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她是郭守敬望遠鏡首席科學家 中國用它算出百萬顆恆星年齡


重慶晨報郭守敬望遠鏡(LAMOST)崔向群她叫崔向群,是一位出生在重慶的中科院院士第一次見到崔向群院士,是在今年的全國兩會上,作為全國政協委員的她,和我聊起了她在重慶的點點滴滴。昨...

- 2018年11月10日02時53分
- 科學文摘 / 重慶晨報

重慶晨報

郭守敬望遠鏡(LAMOST)

崔向群


她叫崔向群,是一位出生在重慶的中科院院士

第一次見到崔向群院士,是在今年的全國兩會上,作為全國政協委員的她,和我聊起了她在重慶的點點滴滴。昨日,崔向群院士回到了故鄉,這是她時隔十多年再回到重慶。作為LAMOST的首席科學家,除了參加2018重慶國際人才創新創業洽談會外,還將出席院士工作站掛牌儀式,「支持重慶的科普和教育。」

兜兜轉轉 在重慶三個區生活過

出生在萬州的崔向群,兩三歲就離開萬州。在四五歲時,又來到了涪陵一直到準備上小學,「小學沒在涪陵上,但在小學四年級後又一直在永川。」

兒時記憶中的重慶,「物產豐富,老百姓很勤勞。」崔向群告訴記者,她從小覺得「重慶的人都很會說,很多很多的歇後語。」和歇後語一樣多的,還有重慶的山,「重慶的山真的比較多。我出生的萬州,碼頭、藤器,香腸很好吃;涪陵有榨菜。」

之後,崔向群在南京求學、工作。「我從小一直到現在,都是喝長江水。涪陵能看到烏江和長江,對長江的印象可以說很深。小的時候在長江上游,從上大學到工作都在南京。可以說是同飲一江水。」重慶的山、水,讓崔向群記憶猶新。


雖說已在南京工作、生活,但她經常回重慶,「去年春節和前年春節都回到了重慶,基本都是在主城區。」

對於主城區,長遠的記憶中,崔向群記住了高高低低的吊腳樓,記住了爬坡上坎的兩路口(菜園壩)火車站,「現在變化很大,重慶的高樓林立,很氣派。站在樓上從高處看,風景很好,特別是一看到嘉陵江和長江,就感到心情很愉快。」

依靠LAMOST

發現宇宙中鋰含量最高恆星

有山有水的故鄉、變化很快的故鄉,讓崔向群心情愉悅。作為LAMOST的首席科學家,今年8月,崔向群應該說心情也非常愉悅。

因為那時,中國科學家發現了宇宙中鋰含量最高恆星,這顆距離地球約4500光年的恆星被發現,就是依靠郭守敬望遠鏡(LAMOST)。

這顆奇特天體,它的鋰元素含量約為同類天體的3000倍,是目前人類已知鋰元素含量最高的恆星。鋰元素是連接宇宙大爆炸、星際物質和恆星的關鍵元素,它在宇宙和恆星的演化一直以來是天文領域的重要課題。

不僅如此,此前中科院國家天文台發布消息,國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡LAMOST,已圓滿完成一期光譜巡天觀測。經過5年觀測,LAMOST一期巡天共發布光譜901萬條,是世界上其它巡天項目發布光譜數總和的1.8倍。利用LAMOST數據,天文學家共發表SCI論文345篇,在搜尋奇異天體、給銀河系重新畫像等研究領域取得了一批重大成果。

這些光譜有什麼作用呢?

簡單來說,就是科學家靠光譜分析,從而得知遙遠的星球信息。牛頓用三稜鏡分解日光,這就是太陽的可見光的光譜。猶如人的指紋不盡相同,不同的元素在燃燒時,都具有自己獨特的光譜和顏色。因此,天文學家只要能得到星體的光,就可通過光譜分析,知道這個星體由什麼物質構成。

而LAMOST對銀河系的巡天,就是要把大部分的恆星挑出來看一遍,以了解銀河系中恆星的化學組成,它們的分布、年齡以及運動方式等,從而對銀河系有更多的了解。

用LAMOST數據的大樣本優勢,科學家精確估算了上百萬顆恆星的年齡,使具有精確年齡的恆星樣本增加了1000倍,為銀河系演化研究提供了基礎數據。此外,在LAMOST光譜中還發現了大量貧金屬星,構建了目前世界上最大的、適合現有大望遠鏡跟蹤觀測的宇宙化石樣本。

LAMOST也讓科學家對銀河系大小有了新的認識,科學家通過LAMOST觀測,並和國際合作,先後把銀河系盤的半徑從5萬光年增加到6.2萬光年。而最近新的研究結果表明甚至到了10萬光年。

目前,LAMOST已經開始進行二期巡天計劃,在為期5年里,將開啟中、低解析度光譜巡天交替進行的觀測模式,有望獲得包括鋰元素在內的近20種金屬特徵譜線,並將為探測恆星內部結構及雙星演化、搜尋系外行星和地外生命等研究提供數據支撐。

為節約經費

科學家們拼接「鏡片」組成LAMOST

LAMOST一期光譜巡天短短5年,就取得了這些重大成果。這個大科學裝置究竟有哪些特點?在巡天觀測中有哪些過人之處?

