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“仰望星空”的天大人——天大教师启程参加南极科考

发布日期:[2015-11-03]

  为天文观测提供关键技术

  

  本站记者 王涛

  

  

  

  李家俊为于策出征南极科考授天津大学校旗

    11月2日上午,天津大学在北洋园新校区行政楼贵宾室举办了一场特殊的出征仪式,该校校长李家俊向即将启程参加我国第32次南极科学考察的计算机学院副教授于策授予了一面天大校旗。于策作为此次南极科考天文组的核心成员,将登上位于南极大陆最高点的昆仑科考站,执行“南极巡天望远镜(AST3)”观测数据分析处理系统以及能源保障平台、台址监测气象站等设备系统的安装、升级与维护任务。这面天大校旗将在昆仑站展开,向世界展现天大人脚踏实地,“仰望星空”,致力于服务我国天文观测领域重大战略需求的“家国情怀”。

    南极成世界天文观测竞技场 天大为AST3提供最强“大脑”

  

  

  于策在漠河对新一代AST3观测数据分析处理系统进行测试时的照片

    “南极由于其大气清洁稳定、视宁度高,且在极夜期间可长时间连续观测,是地球上最佳的天文观测地点,已经成为了世界各国开展天文观测的竞技场,许多新发现都具有重大国际影响”,于策介绍到,我国自2011年第28次南极科考开始在昆仑站附近“穹顶A”观测点安装了“南极巡天望远镜”进行大规模天文观测,当时为望远镜提供数据分析处理技术支撑的就是他所在的“天津大学——国家天文台天文信息技术联合实验室”研发的第一代AST3观测数据分析处理系统。而这一次科考,于策也将代表天大直接参加科考活动,并前往昆仑站为“南极巡天望远镜”安装最新一代的AST3观测数据分析处理系统。

    据“国家天文台——天津大学天文信息技术联合实验室”主任孙济洲教授介绍,可进行24小时不间断观测的“南极巡天望远镜”被安装在南极昆仑站附近所选择的“穹顶A”观测点。该观测点虽然被世界多国天文学家认定为最佳“天眼”,但“最佳”也往往意味着“最难”。作为望远镜“大脑”的数据分析处理系统需要面对诸多技术挑战:在自然环境恶劣,低温低压、无人值守的情况下,要求整个系统能够在一年甚至更长时间内连续无故障地稳定工作;在观测图像连续获取的极短时间间隔内,必须完成上一幅图像数据的现场分析处理工作,要求数据处理系统必须具有高效的分析处理能力;观测点能源供应极为紧张,包括存储系统在内整个系统功耗要降到最低;观测数据向国内远程传送仅能通过美国铱星公司的“铱星”全球性卫星移动通信系统,带宽低且价格高昂,需要优化工作模式与调度策略。

    孙济洲、于策所在的天文信息技术研发团队自2008年起就参与到了南极天文观测相关的科研工作中,是中国南极天文中心的正式成员。多年来团队致力于AST3现场观测数据实时处理系统、远程数据传输系统、专用存储系统等方面的软硬件协同研发,针对南极天文观测的特殊需求及硬件环境进行深度定制,通过应用并行算法优化、高可靠守护并发进程及冗余容错等手段,满足了能源严格受限、实时处理、长时间无人值守等各项苛刻的运行要求,攻克了多项技术难关。这次于策前往南极安装最新一代AST3观测数据分析处理系统,将为中国“南极巡天望远镜”提供最强“大脑”。

    科考选拔严格行程艰难 于策将在南极度过春节

  

  

  于策西藏羊八井参加南极科考集训时的照片

    我国南极科考活动由国家海洋局等部门统一组织。参与科考的队员必须经过严格的选拔和培训,包括体能测试。今年7月份,经由中国南极天文中心安排,于策首先赴西藏,在拉萨和羊八井两地参加了近一个月的高原集训,在通过了各项检测和考核后于9月份接到通知成为我国第32次南极科考的正式队员。

