近日,北京,中國國家天文臺,中國與阿根廷合作的重大科研項目??高精度人造衛(wèi)星激光測距儀(Satellite Laser Ranging,SLR)系統(tǒng)及2006年在阿根廷San Juan大學天文臺的觀測情況在這里通過了驗收。這是中國于南半球成功安置的首個SLR。
對此,該項目負責人、中國科學院國家天文臺研究員、博士生導師韓延本接受了《科學時報》的專訪。
《科學時報》:此次國家天文臺與阿根廷的合作是怎樣開展的?阿方為何選擇了中國、選擇了中國國家天文臺?中國的優(yōu)勢在哪里?
韓延本:中阿合作要從十多年前說起。天體測量學的任務之一是研制星表,給出天體在空間的精確位置,這需要對天體反復高精度觀測和計算才能得到,但由于歷史的原因,北半球國家的天文學比南半球要發(fā)達,很多天文望遠鏡在北半球,因而南半球(南天)的天體被觀測得相對少些。
20世紀80年代末期,當時的中國科學院北京天文臺(國家天文臺的前身)天體測量研究室,設想把我國的光電等高儀安裝到阿根廷國立圣胡安大學天文臺,開展南天星表和天文地球動力學的合作觀測與研究。這主要是因為這個天文臺地處南半球,可觀測我國境內(nèi)無法觀測到的天區(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300天。天文觀測就是希望晴天多,所以那里非常適合天文觀測。我方在與阿方交流的過程中,發(fā)現(xiàn)對方對這樣的合作也很有興趣。
因為我國的光電等高儀在當時是很好的天體測量儀器,阿根廷圣胡安大學缺少經(jīng)費和技術制造這樣的儀器。經(jīng)反復討論,雙方達成了開展合作的協(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,阿方建造觀測室,并對我方赴阿科研人員發(fā)放工資。
這個國際合作得到了科技部國際合作司、中科院國際合作局及阿根廷國家科技部的共同支持。1990年底,儀器運到阿根廷安裝調(diào)試,1991年初開始觀測,觀測精度和資料數(shù)量果然比在國內(nèi)時好。合作獲得了很好的成果,完成了4部南天星表,并在國際著名學術刊物上發(fā)表了多篇研究論文。
如同剛才我所說的,人造衛(wèi)星激光測距是很有意義的工作,20世紀90年代后期,雙方又開始討論開展衛(wèi)星測距的合作觀測與研究。這個計劃得到中國科學院和中阿兩國科技部的支持。
2000年底,國家天文臺臺長艾國祥院士和我應邀赴圣胡安大學訪問,簽訂了中阿就SLR進行長期合作觀測與研究的正式協(xié)議。我們研制的儀器在2003年底完成。由于阿根廷遭遇經(jīng)濟危機,阿方承建的觀測室到2005年中期才基本完成。我們的SLR在2005年9月運至阿根廷,我國測科院和我臺的技術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,資料很快達到國際衛(wèi)星激光測距組織和國際地球自轉(zhuǎn)服務組織要求的規(guī)范,儀器獲得了正式編號:7406。這是我國在國外運行的第一架中型天文儀器。
《科學時報》:你如何評價中國與阿根廷成功合作的首個人造衛(wèi)星激光測距儀項目?
