空間物理學家劉振興 參與研發(fā)首顆人造衛(wèi)星
來源：濰坊晚報 發(fā)布時間：2022-02-17 14:07:32
“渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論”獲中國科學院自然科學一等獎證書。
1984年,劉振興在空間科學學會春節(jié)座談會上發(fā)言。
從1958年進入研制人造衛(wèi)星的“581組”,劉振興開啟了他學術(shù)生涯的新篇章,在趙九章安排下,他跨入了磁層物理和太陽風的研究領域。劉振興最早在我國開展太陽風研究,他走出國門,不斷參與學術(shù)交流,其學術(shù)成果獲得國際公認。
轉(zhuǎn)入磁暴研究組,從事磁層物理和太陽風研究領域
1958年5月17日,毛澤東主席在中共中央八大二次會議上指出:“我們也要搞人造衛(wèi)星。”1958年8月,中國科學院“581組”成立,由錢學森任組長,趙九章任副組長。“581組”的成立標志著我國衛(wèi)星研制的開始。
在我國人造地球衛(wèi)星研制過程中,趙九章提出了“中國發(fā)展人造衛(wèi)星要走自力更生的道路,要由小到大、由低級到高級”等重要建議,領導開創(chuàng)了利用氣象火箭和探空火箭進行高空探測的研究,探索了衛(wèi)星發(fā)展方向,籌建了環(huán)境模擬實驗室和開展遙測、跟蹤技術(shù)研究,組建了空間科學技術(shù)隊伍。
1959年3月,劉振興被趙九章調(diào)入“581”組,承擔火箭探測數(shù)據(jù)處理工作。此后在劉振興的要求下,其副博士論文由近地層大氣物理研究方向改為高空大氣物理方向。趙九章還特地把劉振興推薦給著名空氣動力學家郭永懷,請其指導課題研究。
經(jīng)過近兩年的努力,劉振興用稀薄氣體動力學方法,完成了題為《流星與空間大氣相互作用》的副博士學位論文,并得到了郭永懷的好評。
1959年,趙九章根據(jù)空間物理發(fā)展趨勢,在地球物理研究所成立磁暴研究組,并親自指導工作。該組是我國磁層物理學發(fā)展的搖籃。劉振興研究生畢業(yè)后,在趙九章的安排下,從高層大氣組轉(zhuǎn)入磁暴研究組,從事磁暴期間地球輻射帶變化的研究。他又從高層大氣跨入了磁層物理和太陽風的研究領域。
劉振興院士在2007年9月25日“中國地球物理學會成立60周年暨紀念趙九章先生誕辰100周年”紀念活動上發(fā)言時講道,趙九章高瞻遠矚,在國際上磁層物理和太陽風研究剛起步時,就提出磁暴組的主要研究方向是磁暴分析和理論研究、地球輻射帶研究等。他說:“現(xiàn)在看起來,當時趙先生提出的這個研究重點,仍是當前國際上磁層物理研究的重要前沿領域。”趙九章通過磁暴組的工作,培養(yǎng)了以劉振興為代表的一批科學家,后來成為了我國地球空間科學研究領域的學科帶頭人。
恩師勞動改造中離世,一年半后“東方紅一號”升空
“文革”開始后,1966年10月,趙九章在學術(shù)研究界被邊緣化。同時,一向不問政治的劉振興也開始受到?jīng)_擊。但為了剛剛起步的中國空間科學事業(yè),為了完成趙九章布置的科研任務,劉振興帶著地球輻射帶研究成果,于1967年參加了我國第一顆衛(wèi)星“東方紅一號”空間粒子環(huán)境模擬試驗的任務,所研究制定的空間粒子環(huán)境參數(shù)標準,對衛(wèi)星的研制、發(fā)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(wèi)星環(huán)境手冊》一書中的粒子輻射部分。
1968年春,受“文革”沖擊,劉振興作為“資產(chǎn)階級反動學術(shù)權(quán)威”的典型代理人,被迫中斷了心愛的研究事業(yè),被下放到北京郊區(qū),負責養(yǎng)豬進行勞動改造。在這里,他再次遇到了導師趙九章。趙九章白天下地干活,晚上接受批斗,或者趕寫交待。面對導師的遭遇,劉振興看在眼里,痛在心里,既不敢怒,也不敢言,只能相遇時投去寬慰的目光,只能在宿舍內(nèi)暗自傷心流淚。1968年10月10日晚,趙九章在寫完他一生中的最后一份檢查后,走進臥室,把平時一粒一粒攢下的幾十粒安眠藥全部倒進嘴里……
恩師趙九章先生的去世,使劉振興悲傷欲絕。他心里默默祈禱著:“先生走好。先生的囑托,什么時候才能實施?先生未竟的事業(yè),什么時候才能成功……”
