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吴昀昭:潜心科研创新,携梦乘风追月
2021-04-08


 

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图片说明:工作中的吴昀昭

 

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图片说明:吴昀昭正给记者介绍他的科研成果

 

 

  20201217日凌晨,当嫦娥五号返回器携带月球“土”特产返回地球并在预定区域安全着陆,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走收官之战取得圆满胜利。在我国探月工程不断取得重大突破的背后,是许多科研工作者,日复一日,年复一年的付出。紫金山天文台“行星光谱团组”负责人吴昀昭研究员正是其中之一。

  

  为“追月”开启“地外”模式

  近几年,随着我国航天科技飞速发展,公众对于天文相关研究也越来越关注。时间回到2007年,嫦娥一号发射,和如今大家对月球的了解程度和关注热度不同,那时在科研领域,行星科学还是个冷门学科。而吴昀昭也是从那时起,走上“追月”之路。

  学生时代的吴昀昭,或许未曾想过他未来能参与我国的“探月之旅”,但是,他走上科研道路的想法却是很早就有迹可循。在他读初中,学校只有极少的尖子生才能考上中专,毕业时校长劝他读中专,他拒绝了,知识对他更有吸引力。到本科毕业,因为成绩优异,有同学劝他读个双学位或者去工作,他又拒绝了,他选择了保送直博。从小就喜欢读书和钻研,家中无书他借阅遍了邻里书籍,曾经常因为沉浸在书中而忘记了要去做的事情。他似乎很早就坚定,他要走科研这条路。

  在吴昀昭的桌前,放着一架比书桌高的地球仪,是我们熟悉的蔚蓝星球,桌上还放着一台月球仪,有些冷灰的颜色,像极了我们在寒夜里看到的月亮的清辉。你能想象,当吴昀昭伏案工作研究时,仿佛他就是一颗行星,身处自己的轨道,与地、月都有了无形的关联。                                                                                                        

  事实上,吴昀昭并非纯天文科班出身,2000年获南京大学地球科学系学士学位后保送直博,受地球化学和遥感科学联合培养。比起很多同行科学家,吴昀昭的科研道路走的有些曲折,一开始对月球一窍不知。出于热爱和兴趣,他义无反顾自学开启了他地质学研究的“地外”模式。这也让他找到了挚爱,由于喜欢,枯燥科研变成了快乐科研。他说:“好奇心是探索自然奥秘的动力。浩瀚无垠的宇宙、美丽多彩的自然,蕴藏着无数的奥秘,禁不住让人去探索。”

  有人说过,所有的优秀背后,都是苦行僧般的自律。“我经常会对我的学生说,人最怕的是学习,定下心来认真看一个月的文献就会有很大收获。切莫浪费时间,时间是最宝贵的,其他的东西可以花钱买,时间是无论花多少钱都买不来的”吴昀昭说。他对于办公室书柜里、书桌上的各种专业书籍,如数家珍。为了加深理解,他把外文书籍和大量文献都进行了翻译,电脑里存储了厚厚的翻译资料,内容涉及地球化学、陨石学、遥感、天文、光学……这也让他有了更全面的知识体系,“读文献一定要吃透,不能囫囵吞枣”他说。

  在他看来,扎实的基础和天马行空的思考是产生原创性科研成果的必要条件。他说:“我们与国外的差距不是文章的数量,而是扎实的理论基础。而这着急不得,需要耐心踏实去研究。”吴昀昭经常告诫自己的学生:“发表文章重要的不是数量而是质量,做研究要做细、做深入。此外,要把目光放眼世界。”。    

  

 

科学的浪漫,在月亮上“看”日出日落

  一切过往,皆为序章,我们很难从他口中听到对过去的抱怨。谈及艰辛他总是一句带过,而当谈起近期的研究成果,吴昀昭瞬间充满了激情。

  在中科院行星科学重点实验室发布的2020年度科研成果“成绩单”里,《嫦娥四号着陆区年代序列》《无痕月球元素分布图》《月球定标》《嫦娥四号揭示微尺度月球热辐射特性》《揭开中红外月亮神秘面纱》等众多研究成果,都来自吴昀昭及其团队。

