王绶琯
王绶琯,天文学家。1923年出生于福建福州。1936年13岁时考入马尾海军学校。始学航海,后转造船。1943年在重庆毕业。工厂见习一年后赴英国进修造船。1950年转天文,任伦敦大学天文台助理天文学家。1953年回国,先后就职于紫金山天文台,上海徐家汇观象台及北京天文台,历任副研究员、研究员,北京天文台台长、名誉台长。1980年当选为中国科学院学部委员(现改称院士)。1981~1996年历任中国科学院数学物理学部副主任、主任。曾任中国天文学会理事长,现为名誉理事长。历年当选为第五、六、七、八届全国人民代表大会代表。 王绶琯科学研究的主要贡献有以下三个方面: 授时 50年代初期,“大地测量与绘图”为国家建设所急需。当时测绘部门向中国科学院提出紧急提高时号(授时信号)精确度、以应野外“天文大地测量”的要求。这是天文学的一项传统任务。紫金山天文台于1955受命承担,决定派王绶琯到上海主持这一工作。当时的徐家汇观象台是我国唯一的授时机构。最初的设备是法国传教士撤离时留下的,技术陈旧。我国接管后增添了一些仪器,但很有限。王绶琯以前没有接触过授时,接过任务后只能是夜以继日,边学边干。所幸这时在上海已有龚惠人、罗定江、叶叔华等几位业务骨干,又加上几位新同志,同心协力,于二年时间里完成了这一任务。同时也为打下时间、纬度等基本天体测量研究的基础创造了条件。当时引进的光电中星仪及超人差棱镜等高仪技术还为尔后我国发展的光电等高仪起了先导作用。 射电天文学 射电天文学是第二次世界大战之后取得迅速进展的新兴学科。1958年借中苏联合观测海南岛日环食之机,中国科学院决定从原苏联观测队引进射电天文技术,并在日食观测结束后计划借用一台原苏联的小型太阳射电望远镜开始我国自己的射电天文建设。王绶琯在参加日食观测后受命在北京筹集队伍实施这个计划。当时这一学科在我国尚属空白,必须从专业人才的培训着手。于是经过几个月的学术准备,1959年在北京创办一个以各个天文单位青年骨干为主体的射电天文培训班,为期一年,打下理论、实测和技术基础,并研讨我国射电天文的发展蓝图。这个培训班产生的我国第一批射电天文学家,成为中国发展这门学科的重要力量,这使得不久后在设备归还原苏联时,能很快地研制出自己的同类设备,在几个单位开始了太阳厘米波射电的常规监测。与此同时,在北京天文台开始了研究适应我国发展的射电天文项目。这时正当国际上竞相以巨大投资发展大型厘米波射电望远镜。中国当时电子工业底子很薄,跟随这个潮流显然不是上策。王绶琯等考虑到科学意义、发展前景和可行性三个因素,决定从“米波多天线太阳干涉仪”的研制着手。选择太阳研究,是因为太阳射电辐射较之一般宇宙射电强千万倍,可以用相对简单的天线和接收机,而在科学上当时仍处于射电研究前沿;选择米波,是因为主要难度来自行星际和星际背景干扰,以及地面环境干扰,前者为各国与我们所共有,后者只要选址得当,就不至于比别人严重;选择多天线干涉仪系统,是因为对同一波段的天线,口径增大一倍时造价将增大八倍以上,而射电天文却需要尽可能大的天线面积。干涉仪方式使天线面积化整为零,是技术上必须考虑的方向。同样重要的是“单天线”的分辨率正比于口径大小,而干涉仪的分辩率则由相距最远的天线之间的距离决定,而这远不是“单天线”所能企及。采用多天线干涉仪的代价是需要解决多个天线之间很长的传输系统保持一致和稳定的问题。但是这可以诉诸技术研究而不必依靠巨大投资。根据这些,王绶琯等设计了由16面天线组合成全长1公里左右的米波太阳干涉仪。与此同时,自1959年开始,在北京以及河北、山西的几个地区勘察台址,最后于1963年定在北京的密云水库北岸。这是一个有很大发展余地的射电干涉仪台址。1967年第一期干涉仪完成安装并启用,随后在条件十分困难的10年里一直维持着最低程度的太阳研究,并在天线阵上增加了工作在分米波段的复合干涉仪模式。复合干涉仪基线长2公里,体现了性能上的提高。这一时期国际上射电天文发展迅猛。特别是综合孔径技术试验成功并开始大规模建设,是射电天文方法上一次历史性突破,是干涉仪技术的极致。密云干涉仪非常适合于发展成为综合孔径,而米波综合孔径,由于上述米波段的特色,正是可以植足以进入国际合作与竞争的依托。实现综合孔径将可以做到高分辩率成图并探测比以往微弱得多的目标。这将使我国射电天文可以从单纯研究太阳射电进入到当前学科热点的宇宙射电研究。1984年,王绶琯等完成了密云米波综合孔径的建设,其功能及学术贡献在国际同类开拓中占有了一席之地。启用以来编制了米波射电源表,并开展了一系列宇宙射电研究。 太阳射电方面,国际上由于进一步探测能力的限制,研究工作趋于滞缓,王缓琯等利用原有小型厘米波设备,提出并研制了针对太阳厘米波爆发的毫秒级快速记录设施,在实测和理论上均取得较大成效。 大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)方案 LAMOST方案主要是苏定强和王绶琯两人提出并研究、完成主题论证的。这个项目将在跨世纪时期建成。完成后将成为这一阶段天文学发展中的一项重要手段,国际同行寄以厚望。我国政府已将之列为“九五”期间基础研究的一项重大项目。 当前的天文研究正进入历史上的又一高潮。90年代在光学、射电、红外、紫外、X及γ射线各个波段的新一代设备开始陆续投入工作,总投资不下六七十亿美元。这是一次规模巨大的全面开拓。 在这个大规模开拓的全景中存在着一个“由来已久”的欠缺,这就是赖以获得天体物理信息的天文光谱测量始终处于低效率状态。迄今已经登记的天文目标中获得光谱研究的不及万中取一。在全球性的大规模开拓行将把天文学带进“多波段-大样本-巨信息量”时期时,天文光谱的实测能力成为学科前进中的一个严重的“瓶颈”。近10年来,美、英天文学家利用多光纤光谱仪技术使光谱观测效率提高了几百倍。但面对数以千万计的待测目标,这还不足以使“瓶颈”真正放松。而进一步前进的困难在于天文光学设计上的一个“传统”难题,即难以设计出一具既具备大口径又具备大视场的天文望远镜。 LAMOST方案解决了这个难题。它可以同时在大片天区中测量几千个光谱,也就是观测效率较之以往提高了几千倍。它的完成和发展,将足以解开这个一直阻碍着学科发展的“瓶颈”。 由于LAMOST方案依靠的是设计上的创新,而不是巨大投资,造价仅约为2千万美元,较之国际上每个项目动辄10亿美元远为低廉,而为我国目前经济能力所能承担。
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