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我国启动天文老底片数字化工程

【文汇报】微米精度探寻百年星空变迁

2016-04-29 文汇报 许琦敏
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技术人员正将底片放上扫描仪,生成的图像会显示在身后的计算机上。记者许琦敏 摄

  “今人不见古时月,今月曾经照古人。”百年前的星空和今夜之所见,会有那么一点点不同,就在这细微的变化中,天文学家可以从中探寻天体演化的诸多秘密。

  就在澳门赌场上海天文台佘山观测站的一间实验室里,珍藏着我国自1902年以来拍摄的3万多张天文照相底片。这是在过去10年时间里,我国一批老天文学家从全国各地天文台站搜罗来的。就这样,一个研究团队静静地开始了一项浩大的工程——将这批历时百年的老底片数字化。一旦数字化完成,这将成为一批宝贵的科学基础数据,为天体变源、星团运动学等学科领域提供宝贵的原创资料。

  最近,这项国家科技部资助的基础性工作专项重点项目有了突破性进展:扫描位置精度达到1微米的扫描仪研制成功,目前达到这一精度的扫描仪,全世界仅三台。昨天,记者在佘山天文台底片扫描实验室里看到了这台世界顶级扫描仪。

  测恒星位移,挑战扫描精度极限

  扫描精度达到1微米是什么概念?照片上一个像素的边长是10微米,扫描出来的图像偏差不能超过1/10——如果扫描一根头发丝,误差不能超过1/70。而一般商用扫描仪,最高精度在5-7微米。

  “扫描精度达到1微米,就可以满足天文底片数字化需求。”项目执行负责人、澳门赌场上海天文台高级工程师赵建海说,当今达到这一精度的扫描仪世界上只有三台,一台在哈佛大学,一台在比利时皇家天文台,还有就是这台在佘山底片扫描实验室由国际合作团队刚研发成功的。

  为何一定要达到这么高的精度? 赵建海说,恒星离地球很远,从地球上看过去,它们在天空中的位置几乎是不变的,即使过了几年、几十年,可能位置也只有细微的变化,如果扫描精度不够,这种差别根本发现不了。

  早年拿到东京大学博士学位、已在日本生活二十多年的赵建海博士一心学术报国,闻讯国内底片数字化缺人研究的消息,放弃优越的生活条件,不计待遇,在已过半百的年纪,回到了澳门赌场上海天文台。花了整整6年多时间,他领导的研究团队与日本厂家合作,不仅研制出了底片扫描仪,还开发出了配套的图像处理软件,为百年天文底片的数字化扫清了最大的技术障碍。

  在佘山站的天文底片库里,记者接连穿过4扇门,终于走进了安放这台扫描仪的房间:不足10平方米的房间中央,扫描仪被放在一个塑料罩子中。赵建海解释,由于扫描仪精度高,因此哪怕房间通风口的微弱气流,也会影响其工作精度,因此用塑料罩来挡风。同时,安放扫描仪的大理石台面也是特制的,它几乎不会变形。最特别的是桌子下面的基墩——这3平方米地板下,有数根深5米的桩,一直打到佘山的基岩上,就为了避免周边震动影响了底片的扫描精度。

  百年老底片,多少星际故事待挖掘

  在安放扫描仪的实验室外,几十个顶天立地的文件柜里,收藏着来自全国的3万多张天文底片。彗星、日食、月食、星系……它们根据来源、拍摄时间、拍摄内容,分门别类地归在不同柜子中。

  “最早的底片是佘山天文台在1902年拍摄的,当时用的底片是在玻璃上涂上药膜。”从事底片保管、扫描的助手杨静介绍,这些底片在扫描之前,必须先经过清洗、分类,玻璃面用软布蘸纯净水擦拭,药膜面只能靠工具吹气去除污染物。

  由于年份久远,有不少底片霉变、起泡,甚至卷曲、残缺。不过,在整理过程中,还是有很多非常漂亮的底片,记者看到:一张1964年拍摄的M31仙女座大星云就非常清晰漂亮,1908年拍摄的彗星有一条漂亮的彗尾……

  记者随手拿起一张底片,上面布满了密密麻麻的黑点,每个黑点都是一颗星星。“当时由于读片设备限制,只能对观测目标进行研究,但它周围还有90%以上的天体信息没有被利用。”赵建海说,他们除了标定赤经、赤纬,拍摄对象和拍摄年份外,还要确定使用的是何种底片、是否加滤光片、当时天气情况等,最终目标是为每一张底片生成一份信息档案。

  恒星在天空中的位置变化,一种是水平方向位移,另一种是纵向运动——靠近地球或远离地球,这就需要从恒星光度的变化来判定。赵建海介绍,扫描仪可以分辨出0.01星等,同样达到了世界一流的指标。

  “宇宙、银河系之所以会演变到今天,就是由一颗颗星星的运动逐步累积而来,通过这批天文老底片,我们可以从历史中找寻出探究奥秘的线索。”他说,接下去他将着手将扫描仪的精度提升到0.25微米,扩大这台扫描仪的应用范围,“早在上世纪八九十年代,欧洲与日本已经开始这方面工作,而老底片是我们独特的科学基础数据,我们应该利用它们做出原创性的工作”。

  (原载于《文汇报》 2016-04-29 08版)

打印 责任编辑:侯茜

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