严发宝,博士,机电与信息工程学院教授、博士生导师,入选国家高层次青年人才计划,空间科学研究院空间电磁探测技术实验室主任。近年来,严发宝教授先后承担国家重大科研仪器研制项目课题、装发预研等多个科研项目,在权威期刊发表论文30余篇,授权发明专利20项。曾获山东青年五四奖章、刘光鼎地球物理青年科学技术奖、中国新锐科技人物创新贡献奖、中国兵器装备集团公司科技进步奖、山东省地球物理突出贡献奖、山东省地球物理科学技术一等奖等多项荣誉。
随着时间的流逝,蓝色屏幕上不时闪过形状各异、颜色不同的动态频谱,实时记录着“暴脾气”太阳活动的每一步轨迹。
这是国际首套35-40GHz太阳毫米波连续谱仪提供的一手数据,它填补了以往太阳监测在毫米波频段连续谱观测的空白。
尽管该仪器已经投入正常运行阶段,能够高效稳定地观测太阳爆发活动;仪器的研发者,山东大学教授严发宝每天仍然拿出时间认真查看数据,“每个仪器都是辛辛苦苦养大的娃娃,要时刻关注它到底能不能正常运行。”
“科学研究,特别是研发科学仪器,需要追求每一个指标的极致。”通过对仪器是否精准捕获太阳爆发活动以及对数据质量的判断,严发宝与陈耀教授带领团队随时准备寻找新的突破点、升级点。
技术工作者经常处于一种“时刻待命”的状态。“小严,你来看看这个情况。”“小严,这里出现了一点故障。”在研究所工作中,严发宝作为一名技术人员与各个团队、工程师相互配合、相互帮助,在繁琐的日常工作中积累起了丰富的实践经验。
与此同时,严发宝也在这种工作模式中形成了自己的“生物钟”。早上八点准时到岗,在结束了白天协助性、事务性的工作后,吃过晚饭重新投入深度学习状态,忙到深夜零点对他来说是常事。严发宝谈到,沟通合作的工作一般都在白天进行,所以留给个人的时间常常是碎片化的;到了晚上,大家就结束了一切交流,转而投入各自的专注模式,互不打扰。周末也是这样一个高效率“加班”的好时候。“这种‘加班’对我而言其实是一种‘充电’,我会乐在其中并十分珍惜。”严发宝轻松地笑道。
高强度工作,收获的是高质量、高效率的成果。博士期间,严发宝用了两年时间就基本完成了博士阶段的全部课题,还在企业与团队成员一起开发了两款地质勘探的仪器。来到山东大学后,即便教学、科研、实验等各项工作一齐上阵,严发宝也能从容应对。在组建空间电磁探测技术实验室和规划建设槎山观测站过程中,严发宝更是亲力亲为,带领团队脚踏实地、行稳致远。
“槎山东西北三面环山,南部面向大海敞开怀抱,类似于一个巨大的‘扶手椅’。这样的地形可以很好地挡住城市无线电辐射,有利于展开监测。”槎山观测站2014年开始选址建设,严发宝2016年加入山东大学团队以来,带领团队攻克多项关键技术,取得了一系列创新成果。
“建设观测站的过程中会有很多困难,在技术、资源等多个方面都会遇到难题,但让人倍感压力的其实是一个个小困难。”严发宝提及,疫情期间,团队的一位硕士生去槎山调试设备,因为疫情封控,原本一周的出行计划变得归程无期,最终只得在山上修改毕业论文、准备答辩事宜。槎山崎岖陡峭的路程也让人担忧,每每学生老师们前去,严发宝都揪着心,直至他们平安归来。
不仅仅是槎山,为了选取最好的地址修建观测站,严发宝多次前往高原地区进行实地考察,行走的足迹踏遍多个省市自治区。十年前,尚在读博士的严发宝就曾去往海拔5500米高的西藏错那。严发宝清楚地记得:“那时候,在高海拔地区,我们连饭都煮不熟。”
如今,严发宝团队与西南交通大学相关团队和四川甘孜州高海拔天文科学中心在稻城县展开合作,建设高频观测阵列,与稻城圆环阵太阳射电成像望远镜形成优势互补,携手打造国际先进水平的太阳活动探测装备体系,共筑“太阳观测之城”,为科学研究、空间天气灾害预警预报服务等领域作贡献。
严发宝所在空间电磁探测技术实验室研发的国际首套35-40GHz太阳毫米波连续谱仪实现了在35-40GHz范围的带宽扫描观测,突破了一系列相关技术,做到以二维图像的形式呈现爆发活动,能够提供更多更细致的太阳活动信息。
“我们的仪器观测到的第一个爆发数据就改变了大家对光薄与光厚拐点的认知。”严发宝介绍,太阳辐射从低频到高频全覆盖,以往人们公认太阳射电翻转频率在5-15GHz频段,然而,我们的仪器检测到,在35-40GHz的频段,太阳辐射强度还在增加。“这是一个特别有趣的现象,如果再把频率拓宽拓细,看到的更完整的数据图,那么对我们解释太阳活动机制机理有极大意义。”严发宝兴奋地谈道。
与此同时,在太阳爆发活动最频繁的波段,严发宝和团队成员们最大可能地追求极致,研发出15M-15GHz的太阳射电望远镜,实现了从M赫兹到G赫兹1000倍频帧的全覆盖。这是国内首台包含1000倍宽频率的设备,而且相关指标,包括探测灵敏度、时间分辨率等都达到了国际前沿水平。
相关仪器在槎山观测站正常运行以来,积累了大量观测数据,并将数据面向社会免费共享,为国内同类研究提供了资源支持。例如,槎山太阳射电观测站的数据被用于和中国科学院紫金山天文台“夸父一号”卫星数据开展太阳天地一体化联合观测,以第25周太阳峰年为契机,对极端太阳爆发活动的物理机制开展研究,推动我国太阳物理学科发展。
槎山观测站还作为国家重大科技基础设施“空间环境地基监测网”(子午工程二期)的一员,为中国科学院国家空间科学中心实时发送相关数据,保障航天、通信、导航等一系列国家空间基础设施、高技术设施运行的安全,为空间环境监测保驾护航。
严发宝团队坚守忠诚、担当、实干、奉献的团队精神,坚持让担当者、实干者、奉献者率先发展的团队追求,在团队内部形成了良好的科研氛围,师弟师妹谦虚好问,师哥师姐热心帮助,拧成一股绳,汇聚大力量。“学生们之间互帮互助所发挥的作用是巨大的。”严发宝如是说。
在科研之外,空间电磁探测技术实验室也有丰富的娱乐项目,经常组织篮球赛、乒乓球赛、羽毛球赛、台球赛等。同学们在赛场上挥洒汗水,一起摇声呐喊。除此之外,还有魔方竞速活动等益智游戏,不仅锻炼了学生们的思维,还丰富了学生们的科研生活。严发宝表示:“通过这些活动,增强体魄的同时,促进大家相互了解,拉近同学间、师生间的距离,也为生活增添了些许趣味。”
习近平总书记强调,要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战。山东大学空间科学研究院空间电磁探测技术实验室多年来坚持创新发展,不断增强在空间科学原始创新、空间电磁探测装备研发等方面的能力,以期打破“仪器设备从国外找”的困境。“仪器质量直接代表着我们的空间监测水平。要建设空间强国、实现高水平科技自立自强,高端仪器的自主化至关重要。”在未来,空间电磁探测技术实验室也将继续锚定国家重大战略需求,以“追求极致”的科学家姿态合力攻关,为空天安全保驾护航。 (杨佳)