02.29 雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

在空間科學中,有一個概念叫“空間天氣”。“空間天氣”與發生在對流層內、影響人類生活、生產的地面天氣不同,是發生在距離地面30公里以上的,由太陽活動引起的短時間尺度的變化。

那些我們能夠看到、感受到的陰晴冷暖,都是發生在對流層之內。而在此之外的空間天氣,存在於地球與太陽之間,同樣發生著劇烈的變化,並且與我們的生存、發展息息相關。而人類對空間天氣的監測,離不開科學探測衛星的研製。

提到中國的空間科學探測衛星,就不得不提到“地球空間雙星探測計劃”首席科學家、著名空間物理學家劉振興院士

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”


好奇作帆勤作漿,擲地有聲科學路

1929年9月14日,劉振興出生于山東省昌樂縣營子村的農戶家庭,是一對雙胞胎中的弟弟。

他從小就對各類自然現象表現出了強烈的好奇心和求知慾。打雷閃電時,他會追問雷電的來歷;喂蠶、抓蝌蚪時,他會對動物的變態發育過程產生濃厚興趣。

法國作家法郎士說,好奇心造就科學家和詩人。劉振興的科學之路就從好奇心開始。

由於戰亂不斷,劉振興的學習幾經中斷、不停輾轉。有一次由於日本鬼子大掃蕩,母親帶著他們兄弟倆前往姑媽家避難,行至半道,他們同行的一位老人被日本鬼子的流彈擊中,當即殞命。這次親身經歷給了劉振興極大的震撼,讓小小年紀的他對慘絕人寰的日本侵略軍非常憎恨,立志用知識救國。

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

1950年,劉振興的國立山東大學教務處學生學歷總表


1950年,劉振興與哥哥雙雙考入山東大學物理系。選專業時,他跟哥哥同時被“呼風喚雨”的氣象學所吸引,認為這是一個培養對國家和社會有用人才的好專業,毫不猶豫地選擇了物理系氣象專業組。之後不久,該組被合併到南京大學氣象系。

1955年,兄弟倆大學畢業,哥哥劉振隆前往瀋陽中心氣象臺工作,劉振興到中國科學院地球物理研究所任研究實習員。之後他又被錄取為地球物理所所長趙九章的研究生。

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

1955年,劉振興(一排左七)在南京大學氣象系一九五五年畢業紀念照片


1958年,劉振興參加了中科院組織的包括多學科的西北固沙考察隊。在不到兩個月的時間內,他寫了兩篇關於我國西北風沙問題的研究論文,後經導師趙九章推薦發表。這是首次對我國西北的風沙問題進行觀測和理論相結合的研究,對當時的固沙工作有著相當的參考價值。

畢業後,劉振興進入磁暴研究組,從事磁暴期間地球輻射帶變化的研究。從此,他又從高層大氣跨入了磁層物理和太陽風的研究領域。

1967年,劉振興參加了我國第一顆衛星“東方紅一號”空間粒子環境模擬試驗的任務。他和團隊研究制定的空間粒子環境參數標準,對衛星的研製、發射和運行安全起了一定的作用。在此基礎上,他撰寫了《人造地球衛星環境手冊》一書中的粒子輻射部分。

1975年後,劉振興開始在國內開展太陽風研究,並提出太陽風—磁層—電離層—高層大氣耦合的概念。

1980年5月至次年9月,劉振興赴美國馬里蘭大學進行木星磁層理論模式等方面的研究,提出一個新的木星磁層磁盤模型——

“劉氏模型”

美國著名空間物理學家A.J.Dessler教授稱:“這項研究表現出重大的發展,可能成為這方面的經典著作之一。”

1986至1988年,劉振興首次提出流體渦旋誘發磁場重聯的新概念,並建立渦旋誘發重聯理論模型。1994年在國際磁層頂物理學術討論會上,劉振興提出的模型與多X重聯模型、單X重聯模型被公認為通量傳輸事件的三個基本模型。在此基礎上,他首次提出流體渦旋誘發磁場重聯的新機制,建立起一個新的磁場重聯理論,為研究磁場重聯開闢了一條新的途徑。

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

1991年4月,劉振興的《空間物理研究進展和瞻望》手稿


天作棋盤星作子,一聲驚雷共贏局

1990年11月,劉振興代表中國科學院空間科學與應用研究中心向歐空局遞交了一份關於申請加入歐空局Cluster衛星科學數據系統的提案,並順利通過。1993年11月24日,中國與歐空局在北京正式簽署了中歐科學研究合作協議,推出Cluster計劃,自此打開了中國空間科學的國際合作之路。