1969年,為了保證中國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”的研發(fā),劉振興被調(diào)離農(nóng)場,再次回到了地球物理研究所磁暴研究組,重新潛心研究心愛的空間科研事業(yè)。
1970年4月24日,中國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功,全世界為之矚目,這是中華民族的創(chuàng)造智慧和拼搏精神所凝結(jié)而成的一顆“明星”。而此時,中國衛(wèi)星之父、中國科學院地球物理研究所所長趙九章,已含冤去世整整一年半的時間。
將底層大氣湍流方法推廣到太陽風研究中
1970年10月,劉振興隨空間物理及探測技術(shù)研究所西遷轉(zhuǎn)到西安工作。當時研究所的主要工作是探測空間粒子環(huán)境,包括地球輻射帶和同步高度區(qū)粒子環(huán)境,為下一步衛(wèi)星研制提供空間環(huán)境數(shù)據(jù)。他和另一位同事負責探測器數(shù)據(jù)處理和分析工作。在“東方紅一號”衛(wèi)星上天后不到一年時間內(nèi),1971年3月,科學試驗衛(wèi)星“實踐一號”成功發(fā)射。
從1975年起,劉振興開始轉(zhuǎn)入理論性研究,他是最早在我國開展太陽風研究的人。從太陽風的衛(wèi)星探測數(shù)據(jù)看,太陽風中存在著湍流現(xiàn)象,而且與低層大氣的湍流有些相似之處。在這一現(xiàn)象的啟示下,劉振興將研究低層大氣湍流的基礎和方法,推廣到太陽風湍流的研究中,從而得出了太陽風湍流的普遍表達式,理論與探測結(jié)果符合得較好。在高層大氣、磁層和太陽風的學習和研究過程中,劉振興又逐漸認識到太陽風、磁層、電離層和高層大氣之間有密切的耦合關(guān)系,寫出了題為《太陽風—磁層—電離層和高層大氣耦合及其對低層大氣的影響》的論文,并在1979年我國第一次空間物理學術(shù)會議上作了報告。而當時在國際上還未見到對太陽風、磁層、電離層、高層大氣耦合過程研究的文章。
走出國門交流訪問學術(shù)成果日漸豐碩
改革開放后,我國對外交流的大門打開,劉振興于1980年5月至次年9月作為訪問學者赴美國馬里蘭大學進行木星磁層理論模式等方面的研究。他根據(jù)“旅行者”飛船對木星磁層探測的最新數(shù)據(jù),分析認為木星的快速旋轉(zhuǎn)對木星磁盤結(jié)構(gòu)有著重要影響,從而提出了一個新的木星磁層磁盤模型。其主要結(jié)果載入了劍橋大學出版的《木星磁層物理》一書中,被稱為“劉氏模型”。
1985年,劉振興沖破三十多年來磁場重聯(lián)研究的傳統(tǒng)觀念,首次提出流體渦旋誘發(fā)磁場重聯(lián)的新機制,創(chuàng)建了渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論(VIR),建立了渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論模型。他還與合作者將VIR理論應用于能量傳輸事件(FTE),建立了一個三維的FTE模型。劉振興將動力氣象學中的一些物理現(xiàn)象與磁場重聯(lián)聯(lián)系起來進行思考,從中得到了新的啟示,首次提出了流體渦旋誘發(fā)磁場重聯(lián)的新機制,建立了一個新的磁場重聯(lián)理論,為研究磁場重聯(lián)開辟了一條新的途徑。
1987年,劉振興再度赴美半年,先后在阿拉斯加大學、丹福大學、加州大學洛杉磯分校進行訪問、講學與合作研究。在此期間他與阿拉斯加大學教授李羅權(quán)等合作,提出了磁層亞暴的等效電路模型。該模型用等效電路方法首次考慮了磁層亞暴發(fā)生和發(fā)展的全球過程,將國際上長期爭論的兩種觀點“太陽風直接驅(qū)動過程”和“卸載過程”統(tǒng)一起來,解釋了磁層亞暴期間磁層和電離層電流系統(tǒng)的耦合過程和變化規(guī)律。在1994年舉行的國際磁層頂物理學術(shù)討論會上,渦旋誘發(fā)重聯(lián)與多X重聯(lián)模型、單X重聯(lián)模型共同被公認為通量傳輸事件的三個基本模型。
責任編輯：邢敏