  让“玉兔”在月球上静静的“坐”着,看太阳东升西落,听起来有点浪漫,这是吴昀昭的“灵光一闪”,也让他和团队收获了新的科研发现。

  早在对嫦娥三号传回的光谱数据进行分析后,吴昀昭就发现在传统认为的太阳反射波段有热辐射的存在。但直到收到嫦娥四号第一月昼的光谱数据,吴昀昭及团队终于证实了他们的研究——微尺度月球热辐射特性。紧接着,吴昀昭就建议“玉兔”在第十月昼固定不动进行定点观测,给出了更多观测支持。“一个研究成果需要时间来检验,不可急于过早下结论”他说。

  “月球是冰冷的吗?其实它也有温度,月球上,指甲盖大小厚度温差可能就有一百摄氏度。”吴昀昭告诉记者,由于月球上没有大气导热,表层是十分松散、绝热的土壤,即便一大早太阳刚照射,月壤颗粒倾斜面有可能垂直于太阳,类似正午,温度迅速上升,但阴影处又非常寒冷。

  嫦娥三号与嫦娥四号可见光近红外光谱仪最初设计用于研究月球矿物,但吴昀昭将它用来探测月球热辐射,首次开展了微观尺度和短波红外方面的月壤热辐射特性研究。这项研究不仅有助于研究人员正确解释光谱,也拓展了光谱仪的应用范畴。

  

  独辟蹊径,换个视角看到月亮“变脸”

  “你知道月亮的颜色吗?特别有意思,我们用卫星‘看到’的,跟平时大家肉眼所见的亮暗相反。”吴昀昭说,这样的月亮也是国际首次发现,填补了中红外月球研究的空白。

  我国第一颗地球同步轨道遥感卫星高分四号卫星(GF-4),是国际上最为先进的地球静止轨道光学卫星,“这颗卫星原本是用来监测地球上的森林火灾、洪涝灾害等等,如果观测月球会看到什么呢?”吴昀昭提出了用高分四号调姿观测月亮,于是,团队首次揭开了中红外月亮的神秘面纱。

  “和我们平时肉眼看到的月亮完全不一样,中红外月亮看起来更立体,与肉眼所见的月球亮暗相反,且中红外月亮各地的相对亮度是不断变化的。”吴昀昭解释,这是因为我们肉眼所见的月亮仅仅是反射的太阳光,而中红外月亮是既有反射的太阳光,也有月球自身的热辐射。

  对于吴昀昭来说,科研的魅力在于探索未知。他也因此在科研的道路上不断创新思路,利用月球对高分四号成功进行了定标是他又一次创新。

  如同尺子上有度量标准、秤有计量标准一样,卫星观测需要有个精确的数据标准,因此就需要对卫星观测的数据进行定标。吴昀昭介绍,传统的定标方法有实验室定标,星上定标器,外场定标等等,这些方式会随着时间衰减或者受大气影响。月球无大气,反射率与发射率都很稳定,是卫星在轨定标的良好光源。在利用高分四号研究月球过程中,发现老的定标系数不再适用,于是想到用月球对卫星进行定标。经过历时两年多的研究实现了真正的月亮定标,尤其是难度十分大的中红外谱段,这对于今后其他卫星在轨定标具有借鉴意义。“已经发射的以及后续即将发射的许多卫星都设计了对月观测功能,月球定标已是一种趋势”吴昀昭说。

  最近,地球科学部按照原创探索计划项目实施方案要求,对2020年资助的原创探索计划项目予以公布,吴昀昭的项目《地球轨道卫星对月观测研究》赫然在列。他说要继续努力,取得更多原创性科研成果。

  从嫦娥一号到嫦娥五号,吴昀昭的“追月”之旅已经走过了十五年,如今,他已准备好投入到此次嫦娥五号带回的“土”特产的研究,他的科研故事未完待续。

  

  


作者:陶韬 张蕾
责任编辑: 调宣部管理员
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