天文学发展史论文

写星星，行星，地球，都可以呀

60年来天文事业的长足进步，使我国取得了一大批对人类探索宇宙奥秘具有重要推动作用的科学成果。 随着空间技术不断发展，航天事业已成为国家高科技发展的战略制高点之一。航天事业的发展为天文学提供了新的历史机遇，天文学也为服务国家重大战略需求做出了重要贡献。近年来，通讯卫星导航系统概念创新和工程的阶段性实施以及应用领域的开拓，奠定了天文科技在国家导航重大专项中的地位；探月工程地面应用系统的建设以及运行任务的顺利完成、实时VLBI技术研发并成功应用于探月卫星测定轨系统，以及空间目标与碎片观测研究以及系统建设等成就，体现了天文学在国家重大工程和应用领域不可替代的作用。 去年，“神七”飞行期间，我国航天员进行了首次出舱行走。当时，航天员身着舱外航天服暴露在太空，最怕遭到空间碎片的撞击，否则后果不堪设想。因此，监测和预报空间碎片，就成为太空行走的必要条件。可是，太空环境很容易“变脸”，太空“天气预报”更难以把握。王宜介绍，“空间碎片危害非常大，它比子弹还厉害，所以要搞空间碎片监测。为此，国家天文台建立了小空间碎片数据库，把空间碎片都进行了编目，为航天员出舱行走时机的选择提供了安全保障。” 除了监测空间碎片外，天文学为航空技术服务的领域还有很多。火箭、卫星、飞船的发射、回收条件和运行的轨道，都需要运用天体力学理论来进行设计、计算；飞行中的位置需要用天文方法来观测确定；姿态的保持要按照天体的位置来校正和控制。此外，太阳表面的剧烈活动往往抛射出大量的带电粒子和强紫外线，使地球的磁场和电离层受到严重干扰，以致引起短波无线电通讯中断。因此，必须仔细观测太阳，监视和预测太阳表面的各种活动，确定合适的航天活动时间。 在我国另一项重大空间探索活动———控月工程中，中国科学院的VLBI网也发挥了举足轻重的作用。该网是测轨系统的一个分系统，由北京、上海、昆明和乌鲁木齐的4个望远镜以及位于上海天文台的数据处理中心组成。这样一个网络所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多公里的巨型综合望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒，甚至更高。 嫦娥一号任务中，中科院VLBI测轨分系统从2007年10月27日起，即卫星24小时调相轨道段的第一天，正式实施对嫦娥一号卫星的测量任务，完成了24小时、48小时调相轨道、地月转移轨道段和月球捕获轨道段等大量测量任务。在此次测量任务中，VLBI分系统的各测站和数据处理中心设备工作正常，VLBI测量数据及时传输到北京的航天飞控中心，满足了工程的要求，为嫦娥一号卫星的精确定轨作出了重要贡献，功不可没。 “虽然天文学是基础科学，不过它也可以直接服务于现实需求。随着我国天文事业的发展，它必将进一步推动我国经济社会发展，更好地服务于广大人民群众的生产生活。”王宜说。奋起直追业绩骄人 中国科学院院士、天体物理学家陈建生认为，天文学始终是一个国家国力强盛与文明发达程度的象征。 我国天文学曾有过辉煌的过去。我国有世界上最古老、丰富的日食、彗星等天象纪录，有浑仪、简仪等精湛的古天文仪器，有张衡、郭守敬等驰名中外的天文学家。中国古代天文学对世界天文学发展乃至整个人类文明做出了重要贡献。 新中国成立以后，百废待兴，中国天文界开始奋起追赶世界先进水平的步伐。尤其是改革开放30年，我国天文事业迎来了发展的黄金时代。“米”光学望远镜在1989年建成，填补了毫米波与VLBI（甚长基线干涉仪）天文的空白。 进入21世纪，中国天文事业取得了骄人的成绩。LAMOST的建成，是中国望远镜制造史上一件里程碑式的事件，中国掌握了当代望远镜制造的先进技术，并有所创新，建成世界上口径最大、光纤数最多的大视场光谱巡天望远镜。启动了第一个空间天文探测硬X射线调制望远镜（HXMT）。天文研究成果也逐渐被国际天文界重视。与此同时，中国天文队伍建设取得显著成绩，涌现一批优秀中青年人才。 “天文学的发展可不是单纯搞搞理论研究就行，它必须依靠先进的观测设备和观测台站，才能去研究天体的组成、变化。