——记中国科学院新疆天文台副台长加尔肯·叶生别克
本刊记者 王海涛
世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。
——康德
天文学是一门古老而充满生机的科学。
说它古老，是因为天文学在中国有着悠久、辉煌的历史。中国古代很早就有专门观测天象的天文台，最早的天文台建于夏代；元代曾经在北京建立的司天台，是当时世界上最大的天文台。我们有着令人羡慕的两千年不间断的天文记录，有着精确的历法理论。《史记·秦始皇本纪》记载：“秦始皇七年，彗星先出东方，见北方，五月见西方……彗星复见西方十六日。”这是各国学者公认的世界上最早的哈雷彗星记录。
即使在科学技术高度发展的当今，天文学仍然是推动科技理论发展的两大原动力之一（另一个是粒子物理学）。近年来，世界各国投入巨资建造越来越大、越来越先进的望远镜。比如，上海天文台建设的65米天马射电望远镜，国家天文台正在建设的500米口径FAST射电望远镜，美日欧等国家和地区合作建设的亚毫米波望远镜阵ALMA，以及HERSCHEL、PLANCK空间望远镜等等。数以万计的天文学家正在使用这些望远镜孜孜不倦地探索着宇宙的奥秘。
天文学与其他自然科学不同之处在于，天文学的主要实验方法是观测，通过观测来收集天体的各种信息。因而需要建设不同波段的望远镜，以及使用望远镜开展观测研究的天文台。天文台的台址选择非常重要，其周围的环境往往直接影响着观测效果。不同波段的望远镜对环境要求有所不同，比如，光学望远镜要求大气宁静度高，光污染少。射电望远镜要求没有无线电干扰等等。因此望远镜大多建在人烟稀少的高海拔地区，这也注定天文观测本身将是一份寂寞的事业。
对于中科院新疆天文台南山观测基地的科研人员来说，为了自己心爱的事业，他们选择了在寂寞中努力奋斗，执着前行。
南山观测基地距乌鲁木齐市近100公里的甘沟乡, 坐落在一块海拔2080米的高地上。10月初的天气，秋意正浓，这里却已是银装素裹，25米射电望远镜遥望天穹。这台望远镜是我国最早建成厘米波分子谱线观测系统的望远镜，该系统由我国第一位哈萨克族天文学博士加尔肯·叶生别克研究员负责建成的。
不怕困难挑重担
南山观测基地25米射电望远镜建立于1994年，最初仅是服务于国际天文联测。为了充分发挥望远镜的潜力，开展单天线观测研究，刚刚参加工作不久的加尔肯·叶生别克受命建立分子谱线观测系统，当时，整个团队只有他自己一个人，是名副其实的“光杆司令”。采访中，他回忆起当年的艰难，仿佛历历在目：“当时的条件非常困难，没有设备，也没有任何经费支持建立分子谱线观测系统。分子天体物理与分子谱线观测对我们来说是全新的领域，我们只能靠自己的力量，边学边干，蚂蚁啃骨头一样摸索、实践。”
在南京大学天文系郑兴武老师的帮助下，加尔肯·叶生别克从紫金山天文台借来声表面波频谱仪，从云南天文台借来频率发生器，并定做了频率转换器。在此基础上，建成了初步的分子谱线观测系统。与此同时，他自学了C语言，自己编写观测软件，出色完成调试谱线系统和定标等大量工作，成功观测到水脉泽谱线。之后，他根据实践经验不断完善谱线观测系统，终于在1997年建立起终端为40MHz带宽、1024通道的分子谱线观测系统，使南山基地成为国内最早的厘米波段分子谱线观测基地。
2004年，加尔肯·叶生别克带领团组将分子谱线观测系统终端升级为80MHz带宽、4096通道的单路数字自相关频谱仪。使用该系统成功地观测到6cm波段的氢复合线和甲醛吸收线。2010年，这套分子谱线观测系统的终端进一步升级为1GHz带宽、8192通道的双路DFB系统。DFB系统是世界上最好的数字自相关频谱仪之一。
在不断完善分子谱线观测系统的同时，加尔肯·叶生别克积极开拓分子天体物理研究这个陌生领域。经过多年的奋斗，当年孤军作战的他逐渐组织起了一支精兵强将——恒星形成与演化团组。加尔肯·叶生别克根据南山25米望远镜分子谱线观测系统的特点，精心确定了合适的研究课题，依靠该系统的数据做出了一系列具有国际显示度的成果。主要包括：通过甲醛和氢复合线大尺度成图观测首次研究了一批大质量恒星形成区中甲醛分子云的物理性质以及甲醛与一氧化碳的关系等。探测到150多个新甲醛谱线源，测定了一批UCHII区的运动学距离，研究了甲醛与氨分子、甲醇脉泽的关系。
