天文界“霸道奶奶”葉叔華：我們從跟著跑，到并排跑

吳雪

在中國(guó)，大家習(xí)慣叫她“葉先生”;在國(guó)際科學(xué)界，人們尊稱(chēng)她為“Madame Ye”;在浩渺的宇宙，小行星3241號(hào)被命名為“葉叔華星”。

現(xiàn)年94歲的葉叔華是中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)名譽(yù)臺(tái)長(zhǎng)，我國(guó)天文地球動(dòng)力學(xué)的奠基人之一。在中國(guó)，大家習(xí)慣叫她“葉先生”;在國(guó)際科學(xué)界，人們尊稱(chēng)她為“Madame Ye”;在浩渺的宇宙，小行星3241號(hào)被命名為“葉叔華星”。

主持建立中國(guó)世界時(shí)系統(tǒng)

1927年，葉叔華在廣東出生。1945年，她被中山大學(xué)理學(xué)院以全區(qū)第一名的高分錄取。到了大二，她便決定主修天文。1950年，她和人生伴侶程極泰一起到南京紫金山天文臺(tái)求職。當(dāng)時(shí)，工作人員卻回答她“天文臺(tái)只招一個(gè)男的”。吃了“閉門(mén)羹”的葉叔華并不服氣，提筆寫(xiě)了一封長(zhǎng)信給當(dāng)時(shí)的臺(tái)長(zhǎng)、天文學(xué)家張鈺哲，列舉五個(gè)“不應(yīng)該不用自己”的理由，成功說(shuō)服了臺(tái)長(zhǎng)。1951年底，葉叔華進(jìn)入當(dāng)時(shí)紫金山天文臺(tái)所屬的上海徐家匯觀象臺(tái)。進(jìn)入觀象臺(tái)的第一項(xiàng)工作是觀測(cè)恒星，計(jì)算恒星時(shí)，再換算成世界時(shí)。

建國(guó)之初，還沒(méi)有一份統(tǒng)一的全國(guó)地圖，影響到大型的工程建設(shè)。很多省份還沒(méi)有精確測(cè)量，3萬(wàn)測(cè)繪工作人員奔波在全國(guó)各地。而測(cè)繪離不開(kāi)天文授時(shí)，如果天文時(shí)間測(cè)得不準(zhǔn)，地圖就拼不起來(lái)。1955年，紫金山天文臺(tái)調(diào)來(lái)領(lǐng)導(dǎo)骨干人員，加強(qiáng)人員設(shè)備，工作馬上改觀。

1957年秋，中國(guó)科學(xué)院召開(kāi)時(shí)間工作會(huì)議，同意授時(shí)工作精度已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但徐家匯觀象臺(tái)在我國(guó)東端，發(fā)播的時(shí)號(hào)在西部不容易收到。會(huì)議決定在中西部建立大型授時(shí)臺(tái)，并且建立中國(guó)的世界時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不依賴(lài)國(guó)際合作。后來(lái)經(jīng)過(guò)在西部選址，決定在西安附近建設(shè)新的授時(shí)臺(tái)，即今日的國(guó)家授時(shí)中心。1958年，籌建我國(guó)世界時(shí)綜合系統(tǒng)的重?fù)?dān)，落在了32歲的葉叔華身上。

“我衡量了一下，一定要做得和國(guó)際上一樣好，最主要是保持?jǐn)?shù)據(jù)平穩(wěn)，要搞一套自己的方法?！比~叔華說(shuō)，幾經(jīng)試驗(yàn)，他們最后改用了系統(tǒng)差的變化總和為零的方案。到了1964年，中國(guó)世界時(shí)系統(tǒng)達(dá)到世界第二名，1966年初正式作為我國(guó)的時(shí)間基準(zhǔn)向全國(guó)發(fā)送，這就是后來(lái)的“北京時(shí)間”。

拓荒“無(wú)人區(qū)” VLBI的變革

熟悉葉叔華的人，都能背得出她的一句口頭禪：辦一件事，假設(shè)只有40%的把握，如果停在那里不動(dòng)，就會(huì)慢慢變成20%的把握，最后變?yōu)榱?。但積極爭(zhēng)取，可以將其變成60%、70%，最后將事情辦成。拓荒“無(wú)人區(qū)”，一直是她性格中的重要特質(zhì)。

“當(dāng)西安接管了時(shí)間發(fā)布工作，我們的重要性就掉了一半，如果不找出路、不發(fā)展新技術(shù)的話，就要被消滅掉了。”那時(shí)，葉叔華感覺(jué)肩上擔(dān)子更重了。1970年，她恢復(fù)工作的第一件事，就是跑到圖書(shū)室看國(guó)外同行在做什么。

葉叔華了解到，1966年，新出現(xiàn)的VLBI的分辨率比傳統(tǒng)觀測(cè)儀器提高了幾十倍，而且不需要電纜，各個(gè)天文臺(tái)站借助原子鐘就可以連接起來(lái)，相距可達(dá)幾千公里。更讓葉叔華振奮的是，這一技術(shù)利用空間射電源，銀河系外也能觀測(cè)到。VLBI技術(shù)可以用在天文的許多方面。

由于這是一項(xiàng)新技術(shù)，成本又比較高，即使在一些發(fā)達(dá)國(guó)家也鮮有人問(wèn)津。但葉叔華敏銳地看到了它的應(yīng)用前景，1973年，她提出了發(fā)展VLBI的計(jì)劃，從自己的隊(duì)伍里頭，挑選了一批“骨干”出來(lái)，決定先試制6米望遠(yuǎn)鏡。

