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專(zhuān)家揭秘神舟七號“出門(mén)”前的“太空天氣預報”

2008年12月03日 17:18 來(lái)源:科技日報 發(fā)表評論

  見(jiàn)到龔建村并不容易。作為空間環(huán)境預報學(xué)科的帶頭人,他總是忙著(zhù)參加各種會(huì )議。電話(huà)里龔建村的笑聲很爽朗,感覺(jué)是個(gè)率真坦誠的人。見(jiàn)到他時(shí)我還是這個(gè)感覺(jué):一件軍綠色運動(dòng)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

    讓伴飛小衛星免受“干擾”

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

  由于神舟七號要釋放小衛星進(jìn)行伴飛試驗,對空間地磁環(huán)境提出了近乎苛刻的要求!靶⌒l星的軌道控制工作非常精密,很輕微的地磁活動(dòng)產(chǎn)生的大氣擾動(dòng)就可能影響其伴飛軌道,后果非常嚴重!饼徑ù褰忉屨f(shuō)。

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

  幫神舟一號躲過(guò)流星雨

  “空間環(huán)境預報講究的是no news is good news(沒(méi)有消息就是好消息)!饼徑ù逭f(shuō),“要實(shí)現這樣的目標,在執行任務(wù)之前就要做好充分準備,防止任何意外的發(fā)生!

  和龔建村一起走進(jìn)中心預測大廳,18臺顯示器分居兩側!白筮9臺顯示器上顯示的是揭示太陽(yáng)本身物理屬性的一些圖,如日冕圖、紫外波段圖、黑子圖、磁場(chǎng)圖等,右邊是太陽(yáng)活動(dòng)在向地球傳播過(guò)程中的一些環(huán)境參數,所有的數據每5分鐘更新一次!边@是執行航天任務(wù)時(shí)預報員們主要的信息源。

  “數據這么多,執行任務(wù)時(shí)是不是很緊張?”

  “工作做在前面就沒(méi)什么好緊張的了。在預報任務(wù)之前,就要對空間環(huán)境進(jìn)行全面分析、預測,所以執行任務(wù)時(shí)所有的參數變化基本做到心中有數!

  1999年,我國第一艘載人航天試驗飛船神舟一號發(fā)射,預定發(fā)射時(shí)間為11月18日。龔建村和同事們發(fā)現當天的獅子座流星暴可能對發(fā)射有嚴重影響!拔覀冏隽嗽敿毜臄祿治。分析結果表明飛船與流星碰撞的概率非常高,如果推遲24小時(shí)發(fā)射,碰撞概率下降到千分之六,48小時(shí)會(huì )降到萬(wàn)分之一以下。我們把相關(guān)的分析報告上報到工程領(lǐng)導部門(mén)!闭强臻g環(huán)境預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。

  向戰略型科學(xué)家蛻變

  “開(kāi)拓一個(gè)新領(lǐng)域,是一件讓人非常興奮的事”

  出生成長(cháng)在江蘇南京,龔建村的普通話(huà)聽(tīng)不出一點(diǎn)鄉音。他說(shuō),自己是個(gè)適應能力很強的人。

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)空間物理專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后分配到中國科學(xué)院空間科學(xué)與應用研究中心,龔建村被告知可選擇管理和科研兩類(lèi)工作。做管理可以留在北京城里,搞科研就得去郊區!皣遗囵B了我5年,當然應該搞科研!庇谑驱徑ù鍋(lái)到了北五環(huán)外一個(gè)叫小牛坊的地方。

  “那時(shí)候一天只有5班公交車(chē),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!被叵肽菚r(shí)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(lái)沒(méi)有想過(guò)如果畢業(yè)時(shí)去了南京或者上海,生活是不是會(huì )不一樣!斑@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(shí)間研發(fā)出我國第一代大氣電場(chǎng)測量?jì)x,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主要大氣電場(chǎng)測量?jì)x的設計基礎。1987年,龔建村作為中央講師團的一員來(lái)到山東濰坊諸城縣,如何讓從沒(méi)接觸過(guò)計算機的中學(xué)、師專(zhuān)老師學(xué)會(huì )用BASIC語(yǔ)言編程成了他要琢磨的問(wèn)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(gè)自然科學(xué)基金項目后,又被安排干了兩年的IT產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。

  科研中更換研究領(lǐng)域就意味著(zhù)工作要從頭開(kāi)始,龔建村卻樂(lè )于接受這樣的變化!伴_(kāi)拓一個(gè)新領(lǐng)域,是一件讓人非常興奮的事!

