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冰島進入欣賞極光最佳時節,極光拍攝神器了解下?

出品:"SELF格致論道講壇"公眾號(ID:SELFtalks)

以下內容為王博在中科院SELF講壇的演講實錄:

大家好。我是王博,來自中科院西安光學精密機械研究所。非常榮幸在這裡跟諸位分享我在科研工作中的點點滴滴。其實,我跟光很早就結下了不解之緣:本科時,我從電腦專業被調劑到光學專業,當時非常沮喪,我的一位老師告訴我,光學是未來的朝陽行業,這激發了我探索光學的激情,希望在光學的領域裡有所建樹。

然而,四年之後,我的夢想破滅了,在報考研究生時,我以三分之差又從光學專業調劑到了物理電子專業。2007年,我遠征南極,從事極光觀測工作,2009年回國後,我又開始做一些雷射探測的工作,之後的七年,我又從事了一些微光方面的工作。

大家可能對我的工作以及專業研究方向很好奇。其實,我就是輔助科學家工作,為他們在科學研究中,製作一些診斷工具,例如科研相機。

為什麽要做科研相機?眾所周知,眼睛是人類獲取資訊的主要途徑。但是,我們的眼睛所能觀測的波段在整個光譜段是非常有限的,隻集中在380納米到760納米,像長波紅外、短波磁外均無法企及。另外,人眼的時間分辨能力是1/24秒,怎麽理解呢?

例如一個杯子掉在地上的時候,我們看不到杯子如何破裂,只能看到杯子破了。又或者食鹽在水中的溶解、植物的光合作用,我們都看不到變化的過程,因為我們眼睛天生的時間分辨能力是1/24秒,比這個更快的,我們就看不到了。

因此,我們所做的相機就是拓展人類視覺的極限,讓人類的眼睛抵達曾經沒有達到的地方。

在地球的南北極地區,每到傍晚,便會出現一些鮮豔的光束,在空中閃耀,我們稱之為極光。在平常人眼裡,極光只是大自然送給人類的一場視覺盛宴。但是科學家卻通過極光來了解宇宙的萬千精華。科學家通過氧氣或者氮氣激發出的綠色或者深紅色的光的形狀,以及它的譜段來了解宇宙,了解太陽風暴。

為什麽要做這件事情?因為太陽風暴會影響航天器的正常工作,引起通信異常,還會引發一些自然災害。為了科研需要,年僅24歲的我,於2007年11月12日,遠征南極。這是我第一次離家遠行,跨越半個地球,行程達13000公里。這次南極科考的主要目的,是收集光的影子,為科學家了解宇宙,了解世界,了解地球收集基礎數據。

這是在南極的時候,讓我又頭痛又心酸的儀器。它叫全天空攝影機,它由科研洞的下方穿到房頂上露出來,就像魚一樣的眼睛,仰望著蒼穹,觀測蒼穹間到底會發生什麽。這個儀器是1995年左右在中山站安置的,截止到2007年經過了長達十多年的服役期,整個設備處於一個近乎癱瘓的狀態,為此,我給它命名為純手工干涉下的自動化工作機。為什麽要這樣命名?

因為這個機器在工作的時候,需要我根據日出日落,推測開關機時間。並且它會經常起霧,需要人為放置乾燥劑,定期更換。另外一件令人頭疼的事情,便是數據的存儲了。

1995年時,電腦的硬碟存儲空間很小,所以到了2007年時它遠遠不能滿足我們的需求。當時,我們的相機是每三秒鐘拍攝一張照片,一張照片大概1.3兆左右,極夜期間是20個小時,經過計算便知,一個極夜會有大量數據輸出。而我要做的事情就是把這些寶貴的數據備份起來。

怎麽備份呢?光靠隨身碟、硬碟拷貝是不現實的,那麽就需要刻錄成光碟,這需要耗費大量的時間。一般在陰天或者沒有極光的時候,我就在房間裡刻錄光碟,將科學家所需要的數據存儲起來。這便是一名科研工兵的職責和使命。

圖片中的儀器叫掃描光度計,雖然外觀醜陋,但是發揮的作用卻不容小覷。這個光度計是我留在南極的一個遺憾,因為它幾經摧殘、飽受折磨。

在南極最害怕的是儀器發生故障,2007年的南極沒有電話、沒有電視、沒有網絡,沒有任何通訊設備,幾乎是與世隔絕。所以一旦設備發生故障,只能靠自己去想辦法解決。這台掃描光度計曾經壞過幾次,每次都需要我自己想辦法。

平常很容易解決的問題,在南極就非常難做。跟大家分享一個大家想象不到的事,當時光度計在室外工作的時候有一根線斷了,我準備拿電烙鐵去焊接,但是發現電烙鐵的溫度始終上不來。因為當時南極平均氣溫是在零下30多度,一個300瓦的烙鐵根本是燒不起來的。最後,只能找一個紙箱子,自己手工打洞,做兩個小的電熱片放到裡面,創造一個室溫,讓電烙鐵進行工作。

2009年1月,在南極經過了近500個日日夜夜,我終於回到中國,當我把六大箱的數據交給科學家的時候,真是淚花湧動。

“SELF格致論道”講壇是中國科學院全力推出的科學文化講壇,致力於精英思想的跨界傳播,由中國科學院電腦網絡資訊中心和中國科學院科學傳播局聯合主辦,中國科普博覽承辦。SELF是 Science, Education, Life, Future的縮寫,旨在以“格物致知”的精神探討科技、教育、生活、未來的發展。關注微信公眾號SELFtalks獲取更多資訊。

本文出品自“SELF格致論道講壇”公眾號(SELFtalks),轉載請注明公眾號出處,未經授權不得轉載。

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