1997年,劉振興提出地球空間雙星探測計劃(簡稱“雙星計劃”)。這是首個由中國科學家提出的以中方為主的空間探測國際合作計劃,也是中國與歐洲合作的第一個科學探測衛星項目。它包括兩顆以大橢圓軌道繞地球運行的微小衛星,分別對地球近赤道區和極區兩個地球空間環境變化最為重要的區域進行寬能譜粒子、高精度磁場及其波動的探測。

歐空局充分肯定“雙星計劃”的開創性,並將其納入國際探測任務。計劃中的赤道區衛星“探測一號”(TC-1)於2003年12月30日在西昌衛星發射中心由“長征二號丙/SM”型運載火箭成功發射,極區衛星“探測二號”(TC-2)於2004年7月25日在太原衛星發射中心發射成功。

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

2000年11月,劉振興(一排左四)與工作人員在西昌衛星發射中心合影


“雙星計劃”的成功實施為我國空間物理研究獲取了大量先進的探測數據;提高了我國多點衛星探測數據的分析能力,並取得了創新性研究成果;提升了我國空間探測儀器的研製水平;提高了我國衛星技術的研製水平;為我國培養了一支高水平的空間科技隊伍;提高了我國在空間物理界的地位和作用。

劉振興曾形象地比喻說:“這就像下棋,位置非常關鍵,就空著兩個地方,你下了這個棋子,這盤棋就活了。”

博識作海情作旋,融會貫通創新生

劉振興認為,基礎很重要,要夯實基礎,培養自己的獨立思考能力和創新意識,才能在科學的發展中做出更好的成績。

回憶起難忘的讀書歲月,他語重心長地對母校昌樂一中新一代的學子們說:

“基礎堅實,發展才有潛力,良好的習慣,使人受益終生,在一中這段學習生活,對我以後的研究實在是太重要了。上世紀80年代初,‘流體渦漩誘發磁場重聯’概念雛形時期,我不斷考慮,不斷認識、思索,並從新的觀測數據中得到啟發,不斷地自我否定、自我修正、自我檢查,常常是坐在辦公室,站在實驗室,走在上下班的路上,躺在床上,連續思考,不間斷地論證,直到上世紀80年代末正式在國際上首次提出。這一切,都得益於在昌樂一中的學習。”

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

2008年10月,劉振興參加母校昌樂一中建校70週年慶典活動並與校友合影留念(右一為劉振興)


而同行提起劉振興,也是對他淵博的學識和融會貫通的思維讚歎不已。北京大學地球與空間科學學院教授濮祖蔭說:

“剛接觸他的時候,我就覺得他這個人思想很活躍。他的特點就是腦袋瓜裡的想法很多。你看他原來是學氣象的,後來又做了大氣物理,從氣象跨到大氣物理,做的第一個工作就是低層大氣物理方面的研究。他跨得很快,思路很敏捷,善於把不同學科的東西揉合在一起建立新的內容。他經常把氣象方面的、大氣物理方面的一些概念,融合到空間物理裡面來,所以思路敏捷,反應很快,經常有新東西。”

1961年,劉振興獲中國科學院地球物理研究所副博士學位;1984年,他被批准為我國第一批中青年有突出貢獻專家;1992年,他獲法國圖魯茲市(歐空空間城市)市長勳章。

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”

劉振興的《我在空間中心35週年》手稿


2016年3月23日,劉振興因病在京逝世,享年86歲。

斯人已逝,幽思長存。他把畢生的心血都獻給了中國空間科學事業的發展,他所做出的輝煌成績也將永遠照耀在廣闊的宇宙時空,帶領更多的科研人創新未來,到達更遠的地方。

劉振興

(1929.9-2016.3)

著名空間物理學家

中國科學院院士


參考文獻:

1.《五秩共贏雙星璨——濮祖蔭教授訪談錄》,中國科技史雜誌

2.《從“星簇計劃”到“雙星計劃”――中歐空間科學合作的發端》,中國科技史雜誌

3.《太空“弈星”劉振興》,中國科學報

4.《劉振興院士詳解"空間風暴計劃":一箭三星同步探測空間"天氣"》,海南日報

5.《飛天夢·院士路——深切緬懷昌樂一中傑出校友劉振興院士》,昌樂傳媒網

6.本文圖片來源於中國科學家博物館(網絡版)

雙星計劃發起者:走出大氣看“天氣”


分享到:


相關文章: