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專家揭秘神舟七號“出門”前的“太空天氣預(yù)報”

2008年12月03日 17:18 來源:科技日報 發(fā)表評論

  見到龔建村并不容易。作為空間環(huán)境預(yù)報學(xué)科的帶頭人,他總是忙著參加各種會議。電話里龔建村的笑聲很爽朗,感覺是個率真坦誠的人。見到他時我還是這個感覺:一件軍綠色運(yùn)動夾克,一雙休閑皮鞋,握手短暫有力,談吐流暢。

    和“飛天”有關(guān)的記憶

    讓伴飛小衛(wèi)星免受“干擾”

  對于普通人來說,龔建村所在的中科院空間環(huán)境預(yù)報中心是個遙遠(yuǎn)而神秘的地方;而對于我國載人航天工程來說,龔建村和他的團(tuán)隊(duì)是名副其實(shí)的幕后功臣。就像我們出門前要看天氣預(yù)報一樣,我們造訪太空之前也要了解太空的“天氣”情況。而神舟七號“出門”前的這份“太空天氣預(yù)報”正是中科院空間環(huán)境預(yù)報中心作出的。

  由于神舟七號要釋放小衛(wèi)星進(jìn)行伴飛試驗(yàn),對空間地磁環(huán)境提出了近乎苛刻的要求。“小衛(wèi)星的軌道控制工作非常精密,很輕微的地磁活動產(chǎn)生的大氣擾動就可能影響其伴飛軌道,后果非常嚴(yán)重。”龔建村解釋說。

  空間環(huán)境預(yù)報中心的工作人員發(fā)現(xiàn),如果按照最初的試驗(yàn)計劃進(jìn)行,在伴飛試驗(yàn)后期,太陽表面的一個冕洞將產(chǎn)生強(qiáng)烈的地磁擾動。要保證伴星安全,只有將試驗(yàn)提前!于是根據(jù)預(yù)報,“神七”小衛(wèi)星伴飛試驗(yàn)提前2天進(jìn)行。10月初,頻繁的地磁活動如期而至。而此時,小衛(wèi)星早已順利完成了環(huán)繞飛船軌道艙飛行的目標(biāo)。

  幫神舟一號躲過流星雨

  “空間環(huán)境預(yù)報講究的是no news is good news(沒有消息就是好消息)。”龔建村說,“要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo),在執(zhí)行任務(wù)之前就要做好充分準(zhǔn)備,防止任何意外的發(fā)生!

  和龔建村一起走進(jìn)中心預(yù)測大廳,18臺顯示器分居兩側(cè)。“左邊9臺顯示器上顯示的是揭示太陽本身物理屬性的一些圖,如日冕圖、紫外波段圖、黑子圖、磁場圖等,右邊是太陽活動在向地球傳播過程中的一些環(huán)境參數(shù),所有的數(shù)據(jù)每5分鐘更新一次!边@是執(zhí)行航天任務(wù)時預(yù)報員們主要的信息源。

  “數(shù)據(jù)這么多,執(zhí)行任務(wù)時是不是很緊張?”

  “工作做在前面就沒什么好緊張的了。在預(yù)報任務(wù)之前,就要對空間環(huán)境進(jìn)行全面分析、預(yù)測,所以執(zhí)行任務(wù)時所有的參數(shù)變化基本做到心中有數(shù)!

  1999年,我國第一艘載人航天試驗(yàn)飛船神舟一號發(fā)射,預(yù)定發(fā)射時間為11月18日。龔建村和同事們發(fā)現(xiàn)當(dāng)天的獅子座流星暴可能對發(fā)射有嚴(yán)重影響!拔覀冏隽嗽敿(xì)的數(shù)據(jù)分析。分析結(jié)果表明飛船與流星碰撞的概率非常高,如果推遲24小時發(fā)射,碰撞概率下降到千分之六,48小時會降到萬分之一以下。我們把相關(guān)的分析報告上報到工程領(lǐng)導(dǎo)部門!闭强臻g環(huán)境預(yù)報中心提交的這份報告,使1999年11月20日成為載入中國載人航天史冊的一天。

  向戰(zhàn)略型科學(xué)家蛻變

  “開拓一個新領(lǐng)域,是一件讓人非常興奮的事”

  出生成長在江蘇南京,龔建村的普通話聽不出一點(diǎn)鄉(xiāng)音。他說,自己是個適應(yīng)能力很強(qiáng)的人。

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)空間物理專業(yè)畢業(yè)后分配到中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心,龔建村被告知可選擇管理和科研兩類工作。做管理可以留在北京城里,搞科研就得去郊區(qū)。“國家培養(yǎng)了我5年,當(dāng)然應(yīng)該搞科研!庇谑驱徑ù鍋淼搅吮蔽瀛h(huán)外一個叫小牛坊的地方。

  “那時候一天只有5班公交車,最晚的一班只到晚上六點(diǎn),終點(diǎn)站離我們的工作地點(diǎn)還有5公里左右。”回想那時的生活,龔建村印象最深的是北京冬天的風(fēng),“呼呼地刮在臉上像刀子,和南方的風(fēng)一點(diǎn)不像”。雖然如此,龔建村卻從來沒有想過如果畢業(yè)時去了南京或者上海,生活是不是會不一樣。“這也許是六十年代人的特點(diǎn),生活上不怎么挑肥揀瘦。”

  除了北方干冷的天氣,龔建村要適應(yīng)的還有不斷變化的工作。

  1982年,龔建村首先參加的是中高層大氣研究。研究組用幾年時間研發(fā)出我國第一代大氣電場測量儀,并獲得科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎,其核心工作原理至今仍是國內(nèi)主要大氣電場測量儀的設(shè)計基礎(chǔ)。1987年,龔建村作為中央講師團(tuán)的一員來到山東濰坊諸城縣,如何讓從沒接觸過計算機(jī)的中學(xué)、師專老師學(xué)會用BASIC語言編程成了他要琢磨的問題。一年后龔建村回所,磁層成為他新的研究對象,在完成幾個自然科學(xué)基金項(xiàng)目后,又被安排干了兩年的IT產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)工作。

  科研中更換研究領(lǐng)域就意味著工作要從頭開始,龔建村卻樂于接受這樣的變化。“開拓一個新領(lǐng)域,是一件讓人非常興奮的事。”

  “預(yù)報中心每天提供空間環(huán)境預(yù)報,10年來沒有間斷過”

  1993年成立空間環(huán)境預(yù)報研究室,龔建村成為第一批成員。1994年,龔建村被任命為研究室副主任。由此,他開始從一名關(guān)注具體科研問題的科研人員,向需要考慮學(xué)科布局、發(fā)展的戰(zhàn)略型科學(xué)家蛻變。

  空間環(huán)境預(yù)報要對中高層大氣、電離層、磁層、行星際空間以及太陽活動進(jìn)行全面的研究,過去10年龔建村在空間物理不同領(lǐng)域積累的科研經(jīng)驗(yàn)派上了用場。但空間環(huán)境預(yù)報又不同于他以前從事的任何一項(xiàng)研究:“空間物理基礎(chǔ)研究和空間環(huán)境預(yù)報就好比天氣學(xué)研究和天氣預(yù)報,前者以理論居多,后者是應(yīng)用研究,要根據(jù)用戶的需求并對空間環(huán)境中可能發(fā)生的空間事件做出預(yù)測!币闪⒅袊谝粋空間環(huán)境預(yù)報中心,大家對于建成什么樣、怎么建都完全沒有想法。

  1995年,龔建村走訪了美國大部分空間環(huán)境預(yù)報相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室。雖然只有20天時間,龔建村卻看到了學(xué)科未來發(fā)展的方向!懊绹撕苤匾暛h(huán)境預(yù)報的業(yè)務(wù)化,也就是每天都向用戶提供空間天氣參數(shù)。當(dāng)時我國航天事業(yè)正飛速發(fā)展,對于空間環(huán)境預(yù)測有很大需求。在為“神舟”飛船做好保障工作之外,為航天用戶提供業(yè)務(wù)化服務(wù)應(yīng)該成為我們長遠(yuǎn)發(fā)展的方向之一!

  1997年,龔建村再次來到美國空間環(huán)境中心考察3個月,深入全面地學(xué)習(xí)美國的經(jīng)驗(yàn),此行最大的收獲是空間天氣預(yù)報的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)!拔覀兛偸钦f空間環(huán)境良好或者惡劣,可到底什么是良好什么是惡劣,每個預(yù)報員都有不同的標(biāo)準(zhǔn)!蹦且荒,龔建村擔(dān)負(fù)起研究室主任的重?fù)?dān)。

  1998年,完成了第一代空間環(huán)境預(yù)報系統(tǒng)的開發(fā),空間環(huán)境預(yù)報中心通過評審進(jìn)入試運(yùn)行。“從試運(yùn)行的那天起,預(yù)報中心每天提供空間環(huán)境預(yù)報,10年來沒有間斷過!

