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王赤(左)查看儀器測試情況。
1月27日,中國科學(xué)院大學(xué)星際航行學(xué)院正式成立,將聚焦星際推進、深空通信導(dǎo)航、空間科學(xué)等前沿領(lǐng)域,培育兼具扎實功底、戰(zhàn)略視野與家國擔當?shù)木o缺復(fù)合型人才。中國科學(xué)院院士王赤就是這所特色學(xué)院人才培養(yǎng)專項負責(zé)人之一。
空間科學(xué)是我們了解宇宙、探索太空的重要支撐。從探索科學(xué)前沿到主持重大項目,耕耘空間科學(xué)30多年,王赤將個人所學(xué)與國家發(fā)展所需緊密結(jié)合,成為我國空間科學(xué)事業(yè)發(fā)展的見證者、參與者和推動者之一。“個人的理想或許如星辰般渺小,但當它與國家發(fā)展同頻共振時,就能迸發(fā)出光芒。”一次交流活動上,王赤的發(fā)言引起了與會者的共鳴,也道出他的成長心聲。
“一定要努力去做原創(chuàng)性研究”
太陽風(fēng)是來自太陽的帶電粒子流,是影響地球和太陽系空間環(huán)境的主要因素。日球?qū)邮翘栵L(fēng)可以吹到的空間區(qū)域,根據(jù)與太陽的距離及物理環(huán)境差異,可分為內(nèi)日球?qū)雍屯馊涨驅(qū)印?/p>
太陽風(fēng)進入外日球空間后發(fā)生了哪些變化?太陽風(fēng)里的粒子與外日球?qū)拥闹行猿煞秩绾蜗嗷プ饔???0世紀90年代,這些都是空間科學(xué)的前沿課題。
讀博士時,王赤曾參與飛往太陽系外的空間探測器——“旅行者二號”項目的科研工作。“按照傳統(tǒng)理論模型,太陽風(fēng)到外日球空間后,速度應(yīng)保持不變,但實際觀測顯示,太陽風(fēng)傳到外日球空間后,速度會下降。對于理論和實際的不一致,科學(xué)界希望找到合理解釋。”王赤說,他提出了新的太陽風(fēng)帶電粒子與中性成分相互作用的理論方法,在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了新的太陽風(fēng)多元模型。
“我們要做別人沒做過的,一定要努力去做原創(chuàng)性研究。”王赤說,新模型解釋了太陽風(fēng)在外日球空間的減速現(xiàn)象。根據(jù)新模型,科學(xué)家還得以反演星際空間的氫原子密度,從而為外太空探索提供科學(xué)支撐。
“敢于跳出既有框架,勇闖科研‘無人區(qū)’。”這是同行對王赤的評價。本世紀初,我國沒有太陽風(fēng)與地球空間相互作用的物理模型。國際上雖有一些開源模型,但精度不高,分辨率也有限。瞄準這一方向,王赤帶領(lǐng)團隊嘗試建立高精度的三維全球模型,經(jīng)過10多年的努力,最終構(gòu)建出自主的數(shù)值模型。
為持續(xù)完善模型,近些年,團隊還加入了軟X射線等重要參數(shù)。如今,我國成為少數(shù)擁有自洽描述太陽風(fēng)跟磁層相互作用數(shù)值模擬能力的國家之一。相比于國際通用模型,王赤團隊構(gòu)建的模型數(shù)字耗散精度更高,這意味著,通過自主研制模型預(yù)測的空間天氣更加接近實際情況,已達到國際先進水平。
“希望實現(xiàn)更多關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的突破”
作為我國空間科學(xué)領(lǐng)域的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,子午工程是由沿東經(jīng)100度、120度,北緯40度、30度“井”字形布局的31個臺站、近300臺(套)監(jiān)測設(shè)備組成的空間環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。子午工程提供的中國地區(qū)全域覆蓋的、高時空分辨的、實時的空間環(huán)境地基監(jiān)測數(shù)據(jù),不僅為我國航天器發(fā)射和在軌運行等方面的通信導(dǎo)航保障服務(wù)提供科學(xué)支撐,還能推動我國空間天氣建模與預(yù)報能力的發(fā)展。