为了实现北半球银河系氨分子谱线巡天观测，一台高灵敏度1.3cm波段接收机必不可少。2007年开始，在中科院装备处和自然科学基金天文联合基金重点项目的支持下，加尔肯·叶生别克与天文台的工程师一起研制成功1.3cm波段高灵敏度双极化制冷接收机和相关的软硬件设备，接收机的各项指标达到国际先进水平。2014年年初，新接收机成功用于氨分子巡天观测和水脉泽巡测。
至此，加尔肯·叶生别克花费无数心血建设的南山基地25米射电望远镜分子谱线观测系统发展到了一个新高度。该系统配备了国际先进水平的频谱仪（DFB）和1.3cm双极化制冷接收机，实现了On The Fly观测模式，观测能力大幅提升。它可以在1.3cm、6cm和18cm波段观测NH3、H2O、CH3OH、H2CO、H110α、OH等分子谱线。而且，南山基地的气象条件非常好，每年的晴天数超过200天。这使得南山25米射电望远镜成为世界上同等口径望远镜中，可以从事厘米波分子谱线观测研究的最好望远镜之一。
“哈萨克族，从小学到高中读哈萨克语学校，初中开始学汉语，上大学时使用维语，自学俄语，20世纪90年代末自学英语。”这名当年从新疆阿勒泰走出的哈萨克少年，如今已是新疆天文台副台长。二十几年寒暑交替，大约已无人再探究这时光流转背后的艰辛。然而，当我看到加尔肯·叶生别克字数寥寥的个人简介，却无法不去想象需要多少付出、忍受多少寂寞才可以积淀出今日的成功。
满怀雄心攀高峰
银河系星际介质结构和物理性质是当代天体物理中最具有挑战意义的研究课题之一，对研究大尺度恒星形成规律、解释星系形成和演化有着非常重要的意义。加尔肯·叶生别克根据南山基地25米射电望远镜分子谱线观测系统的特点，在深入理解本研究领域的现状和发展趋势的情况下，将北半球银道面氨分子巡天观测研究作为主攻课题。
高密度度气体构成的分子云是恒星形成的场所，高密度气体的分布则是银河系形态和结构的直接体现。银河系高密度气体的分布与物理性质等信息对于真正解决大尺度的恒星形成规律乃至星系的形成和演化等天体物理根本问题是必不可少的。氨分子是银河系最丰富的多原子分子之一，而且激发密度高，是探测银河系高密气体成分的理想探针。由于每条谱线都有精细结构，研究者可通过氨分子观测方便地计算分子云核的温度和密度，同时得到分子云核的动力学性质。
北天银道面高密度气体的大尺度分布和物理性质至今仍然没有系统的观测研究。加尔肯·叶生别克敏锐地认识到这是恒星形成与演化团组难得的历史机遇。抓住这个机会，团组将承担起探测北天银道面高密气体的分布与物理性质的重任，并由此开展巨分子云的大尺度结构与物理性质、北天银道面大尺度恒星形成规律、银河系结构等前沿天体物理课题的研究，为解决这些天体物理根本问题作出我们的贡献，同时为天文学研究贡献宝贵的数据资源。加尔肯·叶生别克也清醒得认识到，真正把这个想法落到实处，还有很多工作要做。
“工欲善其事，必先利其器”，加尔肯·叶生别克深知这个道理。他首先积极推进氨分子巡天观测所须硬件和软件的研制，主要是高灵敏的1.3cm接收机和On The Fly观测模式的软件。一方面进行观测研究的理论准备。
2007年开始，依托加尔肯·叶生别克主持的国家自然科学基金天文联合重点项目“1.3cm接收系统研制和银河系氨分子谱线巡天观测”。加尔肯·叶生别克与新疆天文台的工程师一起研制完成了高灵敏度、高稳定性双极化制冷1.3cm波段接收系统，接收机噪声温为低于18K，稳定度～0.05%。系统温度在天气晴的情况下为36K（天顶），天线效率38%。达到了同类望远镜的国际先进水平。在这个为期5年的项目中，加尔肯·叶生别克和团组成员进行了大量繁琐细致而又必不可少的工作。通过此项目，25米望远镜的分子谱线观测系统的观测波段扩展到1.3cm波段，为氨分子谱线巡天观测奠定了坚实基础。