60年来，一座又一座天文台站在全国各地建立，并取得了丰硕的研究成果，这其实是我国天文事业迅速发展的最好证明。”中科院国家天文台研究员王宜说。 国家天文台南京天光所自其前身1958年成立起，40多年来，共为我国天文观测研制了40多种门类齐全的天文仪器，包括恒星物理观测仪器、太阳物理观测仪器、人造卫星观测仪器、天体测量观测仪器、射电天文观测仪器、空间天文观测仪器等。 坐落在云南天文台凤凰山台址内的40米口径射电望远镜，目前与北京密云50米口径天线配合使用，组成了我国唯一的深空（月球）探测器数据接收地面站系统，同时作为VLBI的工作单元之一，在我国实施探月（嫦娥）系列工程中承担着数据接收和测轨观测的任务。 我国天文事业何以取得世人瞩目的成就？王宜认为，这与国家多年来对天文事业的重视与支持密不可分。首先，我国对天文学研究的投入在不断加大；其次，近年来我国出台了一系列人才政策，吸引了一大批海外高层次人才，培养了一支优秀的天文人才队伍；再次，天文学科发展的良好机制体制也在逐步形成。瞄准世界领先水平不懈努力 “我国天文学有悠久而辉煌的历史，但是在现代天文学发展过程中，却和国际上有较大差距。”王宜说，“不过，新中国成立以来，尤其是改革开放30年来，我国的天文事业取得了长足进步，在某些领域已经达到了或超越国际先进水平。” 我国天文学家在暗物质和宇宙大尺度结构领域的一系列工作，使我国现代天文学研究的国际影响达到了前所未有的高度。他们发现宇宙电子谱在高能段超过理论预计，这有可能成为人类第一次发现暗物质粒子湮灭的证据；利用数值模拟和观测统计方法揭示了星系和宇宙大尺度结构的形成和演化特性，描述了暗物质晕的物质分布和演化规律；利用引力透镜效应并结合高能X射线等观测资料研究暗物质在宇宙中的分布，揭示了宇宙中最大的引力束缚体星系团内部的物质层次和结构…… 为了赶超国际先进水平，我国天文学家充分利用后发优势，另辟蹊径。“亦步亦趋肯定总是要落后的，必须发挥自己的特色。比如怀柔太阳观测基地，虽然它望远镜的口径不是世界最大的，但技术上有特色，别人代替不了，在世界上有较高的知名度。”王宜说。 怀柔太阳观测基地的太阳多通道望远镜，能同时测量太阳不同层次、不同尺度的视频矢量磁场、速度场，以及通过光谱扫描获得光谱线轮廓和Stokes参数轮廓。它是目前世界上最强大的综合功能的太阳望远镜系统之一，观测资料处于世界领先水平。 有了这个“利器”，怀柔太阳观测基地在太阳光球矢量磁场、太阳色球磁场以及太阳磁活动物理过程等方面的研究均处于世界前沿，部分研究处于世界领先水平。他们与美国大熊湖天文台在世界上首先成功地进行了太阳磁场的“日不落”观测，为太阳物理研究领域中的开创性研究课题。 为了探测宇宙第一代天体所发出的“第一缕曙光”，我国在新疆天山深处布设了宇宙第一缕曙光探测阵列望远镜。该设施自2006年夏季开始运行并观测，在国际同类项目的竞争中走在前列。 中科院国家天文台还与阿根廷国立San Juan大学合作，在南美洲建立了一个卫星激光测距站，安装了中国研制的一个望远镜口径为600毫米的高精度卫星激光测距系统。国际激光测距服务（ILRS）认为，该站的观测数据量已位列全球仪器的前5名之内，对国际激光测距系统是非常重要的。 在中国南极第24次科考中，我国天文学家成功地在冰穹A安装了包括CSTAR（中国小型光学望远镜阵）在内的天文观测和台址测量仪器。这项工作的开展，为我国在暗物质、暗能量及系外行星探测等前沿科学领域的研究步入世界先进水平提供难得的契机。 展望未来，我国还将开辟空间天文、南极天文以及参与地面30米光学／红外望远镜国际合作等工作，为我国天文学发展开辟更为广阔的发展前景，让我国天文学研究牢牢地占据国际先进水平的一席之地。上图为云南天文台的40米口径射电望远镜。它与北京密云50米口径天线配合，组成了我国唯一的深空（月球）探测器数据接收地面站系统，在我国实施探月（嫦娥）系列工程中承担着数据接收和测轨观测的任务。 下图为空间太阳望远镜（SST）示意图，其主要目的是认识太阳活动的特性和本质，实现太阳物理研究的重大突破。