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2007年中科院在基础科学领域又获丰收。参与探月工程、推进大科学工程建设等一系列成果不仅表明中科院在我国基础科学领域占有重要地位,而且也从一个侧面反映出我国基础科学研究的现状和趋势。日前,记者采访了中科院的有关部门,了解到中科院在基础研究方面的几大特点。
基础研究为国家重大科学目标服务
我国首次探月工程圆满成功,开启了中国人走向深空,探索宇宙奥秘的新时代。对我国的天文学界来说,嫦娥一号的升空也是天文学研究迈出的新一步:中科院分别位于北京、上海、昆明、乌鲁木齐的四台大型射电望远镜为“嫦娥”探月导航指路,参与了嫦娥一号除发射段外的各个轨道段的测轨任务;而将这四台望远镜“连接”在一起的就是VLBI测轨分系统。
在“嫦娥”发射前,我国的所有卫星均绕地球运转,最远距离大约是8万公里,仅是“嫦娥”38万公里路程的一个零头。以往的测控设备及射电望远镜,只要通过发射和接收卫星电磁波,就能较精确地测定其轨道。而如今,要站在地球上,“看”清月亮旁边一颗正以每秒1000多米速度飞行的人造卫星,对“视力”的要求提高了好几个数量级。
如何把天文观测系统运用到对人造卫星进行测轨的航天工程,是探月工程给中国天文科学家提出的挑战。据上海天文台台长、探月工程VLBI测轨分系统总指挥洪晓瑜介绍,我国科研人员成功地把天文系统引入到航天系统,做出了很多创新性的工作。比如,由于天文观测的天体都很遥远,尽管天体上发射的信号是球面波,到达地球也基本上可以按平面波来计算。而近地卫星到地球上几个望远镜之间距离较近,发射的球面波就不能忽略,此时获取的测轨数据就要按球面波计算。不同的计算方法,直接关系到测轨的精确度。
在探月工程中,研究人员通过VLBI技术特制了一台“超级望远镜”:将几台射电望远镜联网同时工作,使其测量精度或测量分辨率等效于一台巨型望远镜。即使某台射电望远镜的口径只有25米,但它一旦与不同地点的同类望远镜联网,其口径就相当于各望远镜之间的地理跨度。当北京、上海、昆明、乌鲁木齐4座天文台(站)点实现VLBI联网后,这台“超级望远镜”的口径就达到3000公里左右。各射电望远镜在不同角度测量的卫星数据,经VLBI数据处理和指挥调度中心汇总处理后,再传至飞控中心,为“嫦娥”测轨定轨服务。这是我国VLBI首次应用于航天工程,标志着我国成为世界上将VLBI技术用于航天工程实时测轨的少数国家之一。
对中国天文学来说,探月工程提供了一个绝好的机遇:它让天文学研究能够服务于国家重大科学目标。
通过大科学工程推动基础科学研究
2007年3月1日,国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在中科院等离子体所通过了验收。这标志着我国在全超导核聚变实验装置领域走在了世界前列,同时也是我国在基础科学领域的一个重大突破。
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