她的名字與「北京時間」聯繫在一起

2020-11-25 新華網上海站

  人物小傳

  葉叔華,女,1927年6月21日出生於廣東省廣州市。1949年畢業於中山大學數學天文系。1951年,進入中國科學院紫金山天文臺徐家匯觀象臺。1980年,當選為中國科學院學部委員(院士)。1981年,任上海天文臺臺長。

  她主持建立和發展了我國綜合世界時系統並長期保持國際先進水平,為國民經濟和國防建設做出了重大貢獻。她負責建立了我國甚長基線幹涉測量(VLBI)網,不僅在天文地球動力學研究方面,還在「探月」「探火」工程中,發揮了重要作用。

  直到現在,93歲的葉叔華院士依舊每天出現在中科院上海天文臺的辦公室,閱讀最新的科技文章。她在構想,在距離地球9000公裡外的太空,建兩個口徑30米的射電望遠鏡,此舉將開創空間低頻射電新領域。

  胸中有韜略。這位戰略科學家總在一些關鍵時刻,高瞻遠矚,敢為人先。

  「時間」背後的意義

  葉叔華的名字與「北京時間」聯繫在一起。但在那之前,對於枯燥乏味的「時間」測量,她一度想要放棄,直到受了兩次「刺激」——

  上世紀50年代,中國很多省份還沒有精確測量,3萬測繪工作人員奔波在全國各地。而測繪離不開天文授時,如果時間測得不準,地圖就拼不起來。這就好比挖隧道,從山的一側挖過去,那邊挖過來,結果兩邊卻不能「相遇」。當時的時間信息由上海天文臺負責提供,一位測繪專家批評:「不用你們的結果還好,用了你們的結果,反而把我們的工作都搞壞了。」

  葉叔華當時負責給國際時間局寄送徐家匯觀象臺的測時結果,一次對方來信詢問,為何提供的數據每半個月會有波動?葉叔華琢磨後發現,有個15天周期的修正值沒有加進去,以前精確度低影響不大,但隨著測時精度的提高,影響就大了。這個修正值,20多年來竟都沒有人注意到。

  時間測量,雖枯燥卻大有意義。1958年,葉叔華挑起了籌建我國世界時綜合系統的重擔。到了1964年,我們的世界時系統達到世界第二名,1966年初正式作為我國的時間基準向全國發送,這就是後來的「北京時間」。

  前瞻性推動技術轉換

  火星距地球最遠時達4億公裡,如何精準確定中國首個火星探測器「天問一號」的實時位置?甚長基線幹涉測量(VLBI)測軌分系統發揮了重要作用。葉叔華正是這一技術在我國發展的推動者,使得中國抓住了世界天文觀測技術轉換的大好時機。

  1970年,葉叔華恢復工作的第一件事,就是跑到圖書室看國外同行在做什麼。她了解到,1966年,VLBI的解析度比傳統觀測儀器提高了幾十倍,而且不需要電纜,各個天文臺站藉助原子鐘就可以連接起來,相距可達幾千公裡。更讓葉叔華振奮的是,這一技術利用空間射電源,銀河系外也能觀測到。

  由於這是一項新技術,成本又比較高,即使在一些發達國家也鮮有人問津。但葉叔華敏銳地看到了它的應用前景,1973年,她提出了發展VLBI的計劃。1981年10月,葉叔華擔任上海天文臺臺長,VLBI項目正式上馬。

  當時,科研經費不足,而VLBI至少需要一個25米口徑的望遠鏡,她跑到當時的第四機械工業部詢問一位處長能否建造,對方頭也不抬、斬釘截鐵地說不行。葉叔華在他面前默默地站了一刻鐘,感動了這位處長,約好第二天去見部領導。望遠鏡有了著落,接下來就是選址,葉叔華提出要在烏魯木齊建VLBI站點,這讓很多人想不通。當時烏魯木齊只有一個觀測人造衛星的小站,技術相對薄弱,而昆明有一個成熟的天文臺,建造難度更小。對此,葉叔華想得長遠,上海到昆明1000多公裡,到烏魯木齊是3000多公裡,要力爭儘可能高的解析度,這個聯網的距離就要儘可能遠,如果以後還要和歐洲聯網,更應該建在烏魯木齊。

  事實證明,葉叔華的判斷是對的。國際天文學會和國際大地測量學會宣布,從1988年起全部採用VLBI、雷射測人造衛星和GPS等新技術,同時廢除原來的觀測技術。如果當初沒有預估到這一趨勢,我國的時間測量優勢將不復存在。

