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中國(guó)天文儀器在南半球安置運(yùn)行

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源: 瀏覽:945

     近日,北京,中國(guó)國(guó)家天文臺(tái),中國(guó)與阿根廷合作的重大科研項(xiàng)目??高精度人造衛(wèi)星激光測(cè)距儀(Satellite Laser Ranging,SLR)系統(tǒng)及2006年在阿根廷San Juan大學(xué)天文臺(tái)的觀測(cè)情況在這里通過了驗(yàn)收。這是中國(guó)于南半球成功安置的首個(gè)SLR。

  對(duì)此,該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、博士生導(dǎo)師韓延本接受了《科學(xué)時(shí)報(bào)》的專訪。

  《科學(xué)時(shí)報(bào)》:此次國(guó)家天文臺(tái)與阿根廷的合作是怎樣開展的?阿方為何選擇了中國(guó)、選擇了中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)?中國(guó)的優(yōu)勢(shì)在哪里?

  韓延本:中阿合作要從十多年前說起。天體測(cè)量學(xué)的任務(wù)之一是研制星表,給出天體在空間的精確位置,這需要對(duì)天體反復(fù)高精度觀測(cè)和計(jì)算才能得到,但由于歷史的原因,北半球國(guó)家的天文學(xué)比南半球要發(fā)達(dá),很多天文望遠(yuǎn)鏡在北半球,因而南半球(南天)的天體被觀測(cè)得相對(duì)少些。

  20世紀(jì)80年代末期,當(dāng)時(shí)的中國(guó)科學(xué)院北京天文臺(tái)(國(guó)家天文臺(tái)的前身)天體測(cè)量研究室,設(shè)想把我國(guó)的光電等高儀安裝到阿根廷國(guó)立圣胡安大學(xué)天文臺(tái),開展南天星表和天文地球動(dòng)力學(xué)的合作觀測(cè)與研究。這主要是因?yàn)檫@個(gè)天文臺(tái)地處南半球,可觀測(cè)我國(guó)境內(nèi)無(wú)法觀測(cè)到的天區(qū),而且那里氣候干燥、大氣透明度好,尤其是晴天日數(shù)多,年均達(dá)300天。天文觀測(cè)就是希望晴天多,所以那里非常適合天文觀測(cè)。我方在與阿方交流的過程中,發(fā)現(xiàn)對(duì)方對(duì)這樣的合作也很有興趣。

  因?yàn)槲覈?guó)的光電等高儀在當(dāng)時(shí)是很好的天體測(cè)量?jī)x器,阿根廷圣胡安大學(xué)缺少經(jīng)費(fèi)和技術(shù)制造這樣的儀器。經(jīng)反復(fù)討論,雙方達(dá)成了開展合作的協(xié)議,并形成了雙方共同出資、所獲資料和成果共享的合作原則。具體說,就是我方提供儀器和技術(shù),阿方建造觀測(cè)室,并對(duì)我方赴阿科研人員發(fā)放工資。

  這個(gè)國(guó)際合作得到了科技部國(guó)際合作司、中科院國(guó)際合作局及阿根廷國(guó)家科技部的共同支持。1990年底,儀器運(yùn)到阿根廷安裝調(diào)試,1991年初開始觀測(cè),觀測(cè)精度和資料數(shù)量果然比在國(guó)內(nèi)時(shí)好。合作獲得了很好的成果,完成了4部南天星表,并在國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了多篇研究論文。

  如同剛才我所說的,人造衛(wèi)星激光測(cè)距是很有意義的工作,20世紀(jì)90年代后期,雙方又開始討論開展衛(wèi)星測(cè)距的合作觀測(cè)與研究。這個(gè)計(jì)劃得到中國(guó)科學(xué)院和中阿兩國(guó)科技部的支持。

  2000年底,國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)艾國(guó)祥院士和我應(yīng)邀赴圣胡安大學(xué)訪問,簽訂了中阿就SLR進(jìn)行長(zhǎng)期合作觀測(cè)與研究的正式協(xié)議。我們研制的儀器在2003年底完成。由于阿根廷遭遇經(jīng)濟(jì)危機(jī),阿方承建的觀測(cè)室到2005年中期才基本完成。我們的SLR在2005年9月運(yùn)至阿根廷,我國(guó)測(cè)科院和我臺(tái)的技術(shù)人員立即在阿根廷安裝調(diào)試儀器,2006年2月底完成了儀器調(diào)試并開始觀測(cè),資料很快達(dá)到國(guó)際衛(wèi)星激光測(cè)距組織和國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織要求的規(guī)范,儀器獲得了正式編號(hào):7406。這是我國(guó)在國(guó)外運(yùn)行的第一架中型天文儀器。

  《科學(xué)時(shí)報(bào)》:你如何評(píng)價(jià)中國(guó)與阿根廷成功合作的首個(gè)人造衛(wèi)星激光測(cè)距儀項(xiàng)目?

  韓延本:由于歷史的原因,全球約50架SLR中,多數(shù)在北半球,南半球只有幾架,也就是說SLR在地球上分布得很不均勻,這對(duì)許多研究工作是很不利的。國(guó)際衛(wèi)星激光測(cè)距組織(ILRS)希望南半球能增加一些SLR。通過國(guó)際合作將我國(guó)制造的高精度SLR安裝到阿根廷,將有益于改善SLR在南半球分布甚少的狀況,使我國(guó)為世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展作出更多貢獻(xiàn),對(duì)我國(guó)在該領(lǐng)域科學(xué)研究的發(fā)展及天文儀器的研制都有重要的促進(jìn)作用,并擴(kuò)大我國(guó)在國(guó)際科學(xué)界的顯示度。特別是,這個(gè)SLR還可在南半球和西半球觀測(cè)我國(guó)今后發(fā)射的激光衛(wèi)星,為衛(wèi)星的精密定軌提供在我國(guó)本土無(wú)法觀測(cè)的軌道弧段的數(shù)據(jù),為我國(guó)的天文學(xué)、測(cè)地學(xué)等研究工作提供難得的寶貴資料。

  《科學(xué)時(shí)報(bào)》:你能否介紹一下這個(gè)衛(wèi)星激光測(cè)距儀系統(tǒng)從研制到安裝調(diào)試的過程?我國(guó)這種精密的天文儀器的研制和制造水平如何?

  韓延本:人造衛(wèi)星激光測(cè)距儀是非常精密的天文儀器,制造它需要高技術(shù),購(gòu)買則比較昂貴,我國(guó)有制造衛(wèi)星激光測(cè)距儀的能力。我臺(tái)與圣胡安大學(xué)協(xié)商,雙方仍采取共同出資、所獲資料和成果共享的原則開展衛(wèi)星激光測(cè)距的合作。1998年,我臺(tái)完成了調(diào)研和準(zhǔn)備工作,1999年初,我臺(tái)向科技部國(guó)際合作司匯報(bào)了調(diào)研結(jié)果并提出開展合作的申請(qǐng),國(guó)際合作司于下半年批準(zhǔn)了我們的申請(qǐng),支持了300多萬(wàn)元的儀器研制經(jīng)費(fèi)。我臺(tái)委托中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院主持,由我們兩個(gè)單位聯(lián)合制造了一架主望遠(yuǎn)鏡口徑為60公分的SLR系統(tǒng),研制了系統(tǒng)的控制、觀測(cè)、記錄和數(shù)據(jù)處理軟件。

  我國(guó)制造的這個(gè)SLR系統(tǒng)在阿根廷獲得的觀測(cè)資料的數(shù)量和精度均明顯優(yōu)于在國(guó)內(nèi)的觀測(cè),并在全球常規(guī)工作的SLR中有了很好的顯示度。具體表現(xiàn)為:一是觀測(cè)數(shù)量非常豐富;二是觀測(cè)精度高。

