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VLBI相关处理机研制二三事——观《星河一叶》有感
2021-12-10 | 编辑: | 【 】【打印】【关闭

(《星河一叶》纪录电影观后感之3,动力学党支部推荐)

作者:研究员 张秀忠

  纪录电影《星河一叶》,纪录了国际著名天文学家、我国天文学重要奠基人、战略科学家叶叔华的典型事迹。观看《星河一叶》纪录电影,回顾在叶先生的组织领导下,从事VLBI技术开发和应用工作三十年,尤其是上世纪90年代开发VLBI相关处理机的经历,感触颇深。

  VLBI相关处理机是一台运算速度极快的专用计算机,是VLBI系统组网的关键设备。没有相关处理机,中国VLBI 网的观测资料只能送国外处理,严重影响我国VLBI技术的发展和应用。由叶叔华院士任组长的我国VLBI网总体组一开始就把宽带相关处理列入建网的重要设备。

  早期的宽带相关处理机是由美国国家宇航局(NASA)开发,其技术没有对我国开放。直到1991年,美国国立射电天文台(NRAO)表示愿意向我们提供他们开发的相关处理机技术。我国VLBI网总体组决定借鉴NRAO相关处理机技术,开展我国宽带相关处理机的研制工作。1991年7月我从陕西天文台来到上海天文台,分配在吴怀玮研究员领导的VLBI相关处理机组,从事相关处理机技术开发工作。由于NRAO相关处理机研制进度的推迟,直到1994年,在叶先生的努力下,我们得到了NRAO相关处理机的全套逻辑图纸资料和控制软件(100人年的工作量)。有了技术资料,系统性的开发工作正式开始,但经费缺口问题突出出来了。

  NRAO相关处理机的控制软件,需要在VxWorks操作系统平台上开发和运行,VxWorks是商用软件,价格昂贵。我们面临更换操作系统,自行开发这个100人年的控制软件,或寻找购买VxWorks经费的选择。

  我们曾计划在NRAO研制相关处理机,这样可以得到他们的直接帮助,但没有成功。我们也曾计划购买NRAO相关处理机的印制电路板或他们的印制电路板设计图纸,也没有成功。这就意味着我们必须在全部弄清楚电路原理的基础上,自行设计和调试相关处理机的每一块电路板,并作一定的修改以适应我国VLBI网的需求。由于研制经费的限制,印制电路板设计无法交给工业部门进行。如果人力充沛,这项工作可加速进行。然而,课题组的人力是一个难点,最少时,课题组仅有两人。

  经过叶先生的努力,她先后为项目组解决了购买VxWorks 的经费,充实了课题组工作人员。1995年开始的两年多时间里,大家克服研制场所狭小,潮湿不通风的困难,夜以继日地开展印制电路板设计、焊接和调试工作。研制过程中,叶先生不断给予我们帮助和鼓励。我们克服了缺少研制经验、缺乏测试仪器和经费短缺的重重困难,终于在2000年初拿到了干涉条纹,开始处理上海佘山和乌鲁木齐南山两个VLBI 观测站的观测数据。

  受经费限制,相关处理机的磁带回放系统,采用英国P&G公司的早期产品,虽然价格比较便宜,但产品质量差。为此,我们化费了大量的时间和人力,但效果不明显。为避开磁带机的质量问题,经过一年多时间的努力,我们研制成功硬盘阵列取代磁带机。从此这台相关处理机可以稳定可靠地处理中国VLBI 网的观测数据。

  “事非经过不知难”,相关处理机的研制过程十分艰幸,如果没有叶先生的鼓励和支持,很难想象我们能坚持下来。在相关处理机的研制过程中,我们对相关处理机技术有了全面了解,培养了一支熟悉相关处理机总体设计、模型计算、硬件设计制造和控制软件编写的研制队伍,为日后自主研制“探月工程”的准实时相关处理机打下了良好的基础。相关处理机的研制成功,为VLBI技术应用于“探月工程”提供了不可或缺的保证。

  今天,我们正处在一个伟大的时代,国家繁荣昌盛,科技战线捷报频传。与二、三十年前比较,各方面的条件有了质的改善。十分高兴看到上海天文台年轻一代天文工作者继承叶先生的爱国情怀和献身精神,在攀登世界科技高峰和承担国家需求领域方面做出了成果,建立了优势。期盼他们继续发挥优势,持续攻关,百尺竿头更上一层。

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