編者按
1987年5月16日,王綬琯以《射電天文學的發展與展望》為題,在西北電訊工程學院演講。憑借在射電天文學領域深耕多年積累的豐富經驗,以及獨有的前瞻性視野,王綬琯的演講讓更多年輕學子了解到射電天文學的前沿動態,激發了他們對該領域的探索熱情。
王綬琯,中國天體物理學奠基人之一,中國射電天文學開創者,中國科學院院士。他長期主持我國天文學的總體發展,為中國現代天文學的發展作出了巨大貢獻。
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《射電天文學的發展與展望》手稿
來源 | 中國科學家博物館
1987年5月16日,在西北電訊工程學院,王綬琯以《射電天文學的發展與展望》為題,用充滿激情與智慧的語言,將人類探索宇宙的奧秘娓娓道來。
這篇演講,是王綬琯多年研究心血的結晶。作為中國射電天文學的開拓者,他在一片荒蕪中開墾出科研的沃土,從零起步開創觀測研究,更帶領團隊突破重重技術壁壘,成功研制出多種射電天文設備。
20世紀80年代后,他將科研的“接力棒”傳遞到青年天文學者手中,他的角色也從研究人員轉變為管理者,站在全新的高度,深入思考我國射電天文學以及整個天文學的未來走向,為其長遠發展精心謀劃、指明方向。
大半生的時光里,王綬琯將心血傾注于浩瀚星河,用執著與智慧破譯宇宙密碼。
拓荒射電天文
射電天文學,是借助于第二次世界大戰中軍用雷達接收技術的發展而崛起的。20世紀50年代,我國在這方面尚屬空缺。
1957年,中國科學院決定借助1958年中蘇聯合組隊到海南島進行日環食射電觀測的契機,從蘇聯引進射電天文技術,王綬琯被任命為中方團隊負責人之一。
“蘇方的團隊相當龐大,帶來各個不同地區天文臺的射電望遠鏡,波長從短厘米波到長分米波都有。”王綬琯回憶道。
1958年的海南島,氣候炎熱潮濕,瘧疾橫行,條件極為艱苦。但王綬琯沒有絲毫猶豫,提前數月奔赴海南,完成了選址、連通電線、運輸設備等一系列先遣工作。這次觀測,不僅讓他積累了豐富的實踐經驗,也更加堅定了他在中國發展射電天文學的決心。
這次觀測選在三亞進行,很成功。日食觀測結束后,時任中國科學院副院長吳有訓向蘇方提出,留借兩臺厘米波射電望遠鏡,并決定把它們安放在北京天文臺沙河工作站。
因此,王綬琯被調往沙河站,開始射電天文學的創建工作。初到沙河站,眼前的景象可謂是一片荒蕪,一切都要從零開始。選臺址、修路、接水電、搬運儀器…… 每一項工作都充滿挑戰,但王綬琯和同事們毫不退縮。他們搭起簡陋的草棚,一邊生活,一邊開展科研工作。
1999年,王綬琯在沙河站建站40周年大會上
講話
來源 | 中國科學家博物館
突破射電天文技術瓶頸
在射電天文學波瀾壯闊的發展進程中,王綬琯以開拓者的姿態,始終站在創新前沿,一次次向技術高峰發起挑戰。
1968年,王綬琯和同事們成功研制出我國第一臺射電天文望遠鏡——16面射電干涉儀。后來,又相繼制成了分米波復合射電干涉儀、米波綜合孔徑射電望遠鏡系統等重要射電天文觀測設備,并在相應的觀測研究中取得多項創見性成果。
1973年,受澳大利亞科學家W.N.Christiansen在悉尼大學天線陣改裝成綜合孔徑系統的啟發,王綬琯提出“地球自轉-綜合”方法,以16面天線陣為基礎進行米波宇宙射電巡天研究。經過多年努力,王綬琯和團隊在1984年完成總體調試,獲得了第一張射電巡天天圖。
然而,由于研究米波宇宙射電巡天研究的設備起始條件過于簡陋,進一步發展經費及人力投入較大,建設更先進的觀測設備亟需提上日程。
規劃我國射電天文學發展
1980年,王綬琯出任北京天文臺臺長、中國科學院數理學部副主任并分管天文工作。自此,他的視野不再局限于射電天文學的具體研究,而是站在戰略高度,為我國射電天文學乃至整個天文學的發展謀篇布局。
為此,王綬琯提出兩項方案:一是借助改革開放的歷史機遇,將天文學界的主要年輕骨干送到國外一兩年,開闊眼界;二是進行中遠期規劃,特別是解決天文研究必需的觀測設備。
由于經費有限,王綬琯還自創了一套“彩電政策”,即集中力量購買一件設備,能買一臺彩色電視,就不要去買黑白電視。因為彩電的效果更好,可以保證較長時間的研究所需。在王綬琯的領導和管理下,我國的射電天文學研究有了長足發展。
開創LAMOST方案
20世紀80年代后,王綬琯將中國射電天文學的發展藍圖鋪展于胸,其中用心最多、分量最大的是大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡(LAMOST)。
20世紀90年代,王綬琯與蘇定強等科學家合作,共同創立LAMOST方案。當時,國際上的天文學儀器研發趨勢是大設備、大投資,像美國的哈勃望遠鏡造價高達20億美元,這對于當時的中國來說,是難以企及的天文數字。但王綬琯沒有盲目跟風,他深入研究發現,國外一些重要的天文實測工作,關鍵在于科學思想,而非僅僅依賴大型昂貴設備。
基于這一思路,他們設計的LAMOST望遠鏡系統具有獨特的優勢:4米望遠鏡的視場達21平方度,工作3年便可得到上千萬個天體光譜,而且造價相對較低,大約花費2.4億元。這一方案被列為國家“九五”重大基礎研究項目。LAMOST的成功研制,突破了光學天文望遠鏡大視場與大口徑難以兼得的技術瓶頸,多項技術達到國際領先水平。
2009年,LAMOST建成啟用,2013 年發布第一批光譜巡天資料,所含恒星光譜數量超過全球以往歷年所得總和,標志著中國在天文光譜巡天開拓方面取得重大突破。
王綬琯手繪LAMOST的結構及光路示意圖
來源 | 光明網
王綬琯曾表示,其學術生涯中最大的幸事之一,便是在晚年能夠參與LAMOST項目,為國家的天文學發展貢獻余熱。
此外,王綬琯對被譽為“中國天眼”的“FAST”項目也傾注著深厚的情感與支持。在 “FAST”預研階段,他發起院士聯合署名,積極推動項目盡快立項;他不辭辛勞,親臨貴州候選臺址考察,為項目選址把關;在“FAST”立項和建設期間,他時刻關注工程進展,從科學研究到技術應用,他憑借豐富的經驗和卓越的智慧,提出諸多寶貴意見。
王綬琯的一生,是追逐星辰的一生,是為中國射電天文學無私奉獻的一生。他在射電天文學領域的開拓創新,為中國天文學的發展打開了新的大門;他主持研制的一系列天文設備,讓中國在宇宙探索中有了更強大的“眼睛”。他就像一顆璀璨的星辰,在科學的天空中永遠閃耀著光芒。
參考文獻:
[1]追憶著名天文學家王綬琯:拉有科學夢想的青年人一把|賽先生天文[OL].賽先生微信公眾號,2021-01-29.
[2]王綬琯院士:永垂天幕的“科學啟明星”[N].中國科學報,2024-03-17.
[3]始于興趣 忠于使命——記著名天文學家王綬琯院士[OL].中國科學院國家天文臺,2021-01-29.
中國科學家博物館出品
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