“在上海建了一個(gè)6米望遠(yuǎn)鏡，和德國(guó)的100米望遠(yuǎn)鏡做了首個(gè)歐亞大陸的聯(lián)合觀測(cè)，果然成了。我就提出在中國(guó)建三個(gè)站，上海、烏魯木齊和昆明，都是25米的望遠(yuǎn)鏡。”葉叔華清楚，提出這三個(gè)站組成全球最大的三角形，其他國(guó)家沒(méi)有這個(gè)魄力，只有把這件厲害的事做成，上海天文臺(tái)才有新生命。

當(dāng)然，建設(shè)很花錢(qián)，好在上海天文臺(tái)工作有序，天文口每年有一筆錢(qián)。但“麻煩”也隨之來(lái)了，當(dāng)時(shí)的經(jīng)費(fèi)只夠建兩個(gè)，這就意味著烏魯木齊和昆明只能二選一。對(duì)此，葉叔華想得長(zhǎng)遠(yuǎn)，上海到昆明1000多公里，到烏魯木齊是3000多公里，要力爭(zhēng)盡可能高的分辨率，這個(gè)聯(lián)網(wǎng)的距離就要盡可能遠(yuǎn)，如果以后還要和歐洲聯(lián)網(wǎng)，更應(yīng)該建在烏魯木齊。

1981年10月，葉叔華擔(dān)任上海天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)，VLBI項(xiàng)目正式上馬。1988年起，國(guó)際天文學(xué)會(huì)和國(guó)際大地測(cè)量學(xué)會(huì)宣布，世界時(shí)測(cè)定全部采用VLBI、激光測(cè)人造衛(wèi)星和GPS等新技術(shù)，如果當(dāng)初沒(méi)有預(yù)估到這一趨勢(shì)，我國(guó)的時(shí)間測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)將全軍覆沒(méi)。世界上還有幾十個(gè)授時(shí)臺(tái)都沿用了原來(lái)的技術(shù)，也都全軍覆沒(méi)。

20世紀(jì)90年代，VLBI一直用處不大，恰巧趕上我國(guó)啟動(dòng)“探月工程”，當(dāng)時(shí)面臨一個(gè)棘手難題，衛(wèi)星飛到月球附近要改變軌道，需要非常精確的空間測(cè)量?！叭绻w船沒(méi)有按照原定軌道走，要么撞上月球，要么飛到很遠(yuǎn)的地方，這兩個(gè)都是‘大失敗。”

葉叔華和上海天文臺(tái)同事跑到北京主動(dòng)請(qǐng)纓，接受了任務(wù)，后來(lái)在國(guó)際射電天文會(huì)議上，當(dāng)她說(shuō)出“10分鐘內(nèi)把VLBI測(cè)軌結(jié)果報(bào)到北京總部”時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)一片寂靜，有吃驚，更有懷疑。2007年，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射，由上海、烏魯木齊、北京和昆明4個(gè)站組成的VLBI聯(lián)測(cè)，從上海報(bào)到北京總部實(shí)際只用了6分鐘;到了“嫦娥四號(hào)”和“天問(wèn)一號(hào)”任務(wù)，將VLBI測(cè)軌結(jié)果報(bào)到北京的時(shí)間更是縮短至1分鐘。

佘山腳下，“天馬”望遠(yuǎn)鏡靜靜矗立著。為更好地發(fā)揮VLBI網(wǎng)的作用，2008年，葉叔華再次高瞻遠(yuǎn)矚地提出建設(shè)上海65米全方位可動(dòng)的射電望遠(yuǎn)鏡，成為中國(guó)科學(xué)院和上海市的合作計(jì)劃。2013年12月，“天馬”全程參加了“嫦娥三號(hào)”實(shí)時(shí)觀測(cè)，使我國(guó)VLBI網(wǎng)的靈敏度提高至2.6倍以上?！拔磥?lái)不管航天器到木星、土星或是太陽(yáng)系邊緣，測(cè)軌都不在話下?！比~叔華話里透著自豪。

推動(dòng)SKA讓中國(guó)擁有更多主動(dòng)權(quán)

在VLBI夢(mèng)想成真后，葉叔華又開(kāi)始為中國(guó)天文事業(yè)謀劃下一個(gè)“風(fēng)口”——建立SKA亞洲科學(xué)中心。如今，上海團(tuán)隊(duì)完成了SKA核心軟件的聯(lián)合開(kāi)發(fā)和大規(guī)模集成測(cè)試，并且建成了第一個(gè)數(shù)據(jù)接收和處理機(jī)，澳大利亞的先導(dǎo)觀測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳送到上海做處理，獲得成功。

“這是一件很實(shí)際的事，有個(gè)區(qū)域中心，數(shù)據(jù)都在我這里，就更容易召集很多的科學(xué)技術(shù)界，大家開(kāi)會(huì)討論，進(jìn)步就很快， 否則一盤(pán)散沙。”葉叔華認(rèn)為，中國(guó)起步比較晚，科學(xué)隊(duì)伍看起來(lái)龐大，但真正集中做事的人并不多，這就需要為年輕人鋪路，讓他們走得更快?！拔覀儚母?，到并排跑已經(jīng)不容易，做到領(lǐng)頭，不是一兩句話的事兒。”