  ILRS對(duì)該儀器的成績(jī)和項(xiàng)目組的努力工作表示贊賞,對(duì)中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家天文臺(tái)表示祝賀;指出這不僅對(duì)阿根廷和中國(guó),而且對(duì)整個(gè)衛(wèi)星測(cè)距網(wǎng)非常重要,希望在空間測(cè)地領(lǐng)域與中國(guó)繼續(xù)合作;同時(shí)他們對(duì)儀器的未來寄予厚望并提出了更高要求,希望增加白天進(jìn)行衛(wèi)星測(cè)距的功能。

  此處可觀測(cè)到在我國(guó)境內(nèi)無(wú)法觀測(cè)到的天區(qū),這不僅對(duì)發(fā)展我國(guó)的天文事業(yè)非常有利,還具有安放適應(yīng)國(guó)家發(fā)展需求的望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備的能力,因此這樣的合作有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

  《科學(xué)時(shí)報(bào)》:中國(guó)對(duì)于中阿合作的發(fā)展有無(wú)新的計(jì)劃?

  韓延本:目前,國(guó)家天文臺(tái)正在考慮對(duì)這個(gè)SLR系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造的問題,包括采用性能更好的新型激光器、對(duì)相應(yīng)的硬件和軟件進(jìn)行更新、增加白天進(jìn)行衛(wèi)星測(cè)距的功能,這樣將使我們得到精度更高、數(shù)量更豐富的資料。同時(shí),國(guó)家天文臺(tái)也在討論開展中阿合作新項(xiàng)目的計(jì)劃,新的設(shè)想包括在阿根廷安放米級(jí)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開展太陽(yáng)系動(dòng)力學(xué)的合作觀測(cè)與研究、安放太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè)和研究太陽(yáng)活動(dòng)、安放射電望遠(yuǎn)鏡開展相關(guān)的研究工作等。圣胡安大學(xué)還有一個(gè)海拔2500米的高山觀測(cè)站,具有更好的天氣條件,在那里放置天文儀器可獲得更好的觀測(cè)結(jié)果。

  國(guó)家天文臺(tái)SLR的成功運(yùn)轉(zhuǎn)并取得好成績(jī),更加密切了中阿合作關(guān)系,雙方愿意遵循業(yè)已存在的互惠互利的成功合作模式,進(jìn)一步擴(kuò)展雙邊合作的內(nèi)容和領(lǐng)域。我們希望,通過這些合作項(xiàng)目的逐步實(shí)施,為天文學(xué)和地球科學(xué)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

  資料鏈接:

  高精度人造衛(wèi)星激光測(cè)距儀,是一個(gè)帶有激光器的天文望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),所產(chǎn)生的激光通過一個(gè)望遠(yuǎn)鏡鏡筒向?qū)S玫臏y(cè)地人造衛(wèi)星發(fā)射激光脈沖。激光脈沖的特點(diǎn)是能量集中、傳播距離遠(yuǎn),但發(fā)散卻很小。測(cè)地衛(wèi)星上安裝有激光反射器,可把射到它上面的激光按原路反射回來,微弱的回波被這個(gè)系統(tǒng)具有較大口徑的望遠(yuǎn)鏡接收到。專門的儀器記錄下發(fā)射和接收激光脈沖的時(shí)間差,就能計(jì)算出儀器到衛(wèi)星的精確距離,這就是SLR的工作原理。

  SLR的測(cè)量資料對(duì)衛(wèi)星軌道的精密確定,對(duì)開展天文學(xué)、天文地球動(dòng)力學(xué)、測(cè)地學(xué)研究,重力場(chǎng)變化和地球自轉(zhuǎn)變化的監(jiān)測(cè)與研究,維持地球參考系等都具有重要價(jià)值。國(guó)際上很多國(guó)家研制了SLR,我國(guó)的幾個(gè)天文臺(tái)和測(cè)繪部門在上世紀(jì)七八十年代也開始開展這方面的工作,目前在北京、上海、長(zhǎng)春、武漢、昆明設(shè)有SLR觀測(cè)站。

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