空間物理學(xué)家劉振興 參與研發(fā)首顆人造衛(wèi)星
來源：濰坊晚報(bào) 發(fā)布時(shí)間：2022-02-17 14:07:32
“渦旋誘發(fā)重聯(lián)理論”獲中國科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)證書。
1984年,劉振興在空間科學(xué)學(xué)會(huì)春節(jié)座談會(huì)上發(fā)言。
從1958年進(jìn)入研制人造衛(wèi)星的“581組”,劉振興開啟了他學(xué)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(fēng)的研究領(lǐng)域。劉振興最早在我國開展太陽風(fēng)研究,他走出國門,不斷參與學(xué)術(shù)交流,其學(xué)術(shù)成果獲得國際公認(rèn)。
轉(zhuǎn)入磁暴研究組,從事磁層物理和太陽風(fēng)研究領(lǐng)域
1958年5月17日,毛澤東主席在中共中央八大二次會(huì)議上指出:“我們也要搞人造衛(wèi)星。”1958年8月,中國科學(xué)院“581組”成立,由錢學(xué)森任組長,趙九章任副組長。“581組”的成立標(biāo)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(jí)到高級(jí)”等重要建議,領(lǐng)導(dǎo)開創(chuàng)了利用氣象火箭和探空火箭進(jìn)行高空探測(cè)的研究,探索了衛(wèi)星發(fā)展方向,籌建了環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室和開展遙測(cè)、跟蹤技術(shù)研究,組建了空間科學(xué)技術(shù)隊(duì)伍。
1959年3月,劉振興被趙九章調(diào)入“581”組,承擔(dān)火箭探測(cè)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(dòng)力學(xué)家郭永懷,請(qǐng)其指導(dǎo)課題研究。
經(jīng)過近兩年的努力,劉振興用稀薄氣體動(dòng)力學(xué)方法,完成了題為《流星與空間大氣相互作用》的副博士學(xué)位論文,并得到了郭永懷的好評(píng)。
1959年,趙九章根據(jù)空間物理發(fā)展趨勢(shì),在地球物理研究所成立磁暴研究組,并親自指導(dǎo)工作。該組是我國磁層物理學(xué)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(fēng)的研究領(lǐng)域。
劉振興院士在2007年9月25日“中國地球物理學(xué)會(huì)成立60周年暨紀(jì)念趙九章先生誕辰100周年”紀(jì)念活動(dòng)上發(fā)言時(shí)講道,趙九章高瞻遠(yuǎn)矚,在國際上磁層物理和太陽風(fēng)研究剛起步時(shí),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(dāng)時(shí)趙先生提出的這個(gè)研究重點(diǎn),仍是當(dāng)前國際上磁層物理研究的重要前沿領(lǐng)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(xué)家,后來成為了我國地球空間科學(xué)研究領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人。
恩師勞動(dòng)改造中離世,一年半后“東方紅一號(hào)”升空
“文革”開始后,1966年10月,趙九章在學(xué)術(shù)研究界被邊緣化。同時(shí),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(xué)事業(yè),為了完成趙九章布置的科研任務(wù),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(hào)”空間粒子環(huán)境模擬試驗(yàn)的任務(wù),所研究制定的空間粒子環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)衛(wèi)星的研制、發(fā)射和運(yùn)行安全起了一定的作用。在此基礎(chǔ)上,他撰寫了《人造地球衛(wèi)星環(huán)境手冊(cè)》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(jí)反動(dòng)學(xué)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(fù)責(zé)養(yǎng)豬進(jìn)行勞動(dòng)改造。在這里,他再次遇到了導(dǎo)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(duì)導(dǎo)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(shí)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(jìn)臥室,把平時(shí)一粒一粒攢下的幾十粒安眠藥全部倒進(jìn)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(shí)候才能實(shí)施?先生未竟的事業(yè),什么時(shí)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(hào)”的研發(fā),劉振興被調(diào)離農(nóng)場(chǎng),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(hào)”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(shí),中國衛(wèi)星之父、中國科學(xué)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(shí)間。
將底層大氣湍流方法推廣到太陽風(fēng)研究中
1970年10月,劉振興隨空間物理及探測(cè)技術(shù)研究所西遷轉(zhuǎn)到西安工作。當(dāng)時(shí)研究所的主要工作是探測(cè)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(fù)責(zé)探測(cè)器數(shù)據(jù)處理和分析工作。在“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星上天后不到一年時(shí)間內(nèi),1971年3月,科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星“實(shí)踐一號(hào)”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(fēng)研究的人。從太陽風(fēng)的衛(wèi)星探測(cè)數(shù)據(jù)看,太陽風(fēng)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(chǔ)和方法,推廣到太陽風(fēng)湍流的研究中,從而得出了太陽風(fēng)湍流的普遍表達(dá)式,理論與探測(cè)結(jié)果符合得較好。在高層大氣、磁層和太陽風(fēng)的學(xué)習(xí)和研究過程中,劉振興又逐漸認(rèn)識(shí)到太陽風(fēng)、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(fēng)—磁層—電離層和高層大氣耦合及其對(duì)低層大氣的影響》的論文,并在1979年我國第一次空間物理學(xué)術(shù)會(huì)議上作了報(bào)告。而當(dāng)時(shí)在國際上還未見到對(duì)太陽風(fēng)、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(xué)術(shù)成果日漸豐碩
改革開放后,我國對(duì)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(xué)者赴美國馬里蘭大學(xué)進(jìn)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(duì)木星磁層探測(cè)的最新數(shù)據(jù),分析認(rèn)為木星的快速旋轉(zhuǎn)對(duì)木星磁盤結(jié)構(gòu)有著重要影響,從而提出了一個(gè)新的木星磁層磁盤模型。其主要結(jié)果載入了劍橋大學(xué)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(chǎng)重聯(lián)研究的傳統(tǒng)觀念,首次提出流體渦旋誘發(fā)磁場(chǎng)重聯(lián)的新機(jī)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(yīng)用于能量傳輸事件(FTE),建立了一個(gè)三維的FTE模型。劉振興將動(dòng)力氣象學(xué)中的一些物理現(xiàn)象與磁場(chǎng)重聯(lián)聯(lián)系起來進(jìn)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(chǎng)重聯(lián)的新機(jī)制,建立了一個(gè)新的磁場(chǎng)重聯(lián)理論,為研究磁場(chǎng)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(xué)、丹福大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校進(jìn)行訪問、講學(xué)與合作研究。在此期間他與阿拉斯加大學(xué)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(zhēng)論的兩種觀點(diǎn)“太陽風(fēng)直接驅(qū)動(dòng)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(xué)術(shù)討論會(huì)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(rèn)為通量傳輸事件的三個(gè)基本模型。
責(zé)任編輯：邢敏
