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从地表到宇宙!这位南大人的星际追梦之旅

南京大学 2024-05-11

The following article is from 中央广电总台中国之声 Author 中国之声



5月6日,中央广播电视总台中国之声播出《方成:星海拓荒,恒心如日》,讲述了中国科学院院士、南京大学天文与空间科学学院教授方成投身天文研究、一步步探索广阔宇宙的事迹。






人物名片


方成,86岁,天体物理学家,中国科学院院士。他主持设计和研制了我国第一座塔式太阳望远镜,并带领团队30多年来坚持用其进行多波段的太阳活动观测,获得一系列高质量的太阳耀斑、黑子、日珥等二维光谱资料。他亲历了中国对太阳研究的从无到有,从搭建观测塔到升级天文台、再到领衔把中国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”送入太空。2010年国际天文学联合会将编号为185538号的小行星命名为“方成星”。



01

心怀壮志 求索探新

在方成先生的回忆中,那个夏天是那么炽热,无论是南京似火的骄阳,还是他和同学们心中滚烫的梦想。


1958年酷暑时节,南京大学校园里草木葱茏。年轻的方成怀抱着一沓沓厚厚的稿纸,步履匆匆。那一年,他还是天文系大三的学生;那一年,他开始向着儿时的憧憬奔跑,筹建我国第一座塔式望远镜、探索光芒万丈的太阳。


方成:太阳塔有二三十米高,望远镜放在整个建筑的最上面,把这个光线引到塔下面来进行观测,比较稳定,地面上的一些扰动都可以避免掉,可以得到很好的太阳像和太阳光谱,它是一种特殊的精密望远镜。

1955年,方成考入南京大学天文学系。

美国威尔逊山天文台早在1908年就率先建造了太阳塔,并取得良好的观测结果。但上世纪50年代,我国天文学的观测设备还是一穷二白,只有南京紫金山天文台20多年前从国外购置的一架60厘米反射望远镜。

这时,一位前苏联太阳物理专家的到来,为师生们打开了一扇希望的大门。

方成回忆,太阳物理专家西特尼克教授给他们画了个草图。他们知道太阳塔大概是什么样子后,觉得建太阳塔是一个可行的方案。

1959年,方成和同学们讨论太阳塔设计。

画图、计算,一切工作都只能靠人力完成。计算错了、图纸设计出现问题,只能推倒重头再来,不过这些困难都击不垮满腔热血的青年们。但正当大家一心期待着寄予厚望的太阳塔建成、我国太阳物理研究能迎来新突破的时候,一盆冷水浇了下来。

方成:1959年年底到1960年年初,所有苏联专家全部撤回去了,我们这位专家也走掉了。‍

原本已经困难重重的太阳塔建设就这样搁浅了,后来几经起落,这一拖就是十四年。而与此同时,国际天文学科却在突飞猛进。

当时欧洲、日本都已经建了太阳塔,方成说:“我们越来越落后,要赶上去。如果一直不搞这个东西的话,第一手资料就拿不到。”

02

锲而不舍 攻坚克难

没有天文设备,何谈搞天文?

方成执着地推动着项目重启,几经挫折和起落,直到1973年,转机终于来了,南京大学天文系决定继续建设太阳塔,当时还是助教的方成担任研制组组长。尽管资金短缺、质疑声不断,但方成知道,中国天文研究已经没有时间可以拖延和浪费了。

方成:研制组第一个任务就是要做好调研,到底国外现在做成了什么样子。我们不能抄他们的,我们要有自己的特色。设计当时困难在什么地方?就是电子计算机那时候很少,这个也非常艰苦的,但是最后我们自己把它设计好了。

设计有了,太阳塔建在哪里?方成带着研制组跑遍了南京周边方圆100公里左右的地方。“我们就骑自行车跑,到处去看,哪个地方最干净。因为太阳塔的观测要好,天空一定要非常干净,灰尘要少,像灰雾的天气观测是不行的,拍的照就很差了。”

南京大学天文系重新组织了太阳塔研制小组,建设太阳塔时期留影。

考察空气质量,又没有仪器测量,用什么标准呢?