自2008年子午工程啟動起,王赤就是團隊的骨干成員,2019年子午工程二期開工建設(shè)時,他擔任總指揮。“我們希望實現(xiàn)更多關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的突破。”王赤說。
子午工程北方中緯高頻相干散射雷達網(wǎng)是我國自主研制的先進探測設(shè)備之一。“觀測電離層等離子體漂移速度,國際上傳統(tǒng)的高頻相干散射雷達精度有限,靈活度不高。”王赤介紹,2013年,團隊開始自主研制新型雷達,經(jīng)過5年的努力,成功研制出雷達原理樣機。在黑龍江佳木斯站點部署后,采集的數(shù)據(jù)得到了相關(guān)國際組織的認可。該技術(shù)的突破為子午工程二期北方中緯高頻相干散射雷達網(wǎng)的成功建成并投入運行奠定了堅實的基礎(chǔ)。
“如今,我國逐漸向國際空間科學(xué)舞臺中心靠近。”王赤說,“自主創(chuàng)新常常意味著要頂住壓力,但我們直面困難,一步一個腳印。事實證明,這條路走對了。”
2015年“悟空”升空、2016年“墨子號”發(fā)射、2017年“慧眼”巡天、2022年“夸父”探日、2024年“天關(guān)”一眼千年、2026年“微笑”蓄勢待發(fā)……一批科學(xué)衛(wèi)星相繼涌現(xiàn)的背后,都有王赤及其團隊的身影。
重大工程項目,往往涉及10多家到數(shù)十家科研單位,跨越工程管理和科學(xué)研究兩個領(lǐng)域。每個參與者的出發(fā)點、經(jīng)歷不同,看法有差異在所難免。如何讓大家擰成一股繩?
“要集納各方意見,在耐心溝通中凝聚共識。”王赤說。實施重大空間科學(xué)工程任務(wù),既要考慮科學(xué)目標的價值,也要考慮工程技術(shù)落地的成熟度和工程的經(jīng)濟性。在推進項目的過程中,他與團隊商定的方案經(jīng)常能夠在各個因素之間達成平衡,受到各方好評。
“老一輩科學(xué)家為我們樹立了榜樣”
發(fā)展空間科學(xué)事業(yè)需要長期投入,面對繁重任務(wù)、艱巨挑戰(zhàn),王赤說:“唯有埋頭苦干。”
為推進由中國科學(xué)家發(fā)起的“國際空間天氣子午圈計劃”,2014年,王赤帶領(lǐng)團隊在巴西推動建立了中國在西半球的第一個空間天氣實驗室——中國—巴西空間天氣聯(lián)合實驗室/中國科學(xué)院南美空間天氣實驗室。
在國外搭建實驗室,挑戰(zhàn)之大可想而知。實驗室安裝設(shè)備時,遇上暴雨天氣,為了防止儀器設(shè)備被雨水破壞,科研人員連續(xù)奮戰(zhàn)了3個晝夜。安裝完成合影留念時,一名科研人員差點站在原地睡著了。
王赤團隊頑強拼搏的精神,讓巴西同行深受感動,實驗室建設(shè)進展順利。依托南美實驗室,中國與巴西展開了更多科技合作與交流,為中國科學(xué)家走向世界積累了經(jīng)驗。
埋頭苦干的精神源于傳承,王赤說:“老一輩科學(xué)家為我們樹立了榜樣。”
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授胡友秋是王赤本科畢業(yè)論文的指導(dǎo)老師,他曾跟隨“兩彈一星功勛獎?wù)?rdquo;獲得者、中國科學(xué)院院士趙九章讀研究生。在王赤眼中,胡友秋做科研很純粹,對待科學(xué)問題容不得半點馬虎。“我記得胡老師常掛在嘴邊的一句話是‘這個問題,你到底懂沒懂’。”王赤說,“胡老師潛心科研、淡泊名利的風(fēng)范讓我深受感染,后來我一直和他保持聯(lián)系,經(jīng)常能得到他的指導(dǎo)和教誨。”
空間物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士魏奉思是子午工程的主要倡導(dǎo)者。從1993年底提出設(shè)想到2005年批復(fù)立項,10多年間,子午工程立項幾經(jīng)波折,魏奉思從沒動搖。“沒有他的堅韌執(zhí)著,沒有他帶領(lǐng)大家攻堅克難,就沒有子午工程的今天。”王赤感慨。
“我們這一代科研工作者是幸運的,老一輩科學(xué)家為空間科學(xué)事業(yè)打下了堅實基礎(chǔ)。我們要接過他們手中的接力棒,繼續(xù)逐夢星辰大海。”王赤說。
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