从雪山、气球到太空,六十载铸就空间天文“重

来源:七七新闻网 时间:2017-06-19 编辑:七七新闻网
从雪山、气球到太空,六十载铸就空间天文“重器”---很少有人知道,这颗卫星的背后是一条崎岖而壮丽的“悟道”……

从雪山、气球到太空,六十载铸就空间天文“重

矗立在高能所院内的“无尽阴阳”雕塑。

  新华社北京6月18日电(记者屈婷 喻菲 全晓书)在中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所)的院落里,一座名为“无尽阴阳”的太极符号雕塑颇有意趣。据说,它揭示了东方哲学和高能物理共同探究的问题——万物之“道”。

  中国近日成功发射的首枚X射线天文卫星“慧眼”同样要一探宇宙深处的“万物之道”。它重约2.5吨,是空间科学先导专项中重量最重、特色鲜明的一颗卫星,堪称“大国重器”。

  很少有人知道,这颗卫星的背后是一条崎岖而壮丽的“悟道”之旅:六十多年来,三代科学家从零起步,殚精竭虑,让中国高能天体物理从雪山云室、高空气球到太空,一步步走向基础科学领域的最前沿。

  【“守株待兔”的雪山云室】

  1954年,在云南东川一座海拔3200米的山峰上,中国第一个宇宙线实验室建成了,得名“落雪站”。从1958年到1965年的7年里,由三个大型云室组成的实验装备陆续建成,使得这一大云雾室成为当时世界同类装置规模最大、水平最先进的仪器之一。

从雪山、气球到太空,六十载铸就空间天文“重

当年建在云南高山上的“落雪站”。(记者贺萌手绘)

  但是,云雾室的原理基本就像“守株待兔”,只有极高能量的宇宙线正好射进来,才能捕捉得到,效率和精度都很难保证。

  到了1972年,欧洲核子研究中心等已经展开了高能加速器的研究。在此背景下,同年9月,周恩来总理指示高能物理和高能加速器的研究工作“这件事不能再延迟了”。

  1973年,中国科学院高能物理研究所成立,并以云南落雪山宇宙线观测站的研究人员为主体,成立了宇宙线研究室,从此以空间、地面、地下等多种探测手段开展粒子天体物理的实验研究。

  高能所研究员张承模清楚地记得,自己是1975年“上山”的,参与改造了云雾室的电子学系统。由于山高路险,科研人员一“上山”就是一年多,蔬菜、大米都需要从海拔2000多米的铜矿区扛上来。

  “当时我们有一个口号叫:头顶蓝天,脚踩白云,一定要把云雾室改造好。”张承模回忆说,山上最大的敌人是寒冷和缺氧,一些身体差的人甚至会吐血。但这些年轻的物理学家颇具乐观精神,不忘观察松鼠、落地松,云雾氤氲中还会以歌声唱和。

  新系统运行后的一年里,张承模和同事们值班时最主要的工作就是等待着巨大的爆炸声响起,其余时间就用看书打发时间。大家发现,真正的观测数据很少,有用的数据更是“少之又少”,根本无法形成具有国际影响力的成果。

  这使得李惕碚、顾逸东、吴枚等一批年轻物理学家意识到:一定要发展主动观测的手段,挺进空间天文观测的“高地”。

  【“HAPI”飞入平流层】

  当时,他们决定把探测宇宙高能粒子的仪器安置在高空气球上,飞入平流层进行天体物理观测。

从雪山、气球到太空,六十载铸就空间天文“重

中国自行研制的高空气球飞入平流层。(记者贺萌手绘)

  在李惕碚的领导下,研究团队分成两队,一队由吴枚、陆柱国牵头,研制载荷探测器;另一队由顾逸东领衔,研究气球运载;此外,马宇蒨负责数据分析平台的建设。

  身在载荷团队的张承模回忆,一开始大家只能从日本、德国的书上一点点了解空间观测器的概念,寻找材料,即使是制作一个最简单的光电倍增管读出系统,也吃尽了苦头。

  研制气球的运载团队一样遇到了很大困难。没有计算机模拟计算升限、载重等设计参数,他们全靠纸笔运算,先把报纸一块块粘起来,像裁缝一样剪出需要的形状,再把它们拼成模型,最后据此将气球材料一块块剪下来,互相拼接成气球。

  “零号”产品诞生于1983年中秋节。在河北香河县,一个3000立方米的气球带着铝制吊篮充满了氢气,携带着被泡沫包裹严实的探测器第一次飞入了平流层!

  有趣的是,在这个探测器大功告成之际,大家就有了“舔犊”之心,商量着要给它起个名字,也为未来的系列探测器博个“好彩头”。最后,还是李惕碚提议用其英文缩写“HAPI”,也取“happy”的谐音,大家欣然同意。

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