作為LAMOST建設時期的總工程師的崔向群,還向記者講述了一段少有人知的故事。

LAMOST是我國科學家自主創新研製的一架主動反射施密特天文望遠鏡。它應用主動光學技術,首創在觀測過程中精確控制鏡面曲面形狀的連續不斷變化,突破了天文望遠鏡大口徑與大視場難以兼得的瓶頸,是世界上口徑最大的大視場望遠鏡。

「它把不能做成大口徑的折射鏡片,改成了可以做成大口徑的反射鏡片,從而做成大口徑大視角。大視場兼具大口徑,大視場就像我們的照相機廣角,可以一次看很多、拍很廣的視野。大口徑就是說它得到的光能量比較多,可以看到的天體更深遠。LAMOST可以同時觀測4000個天體。」崔向群說。

LAMOST之所以能同時觀測4000個天體,和其擁有4000根光纖有關。

然而,在開始建造時,國際上只有美國的斯隆(SDSS),其可以用幾百根光纖同時觀測,「幾百根光纖到幾千根光纖,是數量級的提升,怎麼光纖定位呀?」當時就有人問崔向群。

「我們就想借鑑SDSS,用打孔的方式,再人工插,你們一塊板是600根,那我們就七塊板,我們人多嘛。」但這一方案在最後變為了中國創新的並行可控雙迴轉光纖定位系統,「這一定位系統可在數分鐘的時間裡,將焦面上4000根光纖按星表位置精確定位,並提供光纖位置的微調,其中90%的光纖定位精度在一角秒之內。」

「我們在反射鏡上同時採用了薄鏡面主動光學和拼接鏡面主動光學技術,加上並行可控式光纖定位技術解決了同時精確定位4000個觀測目標像素的難題。這些都是國際領先的技術創新。」崔向群說,其實拼接鏡面,在當時來說,可以算是「無奈「的選擇。


當時,「我們是兩塊大鏡子,一個5米多,一塊6米多。當時也想買大鏡丕,但每一塊鏡子差不多一億人民幣,整個項目就是兩億多,就沒錢做別的事。所以最後還是用拼接技術,兩塊鏡子由61塊小鏡片拼接成,最後五千萬元解決。「其實,在鏡片拼接的背後,是極其複雜的控制和運算。

這些鏡片更換一塊需要一天,而且科研人員還必須讓拼接鏡片像一整片鏡片那樣工作共焦。

我相信現在很多女性,在從事她感興趣的工作時,不會過多考慮性別。

大咖檔案

崔向群,1951年12月出生於重慶萬州,畢業於南京理工大學。中科院南京天文光學技術研究所研究員,南京理工大學、中國科技大學兼職教授。

中國天文學會第十二屆(2010-2014)理事會理事長,中國南極天文中心副主任,國際天文學會(IAU)光學紅外技術分會組委,國際南極研究科學委員會(SCAR)南極天文和天體物理學(AAA)科學規劃組成員。2009年當選為中國科學院院士,2010年當選為第三世界科學院院士。

負責研製成功包括多項世界前沿新技術的我國創新的世界上口徑最大的大視場和光譜獲取率最高的望遠鏡LAMOST—大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡,在國際上將主動光學發展到新的水平,同時將我國望遠鏡研製水平推進到國際前沿,為我國研製下一代極大口徑望遠鏡創造了條件。

對 話

重慶晨報:工作繁忙,落下了「職業病」,但你還是通宵達坦地忙碌,家庭方面顧及得比較少,你後悔嗎?

崔向群:我篤定任何事情必須要全力以赴,東抓一把西抓一把肯定都做不好。在家庭與事業、大家和小家之間,我做了自認為正確的選擇。但對小孩還是有些愧疚,孩子看到我整天忙碌,都不選擇我從事的工作。

重慶晨報:作為女科學家,你覺得事業和家庭可以兼顧嗎?

崔向群:首先我自己沒做好,只能談教訓。但我也看到有別人做得很好的。之前在德國時,我一個同事的妻子,他們有3個小孩,他的妻子非常熱愛自己的事業,幾乎把自己掙的錢,全用來請保姆,這就是她的選擇。周末她也會和孩子在一起。

重慶晨報:你這次回重慶,除了參加2018重慶國際人才創新創業洽談會外,聽說還會參加院士工作站的掛牌儀式。

崔向群:對,和我們合作的這家企業主要是做科普教育的,我想為重慶的科普、教育做點事。但遺憾的是,這次沒時間坐下來和青少年們談科普。

上游新聞·重慶晨報記者 羅薛梅


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