  “預報中心每天提供空間環(huán)境預報,10年來(lái)沒(méi)有間斷過(guò)”

  1993年成立空間環(huán)境預報研究室,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(kāi)始從一名關(guān)注具體科研問(wèn)題的科研人員,向需要考慮學(xué)科布局、發(fā)展的戰略型科學(xué)家蛻變。

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

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

  1997年,龔建村再次來(lái)到美國空間環(huán)境中心考察3個(gè)月,深入全面地學(xué)習美國的經(jīng)驗,此行最大的收獲是空間天氣預報的規范和標準!拔覀兛偸钦f(shuō)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(gè)預報員都有不同的標準!蹦且荒,龔建村擔負起研究室主任的重擔。

  1998年,完成了第一代空間環(huán)境預報系統的開(kāi)發(fā),空間環(huán)境預報中心通過(guò)評審進(jìn)入試運行!皬脑囘\行的那天起,預報中心每天提供空間環(huán)境預報,10年來(lái)沒(méi)有間斷過(guò)!

  “不把事情做好不甘心,做好了還想做得更好”

  業(yè)余時(shí)間龔建村喜歡打羽毛球,偶爾也打打臺球和保齡。但說(shuō)起重新走上羽毛球場(chǎng),卻是為了“治病”!澳贻p時(shí)我是所里兩屆羽毛球單打冠軍,后來(lái)因為工作忙就中斷了!2000年,龔建村被確診為心房顫動(dòng)!耙簿褪钦f(shuō)我的心臟不能正常收縮,影響了對身體器官的供血量,運動(dòng)起來(lái)很容易心悸、頭暈、氣急!钡徑ù宀辉敢饩瓦@么成為一運動(dòng)就胸悶氣短的“病人”,于是跑到運動(dòng)場(chǎng)打起了羽毛球!白铋_(kāi)始打半個(gè)多小時(shí)就累得不行,現在讓我打上兩三個(gè)小時(shí)也沒(méi)啥問(wèn)題!

  除了擁有專(zhuān)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(shuō)到水平,龔建村并沒(méi)有謙虛:“很多年輕人現在還不是我的對手。我覺(jué)得自己有點(diǎn)‘強迫癥’,不把事情做好不甘心,做好了還想做得更好。業(yè)余愛(ài)好是這樣,工作上也是這樣!

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

  相較于最初的第一代系統,2003年完成的第二代系統大大提升了數據獲取能力和數據分析能力,對于太陽(yáng)質(zhì)子事件三天預報準確率可達80%,遠高于國際公認的優(yōu)質(zhì)預報水平——65%,2004年獲全軍科技進(jìn)步一等獎。2006年龔建村給系統又加入了40多個(gè)預報和效應分析模型,全新的第三代系統在2007年又獲得全軍科技進(jìn)步一等獎。龔建村還計劃在2010年完成第四代系統的升級換代。

  “如果一個(gè)系統完成后5年內都沒(méi)有任何更新,大家就會(huì )開(kāi)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(gè)臺階!饼徑ù暹@樣解釋他的“強迫癥”成因。

  名詞解釋

  空間環(huán)境預報

  地球的周?chē)⒎窍裎覀兛吹降哪菢涌湛杖缫,大氣層之外,我們的身邊還受到地球的重力場(chǎng)和磁場(chǎng)、其他星球的引力場(chǎng)和磁場(chǎng)、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之下,并沒(méi)有最直接地感覺(jué)到這些磁場(chǎng)或者輻射的作用,這時(shí)候我們需要考慮的只是中低層大氣變化帶來(lái)的風(fēng)雨雷電等自然現象——這就是我們所熟悉的天氣現象。但是如果在那些大氣稀薄而不能提供有力保護的高層大氣、電離層等太空區域,或者當地球磁場(chǎng)受到太陽(yáng)粒子的影響而發(fā)生大的擾動(dòng)的時(shí)候,就會(huì )出現磁暴、極光等空間環(huán)境現象。

  就像天氣預報那樣,空間天氣預報也是基于我們對空間環(huán)境的不斷監測,從而對其增加了解和認識,掌握其一定的變化規律,然后通過(guò)對已獲得的數據進(jìn)行分析,給出空間環(huán)境未來(lái)變化趨勢的預測。當然,因為太陽(yáng)活動(dòng)的重要性,所以監測太陽(yáng)黑子、冕洞、日珥、耀斑等太陽(yáng)活動(dòng)現象則是空間天氣預報中極為重要的內容。而與普通天氣預報略有不同的是,空間天氣預報還將進(jìn)一步地為服務(wù)對象提供更詳細的預警信息和行為指導。(徐玢)

編輯:吳歆】
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