  上世紀90年代,我國啟動「探月工程」,之前我國太空飛行器最遠只去過8萬公裡遠的太空,而地月之間有38萬公裡。當時面臨一個棘手的難題,衛星飛到月球附近要改變軌道,需要非常精確的空間測量。葉叔華和上海天文臺同事跑到北京主動請纓,當她說出「10分鐘內把VLBI測軌結果報到北京總部」時,現場一片寂靜,有吃驚,更有懷疑。2007年,「嫦娥一號」衛星發射,實際只用了6分鐘完成VLBI測軌,到了「嫦娥四號」和「天問一號」,更是縮短到了1分鐘。

  佘山腳下,「天馬」望遠鏡靜靜矗立著。為更好地發揮VLBI網的作用,葉叔華再次高瞻遠矚地提出建設上海65米全方位可動的射電望遠鏡。2013年12月,「天馬」全程參加了「嫦娥三號」實時觀測,使我國VLBI網的靈敏度提高至2.6倍以上。「未來不管太空飛行器到木星、土星或是太陽系邊緣,測軌都不在話下。」葉叔華話裡透著自豪。

  中國要掌握更多主動權

  熟悉葉叔華的人,都能背得出她的一句口頭禪:辦一件事,假設只有40%的把握,如果停在那裡不動,就會慢慢變成20%的把握,最後變為零。但積極爭取,可以將其變成60%、70%,最後將事情辦成。拓荒「無人區」,一直是她性格中的重要特質。

  1988年,葉叔華成為第一個當選國際天文學會副主席的中國天文學家。上世紀90年代,一些主持國際空間對地觀測合作項目的國家,希望中國建更多的觀測站,然後把所有數據給他們。「中國也要牽頭主持國際合作計劃,掌握更多的主動權。」中國的地質災害很多,葉叔華不僅開創了我國天文地球動力學的研究,還倡導了「亞太地區空間地球動力學研究計劃」。但要真正實施這一計劃,還得尋求國際組織的支持。1995年,國際大地測量和地球物理聯合會在美國召開。機會難得,葉叔華組織了一個討論會,各國專家針對這一計劃提出了很多問題,她「舌戰群儒」贏得了支持。國際大地測量協會確定由葉叔華領銜這項計劃,這是第一個由中國科學家主持的國際天文合作計劃。

  眼下,上海天文臺正牽頭「平方公裡陣列射電望遠鏡(SKA)」中國區域中心的籌備,以助力中國科學家做出原創性重大科學發現。SKA是國際天文界計劃建造的世界最大綜合孔徑射電望遠鏡,接收總面積達一平方公裡。「在這個全球最大科學合作計劃中,我們能否佔有一席之地?」這是葉叔華最近一直在思考的問題。SKA每天產生的數據量將是全球網際網路流量的10倍,對於計算和存儲都是很大的挑戰。「我希望在上海建立一個區域性科學數據中心,不限於中國,甚至不限於亞洲。」鮐背之年,這位一直把目光投向蒼穹的科學家,依然壯心不已。

  激發青少年天文興趣

  葉叔華曾經說過,科學家的工作相當於380伏電壓,只有把它變成220伏,才能為大眾所用。她不僅身體力行做科普,還倡議建設了上海科技館與上海天文館。

  上世紀90年代,葉叔華和遺傳學家談家楨院士向市領導建言,上海應該有個科技城,對公眾進行科普教育,這正是2001年12月正式對外開放的上海科技館。2010年,她又建言,深空探測是各國科技競爭的重要「賽場」,興建上海天文館,能夠激發青少年對天文學的興趣,為我國深空探測培養後備人才。今年6月23日,上海天文館通過竣工驗收,這一全球最大天文館將於明年開館。這一天,93歲的葉叔華饒有興致地去了現場。這是一座沒有圍牆的天文館,正如宇宙的無邊無際。一座可以容納350人的球幕影院,就「懸浮」在半空中。「不管是誰,來了這裡都能有所得,這才是有生命力的天文館。」葉叔華說。

  仰望蒼穹,有一顆被國際小行星組織命名的「葉叔華星」在閃爍。作為一名與「時間」「空間」打了一輩子交道的天文人,葉叔華至今還在追尋,在有限的時間和空間裡多做一些於國於民有價值的事情。(記者 黃海華)

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