方成和组员们想到了一个有趣的办法——看树叶。如果一个地方空气清新,道路两旁的树叶就不会积累太多灰尘。于是久而久之他形成了特殊的“癖好”,无论走到哪里,要是不看树叶,饭也吃不好,觉也睡不着。后来,他们又自制仪器测量大气质量。就这样经过反复对比之后,选定了紫金山南麓的孝陵卫。

方成还来不及高兴,下一道难题又摆在了眼前,太阳塔部件的精密度要求太高,制造困难。于是他几乎天天下到工厂车间,和工人们一起作业。

建设中的太阳塔

1979年秋天,南京孝陵卫的荒野中,矗立起一座小巧别致的穹顶小塔。塔高21米,定天镜有效口径46厘米。

太阳塔建好以后,方成团队第一次把望远镜对准太阳,看到了清楚的太阳像。“这证明我们整个设计制造都是符合要求的,获得了一个大概20厘米的太阳像,上面的黑子都清清楚楚。”

我国第一座太阳塔建成

三年后,南京大学太阳塔及多波段太阳光谱仪通过国家级鉴定,达到了国际同类口径太阳塔的先进水平。

方成说,这个望远镜的特别之处是可以同时得到六个波段上的太阳光谱,包括太阳的物理状态、密度温度,都可以用光谱测定出来,得到了一大批很好的成果。“可以说,从此中国的太阳物理研究走上了国际舞台。”

1995年,方成在太阳塔观测。

03‍‍

敢为人先 百折不挠

2021年10月14日,沉沉夜色中,我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”从太原卫星发射中心一飞而起,奔向无垠的太空。那一天,83岁的方成和团队就守在发射现场。

2021年10月14日18时51分,我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭,成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。

在“羲和号”之前,国际上已经陆续发射了70颗太阳专用或相关卫星。而我国太阳空间探测的第一步,该怎么迈?

方成说,不能跟人家搞一样的,“科学研究只有第一没有第二”。后来,他想到了一个办法,对太阳可见光里最重要的一条谱线——Hα谱线进行空间观测。这正是国际上空缺的地方。

通过研究Hα谱线,可以巧妙反推出太阳的温度、密度,并对太阳爆发活动做出预报。但Hα光谱成像空间望远镜在全世界尚属首创,研制难度可想而知。

方成在验收仪器时,发现光学望远镜曝光时间太短,影响图像质量;而且,太阳像到底好不好,也不知道。于是他提出,一个月内要更换滤光片,达到设计指标,否则整个实验成果都可能付之东流。

“羲和号”卫星实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测,填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白。

“羲和号”的发射升空,开启了我国空间探日的新时代。两年多来,它已取得首批探测成果,传回的海量观测数据正在向全球开放共享。探日征程步伐稳健、渐入佳境,“羲和二号”的发射也有了初步计划,将对太阳进行立体探测。

方成说,现在团队积累的资料已经到了450TB,有十几个国家的科学家都在使用。“现在我们正在努力,希望把‘羲和二号’放到拉格朗日点的L5点上去,离地球1亿5000万公里。太阳、地球和L5这个点组成一个等边三角形,是从另外一个角度去看太阳,国际上从来没有一颗卫星固定在L5上面观测。所以我们想赶紧把它搞出来,我们国家就又有了一个世界第一了。”

04

追求卓越 矢志不渝

换个角度看太阳,我们还要做世界第一。倾力半个多世纪不停探索,86岁的方成如今仍坚守在研究岗位上,贡献着自己的智慧和力量。他的学生、中国科学院紫金山天文台研究员甘为群说,能与老师并肩作战,比孤独前行珍贵得多。

甘为群说,在80岁左右的院士里,坚持一线工作,还写论文发表的已经非常少了,方老师就是其中之一。“他现在完全是一种满负荷的工作状态,身上相当于两倍的工作量。”

方成与南京大学师生合影

效法羲和驭天马,志在长空牧群星。两鬓斑白的方成如今还会时常想起自己20岁时的那个夏天,不甘人后、不畏艰险,向着光的方向一往无前,那光来自璀璨夺目的太阳,也来自执着于心的向往。追逐永远在路上。


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来源:中国之声

编辑:刘淑君

审校:宗   和

责编:王   俊 李烨婧


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