  “不把事情做好不甘心,做好了還想做得更好”

  業(yè)余時間龔建村喜歡打羽毛球,偶爾也打打臺球和保齡。但說起重新走上羽毛球場,卻是為了“治病”。“年輕時我是所里兩屆羽毛球單打冠軍,后來因?yàn)楣ぷ髅椭袛嗔!?000年,龔建村被確診為心房顫動!耙簿褪钦f我的心臟不能正常收縮,影響了對身體器官的供血量,運(yùn)動起來很容易心悸、頭暈、氣急!钡徑ù宀辉敢饩瓦@么成為一運(yùn)動就胸悶氣短的“病人”,于是跑到運(yùn)動場打起了羽毛球!白铋_始打半個多小時就累得不行,現(xiàn)在讓我打上兩三個小時也沒啥問題!

  除了擁有專業(yè)級的羽毛球裝備,龔建村還有自己的臺球桿和保齡球。說到水平,龔建村并沒有謙虛:“很多年輕人現(xiàn)在還不是我的對手。我覺得自己有點(diǎn)‘強(qiáng)迫癥’,不把事情做好不甘心,做好了還想做得更好。業(yè)余愛好是這樣,工作上也是這樣!

  空間環(huán)境預(yù)報中心研發(fā)的空間環(huán)境保障系統(tǒng)也是在龔建村的這種“強(qiáng)迫癥”下不斷更新?lián)Q代。

  相較于最初的第一代系統(tǒng),2003年完成的第二代系統(tǒng)大大提升了數(shù)據(jù)獲取能力和數(shù)據(jù)分析能力,對于太陽質(zhì)子事件三天預(yù)報準(zhǔn)確率可達(dá)80%,遠(yuǎn)高于國際公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)預(yù)報水平——65%,2004年獲全軍科技進(jìn)步一等獎。2006年龔建村給系統(tǒng)又加入了40多個預(yù)報和效應(yīng)分析模型,全新的第三代系統(tǒng)在2007年又獲得全軍科技進(jìn)步一等獎。龔建村還計劃在2010年完成第四代系統(tǒng)的升級換代。

  “如果一個系統(tǒng)完成后5年內(nèi)都沒有任何更新,大家就會開始思想僵化。不斷提升能力,才能始終保持領(lǐng)先競爭對手2—3個臺階!饼徑ù暹@樣解釋他的“強(qiáng)迫癥”成因。

  名詞解釋

  空間環(huán)境預(yù)報

  地球的周圍并非像我們看到的那樣空空如也,大氣層之外,我們的身邊還受到地球的重力場和磁場、其他星球的引力場和磁場、以及各種電磁輻射的作用。通常情況下,我們在厚厚的大氣層保護(hù)之下,并沒有最直接地感覺到這些磁場或者輻射的作用,這時候我們需要考慮的只是中低層大氣變化帶來的風(fēng)雨雷電等自然現(xiàn)象——這就是我們所熟悉的天氣現(xiàn)象。但是如果在那些大氣稀薄而不能提供有力保護(hù)的高層大氣、電離層等太空區(qū)域,或者當(dāng)?shù)厍虼艌鍪艿教柫W拥挠绊懚l(fā)生大的擾動的時候,就會出現(xiàn)磁暴、極光等空間環(huán)境現(xiàn)象。

  就像天氣預(yù)報那樣,空間天氣預(yù)報也是基于我們對空間環(huán)境的不斷監(jiān)測,從而對其增加了解和認(rèn)識,掌握其一定的變化規(guī)律,然后通過對已獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,給出空間環(huán)境未來變化趨勢的預(yù)測。當(dāng)然,因?yàn)樘柣顒拥闹匾裕员O(jiān)測太陽黑子、冕洞、日珥、耀斑等太陽活動現(xiàn)象則是空間天氣預(yù)報中極為重要的內(nèi)容。而與普通天氣預(yù)報略有不同的是,空間天氣預(yù)報還將進(jìn)一步地為服務(wù)對象提供更詳細(xì)的預(yù)警信息和行為指導(dǎo)。(徐玢)

編輯:吳歆】
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