左右的地方。“我們就騎自行車跑,到處去看,哪個地方最干凈。因為太陽塔的觀測要好,天空一定要非常干凈,灰塵要少,像灰霧的天氣觀測是不行的,拍的照就很差了。”‍

△南京大學(xué)天文系重新組織了太陽塔研制小組,建設(shè)太陽塔時期留影。

考察空氣質(zhì)量,又沒有儀器測量,用什么標(biāo)準(zhǔn)呢?

方成和組員們想到了一個有趣的辦法——看樹葉。如果一個地方空氣清新,道路兩旁的樹葉就不會積累太多灰塵。于是久而久之他形成了特殊的“癖好”,無論走到哪里,要是不看樹葉,飯也吃不好,覺也睡不著。后來,他們又自制儀器測量大氣質(zhì)量。就這樣經(jīng)過反復(fù)對比之后,選定了紫金山南麓的孝陵衛(wèi)。

方成還來不及高興,下一道難題又?jǐn)[在了眼前,太陽塔部件的精密度要求太高,制造困難。于是他幾乎天天下到工廠車間,和工人們一起作業(yè)。

△建設(shè)中的太陽塔

1979年秋天,南京孝陵衛(wèi)的荒野中,矗立起一座小巧別致的穹頂小塔。塔高21米,定天鏡有效口徑46厘米。

太陽塔建好以后,方成團(tuán)隊第一次把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)太陽,看到了清楚的太陽像。“這證明我們整個設(shè)計制造都是符合要求的,獲得了一個大概20厘米的太陽像,上面的黑子都清清楚楚。”

△我國第一座太陽塔建成

三年后,南京大學(xué)太陽塔及多波段太陽光譜儀通過國家級鑒定,達(dá)到了國際同類口徑太陽塔的先進(jìn)水平。

方成說,這個望遠(yuǎn)鏡的特別之處是可以同時得到六個波段上的太陽光譜,包括太陽的物理狀態(tài)、密度溫度,都可以用光譜測定出來,得到了一大批很好的成果。“可以說,從此中國的太陽物理研究走上了國際舞臺。”

△1995年,方成在太陽塔觀測。

03‍‍

敢為人先 百折不撓

2021年10月14日,沉沉夜色中,我國第一顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”從太原衛(wèi)星發(fā)射中心一飛而起,奔向無垠的太空。那一天,83歲的方成和團(tuán)隊就守在發(fā)射現(xiàn)場。

△2021年10月14日18時51分,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號丁運載火箭,成功發(fā)射首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”。

在“羲和號”之前,國際上已經(jīng)陸續(xù)發(fā)射了70顆太陽專用或相關(guān)衛(wèi)星。而我國太陽空間探測的第一步,該怎么邁?

方成說,不能跟人家搞一樣的,“科學(xué)研究只有第一沒有第二”。后來,他想到了一個辦法,對太陽可見光里最重要的一條譜線——Hα譜線進(jìn)行空間觀測。這正是國際上空缺的地方。

通過研究Hα譜線,可以巧妙反推出太陽的溫度、密度,并對太陽爆發(fā)活動做出預(yù)報。但Hα光譜成像空間望遠(yuǎn)鏡在全世界尚屬首創(chuàng),研制難度可想而知。

方成在驗收儀器時,發(fā)現(xiàn)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡曝光時間太短,影響圖像質(zhì)量;而且,太陽像到底好不好,也不知道。于是他提出,一個月內(nèi)要更換濾光片,達(dá)到設(shè)計指標(biāo),否則整個實驗成果都可能付之東流。

△“羲和號”衛(wèi)星實現(xiàn)國際首次太陽Hα波段光譜成像的空間探測,填補太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的空白。

“羲和號”的發(fā)射升空,開啟了我國空間探日的新時代。兩年多來,它已取得首批探測成果,傳回的海量觀測數(shù)據(jù)正在向全球開放共享。探日征程步伐穩(wěn)健、漸入佳境,“羲和二號”的發(fā)射也有了初步計劃,將對太陽進(jìn)行立體探測。

方成說,現(xiàn)在團(tuán)隊積累的資料已經(jīng)到了450TB,有十幾個國家的科學(xué)家都在使用。“現(xiàn)在我們正在努力,希望把‘羲和二號’放到拉格朗日點的L5點上去,離地球1億5000萬公里。太陽、地球和L5這個點組成一個等邊三角形,是從另外一個角度去看太陽,國際上從來沒有一顆衛(wèi)星固定在L5上面觀測。所以我們想趕緊把它搞出來,我們國家就又有了一個世界第一了。”

04‍

追求卓越 矢志不渝

換個角度看太陽,我們還要做世界第一。傾力半個多世紀(jì)不停探索,86歲的方成如今仍堅守在研究崗位上,貢獻(xiàn)著自己的智慧和力量。他的學(xué)生、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員甘為群說,能與老師并肩作戰(zhàn),比孤獨前行珍貴得多。

甘為群說,在80歲左右的院士里,堅持一線工作,還寫論文發(fā)表的已經(jīng)非常少了,方老師就是其中之一。“他現(xiàn)在完全是一種滿負(fù)荷的工作狀態(tài),身上相當(dāng)于兩倍的工作量。”

△方成與南京大學(xué)師生合影

效法羲和馭天馬,志在長空牧群星。兩鬢斑白的方成如今還會時常想起自己20歲時的那個夏天,不甘人后、不畏艱險,向著光的方向一往無前,那光來自璀璨奪目的太陽,也來自執(zhí)著于心的向往。追逐永遠(yuǎn)在路上。

記者手記

我是記者李思默。與我想象中的老先生不同,方成院士身上自帶“時尚感”。這位耄耋老人不但能熟練地使用智能手機(jī)和我交流,還經(jīng)常在手機(jī)上修改論文、開視頻會議。我好奇地問,這些是誰教您的?他淡然一笑,說“都是自己琢磨出來的。”他愛好廣泛,攝影、游泳,樣樣在行。65歲時學(xué)會了開車,如今仍熱衷于自駕出行。

在采訪過程中,我豁然明白,這樣的時尚感,原來是源自他內(nèi)心始終充滿著的、對探索未知的澎湃熱情。他一再強調(diào),科學(xué)研究就是創(chuàng)新,要探索新的東西,了解新的世界。其實,我心中的老先生也正像他一生追逐的太陽那樣,用睿智而溫暖的光輝照亮我國天文研究的前路,也激勵著身邊的人勇敢前行。

記者|李思默 景明 陶航飛

鳴謝|南京大學(xué) 江陰市融媒體中心

責(zé)任編輯:高瑋怡
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