搜狐城市-西安
2021/04/07 10:36
奋斗是青春最亮丽的底色，西安理工大学八名学子，奋斗几百个日日夜夜，为了研究地球上空高层大气的秘密，以梦为马，不负韶华，不断求知探索，勇往直前，奋力书写属于自己的青春故事。
这八名学子来自3个不同的学院，4个不同的专业，因对深邃广阔的蓝色星空充满兴趣，而在该校理学院唐远河教授的《大学物理》课堂上相识相聚。他们被一张极光图片所吸引，自愿组成了一支跨学院的科研小队，致力于研究地球上空高层大气的秘密。
图/团队成员
图/团队成员
图/团队成员
图/团队成员
一台能拍摄微光的特殊“照相机”
以兴趣为支撑，有名师做引领，2019年11月，这支由八名“小白”组建的跨学院的科研小队，逐渐参与到有关地球上空气辉体发射率VER（volume emission rates）、大气温度和风速的研究与探测中来。气辉很微弱，需要用特殊的成像干涉仪才能观测，一年半以来，在唐远河老师和李存霞老师的带领下，团队成功研制出一台微光成像干涉仪GBAVTII（Ground based atmospheric VER & temperature imaging interferometer）样机，以观测地球上空80-120km的氧气（0-1）气辉，并以峰值高度在94km的氧气（0-1）的12条近红外谱线作为光源。
图/唐远河老师正在指导团队成员进行研究
这台长相类似长焦相机的仪器可实现每隔3min对中高层大气体发射率VER和大气温度的高精度探测，队员们在自建网站上记录GBAVTII探测得到的VER和大气温度数据，这在我国中高层大气探测领域较为少见。
图/GBAVTII样机特写
图/正在拍摄的GBAVTII仪器
探测中高层大气体发射率有何意义？它与我们的生活有哪些密切关联？队员张婉莹介绍道：“中高层大气虽然与我们生活的地面距离遥远，但是中高层大气中含有金属离子层，其分布对卫星及飞行器的通讯信号有着重大的影响。气辉的光化学反应关系到太阳与地球间的空间物理规律，气辉粒子的浓度与空间站附近环境也有关联。”肖禄祺补充道：“中高层大气时刻影响着我们日常生活的通讯、广播及天气情况，比如即将举行的十四运，其实时直播、气象环境预测等都与中高层大气的特征参数息息相关，所以研究地球中高层区域大气活动规律具有至关重要的现实意义。”
一段充满艰辛的难忘旅程
科研成果来之不易。从刚接触气辉到现在的近两年时间里，八名西理工学子克服困难重重，为着梦想坚定前行。
2020年伊始，受新冠肺炎疫情影响，大家各自在家中上网课，队员之间无法碰面。但那时团队的研究项目才初生萌芽，为了使项目不受影响，队员们每天利用视频会议进行线上讨论和沟通，几个月来无人缺席、从未间断。
“尽管网络可以把我们连接起来，但视频交流和线下交流还是有区别。同时，我们迫切需要收集实际数据作为研究基础。我们盼望着能够尽快见面。”肖禄祺说道。
图/唐远河老师与部分团队成员合影
国内疫情得到有效控制后，征得了家人和唐老师的同意，2020年暑假，七名男生从全国各地奔向西安，他们租下两间小小的房间，冒着酷暑开展社会调研和项目研究。“我们的预算很有限，所以在硬件设施上能省就省。七个男生挤在两个房间里，床不够睡，就轮换着打地铺睡地板。炎炎夏日，房间里只有一台空调，每天都热得坐立难安。但是，在这样艰苦的环境中没有人叫苦喊累，大家都铆着一股劲，想把手上的项目做好。”段德胜介绍着当时的情景。
图/团队成员在曲江校区教室进行研究
图/团队成员在金花校区教二楼进行研究
成员们前往西安市某热电厂开展调研。“厂里的水泥地面被晒得白花花的，直刺得人睁不开眼。但让人开心的是，厂里的工程师热情接待了我们，耐心解答我们提出的问题，我们收获不少。”队员刘诗遥回忆道。他们还前往西安市生态环境局和碑林区生态环境局采集数据，工作人员也就他们提出的问题给出了严谨而又准确的回答。“有了扎实充分的调研数据作为基础，我们对研究更有信心了。”胡卓群说道。
与调研工作同时进行的还有GBAVTII的组装、定标、正演等工作。正演时通过计算机模拟GBAVTII的探测而编程得到相关结果，无数次地修改软件和爬虫，磨练打造出了队员们的两项软件著作权和一项发明专利。
暑期社会调研结束了，八位队员迎来了新学期，他们怀着热情和憧憬返校，项目研究也正在紧锣密鼓地向前推进。
一个欢呼雀跃的晴朗夜晚
科研的道路上充满酸甜苦辣，吃过苦，自然也感受过“甜”，最让队员们激动的莫过于那个令人难忘的、晴朗的夜晚。
图/队员鲁元博（左）与胡卓群（右）正在调试原理实验仪器
理论上已知，GBAVTII可以拍摄得到高层大气氧气（0-1）分子辐射出的辉光，研究中也已选择特定窄带滤光片对入射光进行过滤筛选，推断由此可得到目标12条辉光谱线在光学镜头中的折射与干涉现象，最后将在相机屏幕上呈现一层层“同心圆”干涉条纹，条纹之下便蕴含了大气的秘密。
图/夜晚，队员张婉莹（左）和胡卓群（右）在调试GBAVTII仪器场景
理论推演经过了无数次的验证，实验的样机也成功搭建，万事俱备，只欠“晴夜”。2020年夏秋之交的一个晴朗夜晚，队员们簇拥着GBAVTII样机登上曲江校区教9楼的天台，安装、开机、瞄准......未央的夜和黯淡的辉光飘落进镜头，在镜筒中发生奇妙的折射与干涉，微弱的光电流信号极速而准确地游走在计算机内部的铜印中，传递的是大家齐心协力取得的成果，计算机编码转换成GBAVTII探测到的大气温度及VER数据点亮了屏幕......他们完成了从理论到实践的飞跃！队员们激动相拥，欢呼雀跃。
图/2020年9月16日，GBAVTII探测西安上空94km处间隔3min的氧气(0-1)气辉IER变化曲线
“印象中，那天晚上刮着微凉的夜风，周遭一片安静，只剩下睡去的城市和雀跃的我们。”回忆起当时的情景，队员张婉莹仍难掩激动之情。
图/“挑战杯”校赛立项答辩场景
研究仍在继续。接下来，西安理工大学唐老师、李老师及八名队员将带着他们的研究项目向“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛发起冲击。
疫情期间不间断的线上例会，炎夏中自发的社会调研，每周末的课堂之余挤出空闲做研究……任何困难与挑战都未能动摇队员们求知探索、勇往直前的决心和勇气，为奋勇争先的西安理工大学学子们点赞！
大家都在聊
热门评论