    此次将前往南极昆仑站的科考队成员共28人,其中天文科考队员仅2人。于策将于11月4日到上海报到,7日登上雪龙号科考船出发,穿越南太平洋西风带,预计在12月初抵达我国南极中山站。而在完成卸货以及向内陆出发的准备工作后,科考队将于12月中旬开始艰苦的向位于“南极之巅”的昆仑站行进的征程。

    从中山站到昆仑站直线距离1228公里,于策等28人只能通过雪地车行进,队员们将面临零下三四十度的严寒低温、暴风雪、“极昼”下无日夜之分等考验,还有可能遇到非常危险的南极“白化天”。这种特殊的天气是由于太阳照射在南极冰盖的冰层后,又反射到低层的云层里,而低空云层中无数细小的雪晶又像千万个小镜子,将光线四散开来,这样来回反复地反射,使人的整个视界里天地白茫茫一片浑然一体,看不清景物,辨不明方向,甚至会产生错觉。

    在预计经过2周的时间抵达昆仑站后,于策将承担完成天文观测保障平台系统、数据处理及望远镜运行控制系统、台址监测气象站等专用设备及计算机软硬件的升级安装和调试,并协助队友完成望远镜维护工作以及其他科考任务。“明年从1月份至2月上旬,我都将在昆仑站或往返的路上,这次要在那里度过春节了”,于策说。而在完成昆仑站科考任务后后,于策将再返回中山站,并计划于明年4月中旬才能回到国内。

    “门外汉”做出大研究 学科交叉成为科技进步助推器

  

  

  李家俊与参加于策赴南极科考出征仪式的师生合影

    “在天文研究领域,其实我们是‘门外汉’”,孙济洲在谈到为南极科考天文观测研发AST3观测数据分析处理系统的历程时说,“但作为从事计算机信息技术研究的工作者,我们在与天文学领域朋友们的交往中,发现天文学科在空间信息的获取、传输、处理、分析以及存储过程中,甚至在覆盖天文研究全过程、分布在世界各地的各种仪器设备资源的高效、高质量的应用上,均对信息技术的支撑作用有着巨大的需求,更蕴含有对信息应用新技术的研究与突破的诸多挑战。”因此,孙济洲团队自2004年起与国家天文台等开始合作,以学科交叉的模式开创了“天文信息技术”这一新领域,并在2008年成立了联合实验室。

    这些从计算机领域来的“门外汉”与国家天文台合作参与天文学研究已有11年。除为南极天文观测研发AST3观测数据分析处理系统外,他们还在复杂天文观测图像的大数据分析,实现分布在全国各地的天文观测设施与信息资源共享的“中国虚拟天文台”建设等诸多研究方向上完成了数十项科研成果,收获了中科院信息化十大优秀案例奖励、8项软件著作权、5项专利、百余篇论文等,培养出新一代以天文信息技术为专长的硕士和博士生。

    如今,“门外汉”们已经成为天文研究领域专家们的好朋友,受到他们的广泛认同与重视,这一次于策作为天文组仅有的2名成员之一参加南极科考就是最好的证明。而在今年10月16日,在国家天文台的支持下,“国家天文台——天津大学天文信息技术联合实验室”也升级为“联合研究中心”,国家天文台研究员、郭守敬望远镜运行和发展中心常务副主任、中国天文学会常务理事赵永恒博士,国家天文台研究员、信息与计算中心主任崔辰州博士受聘成为了中心的兼职教授,他们将共同培养更多优秀的天文信息技术专门人才。国家天文台科技处处长盘军特意向来自天大的这些“门外汉”们对我国天文学研究的支持表达了感谢,希望双方“把合作科研做得更好,共同推动我国天文事业的快速发展”。

    除了开展天文信息技术的联合研发外,孙济洲和他的团队还将将视角拓展到了文化遗产保护与传承领域,如敦煌壁画病害演变的监测、古文物信息化标准研究、古建筑测绘保护、民间传统艺术数据化记录与传承等,并取得了初步成果,“现在在给本科新生上课时,我总会告诉他们,我们学‘计算机’,却绝不能将视角仅限于‘计算机’,将计算机信息技术应用于与其它学科交叉的领域,会收获新的一片天地。”孙济洲说,“在互联网+的新时代,相信我们的道路会越走越宽广。”