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,這對許多研究工作是很不利的。國際衛(wèi)星激光測距組織(ILRS)希望南半球能增加一些SLR。通過國際合作將我國制造的高精度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,使我國為世界科學技術的發(fā)展作出更多貢獻,對我國在該領域科學研究的發(fā)展及天文儀器的研制都有重要的促進作用,并擴大我國在國際科學界的顯示度。特別是,這個SLR還可在南半球和西半球觀測我國今后發(fā)射的激光衛(wèi)星,為衛(wèi)星的精密定軌提供在我國本土無法觀測的軌道弧段的數(shù)據(jù),為我國的天文學、測地學等研究工作提供難得的寶貴資料。
《科學時報》:你能否介紹一下這個衛(wèi)星激光測距儀系統(tǒng)從研制到安裝調(diào)試的過程?我國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)星激光測距儀是非常精密的天文儀器,制造它需要高技術,購買則比較昂貴,我國有制造衛(wèi)星激光測距儀的能力。我臺與圣胡安大學協(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)星激光測距的合作。1998年,我臺完成了調(diào)研和準備工作,1999年初,我臺向科技部國際合作司匯報了調(diào)研結果并提出開展合作的申請,國際合作司于下半年批準了我們的申請,支持了300多萬元的儀器研制經(jīng)費。我臺委托中國測繪科學研究院主持,由我們兩個單位聯(lián)合制造了一架主望遠鏡口徑為60公分的SLR系統(tǒng),研制了系統(tǒng)的控制、觀測、記錄和數(shù)據(jù)處理軟件。
我國制造的這個SLR系統(tǒng)在阿根廷獲得的觀測資料的數(shù)量和精度均明顯優(yōu)于在國內(nèi)的觀測,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:一是觀測數(shù)量非常豐富;二是觀測精度高。
ILRS對該儀器的成績和項目組的努力工作表示贊賞,對中國科學院和國家天文臺表示祝賀;指出這不僅對阿根廷和中國,而且對整個衛(wèi)星測距網(wǎng)非常重要,希望在空間測地領域與中國繼續(xù)合作;同時他們對儀器的未來寄予厚望并提出了更高要求,希望增加白天進行衛(wèi)星測距的功能。
此處可觀測到在我國境內(nèi)無法觀測到的天區(qū),這不僅對發(fā)展我國的天文事業(yè)非常有利,還具有安放適應國家發(fā)展需求的望遠鏡等設備的能力,因此這樣的合作有長遠意義。
《科學時報》:中國對于中阿合作的發(fā)展有無新的計劃?
韓延本:目前,國家天文臺正在考慮對這個SLR系統(tǒng)進行升級改造的問題,包括采用性能更好的新型激光器、對相應的硬件和軟件進行更新、增加白天進行衛(wèi)星測距的功能,這樣將使我們得到精度更高、數(shù)量更豐富的資料。同時,國家天文臺也在討論開展中阿合作新項目的計劃,新的設想包括在阿根廷安放米級光學望遠鏡開展太陽系動力學的合作觀測與研究、安放太陽望遠鏡監(jiān)測和研究太陽活動、安放射電望遠鏡開展相關的研究工作等。圣胡安大學還有一個海拔2500米的高山觀測站,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結果。
國家天文臺SLR的成功運轉(zhuǎn)并取得好成績,更加密切了中阿合作關系,雙方愿意遵循業(yè)已存在的互惠互利的成功合作模式,進一步擴展雙邊合作的內(nèi)容和領域。我們希望,通過這些合作項目的逐步實施,為天文學和地球科學的發(fā)展作出更大的貢獻。
資料鏈接:
高精度人造衛(wèi)星激光測距儀,是一個帶有激光器的天文望遠鏡系統(tǒng),所產(chǎn)生的激光通過一個望遠鏡鏡筒向?qū)S玫臏y地人造衛(wèi)星發(fā)射激光脈沖。激光脈沖的特點是能量集中、傳播距離遠,但發(fā)散卻很小。測地衛(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,微弱的回波被這個系統(tǒng)具有較大口徑的望遠鏡接收到。專門的儀器記錄下發(fā)射和接收激光脈沖的時間差,就能計算出儀器到衛(wèi)星的精確距離,這就是SLR的工作原理。
SLR的測量資料對衛(wèi)星軌道的精密確定,對開展天文學、天文地球動力學、測地學研究,重力場變化和地球自轉(zhuǎn)變化的監(jiān)測與研究,維持地球參考系等都具有重要價值。國際上很多國家研制了SLR,我國的幾個天文臺和測繪部門在上世紀七八十年代也開始開展這方面的工作,目前在北京、上海、長春、武漢、昆明設有SLR觀測站。
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