2013年年底，加尔肯·叶生别克指导吴刚博士开发了分子谱线系统的动态数据采集（OTF）观测软件。OTF观测模式是在天线匀速运动过程中快速记录谱线数据，从而完成天区成图的一种观测模式。其最大特点是节省观测时间，提高观测效率。OTF观测模式的建成使得25米射电望远镜的分子谱线系统有了更强大的观测能力，非常有利于氨分子谱线大尺度成图和巡天研究工作。在软件开发过程中，加尔肯·叶生别克对OTF概念的深刻理解，对开发技术路线的准确把握给吴刚博士留下了深刻印象。加尔肯·叶生别克还带领团组更新了分子谱线系统的频谱仪，完成了观测和数据处理软件的编写与调试。至此，南山25米望远镜终于完成了氨分子巡天的准备工作。经过多年辛勤耕耘，加尔肯·叶生别克和他的团队终于迎来了收获的时刻，心中满是喜悦和激动。
2014年年初，加尔肯·叶生别克带领团队正式开始氨分子巡天观测，完成了8平方度天区的巡天观测，在许多13CO核心区域观测到氨分子谱线。谈起这些初步研究成果和未来的发展，加尔肯·叶生别克如数家珍，言语中透露出无比的信心和期待。“这说明我们的预期目标是准确的，南山25米望远镜分子谱线系统有能力开展氨分子巡天观测。我们将首次给出北天银道面氨分子示踪的致密气体的大尺度结构，其密度将比CO分子云高约两个量级，属于银河系大尺度结构更为核心的骨架部分。与CO线巡天和红外巡天结果比较研究,可以使人类了解弥漫分子云到分子云核,分子云核到原恒星演化的大尺度规律。同时，项目将首次给出北天银道面致密气体的大尺度温度分布、密度分布以及运动学信息，并首次获得北天银道面巨分子云中致密气体的大尺度结构与物理质”。
加尔肯·叶生别克的信心源于过去数年里艰苦细致的准备工作，从项目的整体筹划到硬件、软件的研制开发到科学意义的充分调研和研究思路的确定，他无不亲力亲为，引导和带领团队一起奋斗。2014年，加尔肯·叶生别克主持的“北半球银道面氨分子巡天观测研究”获得国家自然科学基金重点项目支持，这已经是他主持的关于氨分子巡天观测的第二个重点项目。他说：“这是对我们前期工作的肯定，也是对项目科学意义的肯定。目前，只有澳大利亚MOPRA 22m望远镜完成了南半球银道面的氨分子巡天。而在北半球银道面还没有一个高密度分子气体的巡天。因此，这也将是国际上首次对北半球银道面进行无偏氨分子谱线巡天”。
为人师表育人才
一花独放不是春，百花齐放春满园。加尔肯·叶生别克研究员不仅痴迷于射电天文观测研究，还把这种精神传递给团组的每一个人，激发起他们从事天文研究的信心和热情。他悉心指导年轻人的科研工作，引导他们确定研究方向，督促他们申请基金项目，为他们继续深造创造机会。新疆天文台恒星形成与演化团组成员包括周建军研究员、吴刚和纪伟光助理研究员、汤新弟博士等。在他的带领下，团组学术气氛浓厚，大家齐心协力搞研究。现在的研究课题包括：使用南山基地25米射电望远镜分子谱线观测系统进行甲醛与氢复合线巡天和水脉泽的搜寻观测、触发恒星形成、红外暗云、分子云的磁场与湍动、天体化学、恒星形成理论模拟等。团组成员已完成国家自然科学基金天文联合基金重点项目、国家自然科学基金面上项目和青年基金项目、中科院西部之光项目等多项国家级及省部级课题，正在执行国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目和青年基金项目、中科院西部之光重点项目等5项课题并参加两个“973”项目，现已发表SCI论文50多篇。
加尔肯·叶生别克研究员非常重视人才培养，他是新疆天文台最早的研究生导师之一。从培养第一个硕士研究生开始，他就给自己确定一个原则，为国家培养有用人才。他说“我的学生不能是书呆子。只会写论文，别的都不会肯定不行。”加尔肯·叶生别克研究员独特的育人理念使得他培养的研究生在工作岗位上有很强的适应能力，很快就可以出成绩。2014年，他通过联合培养方式培养的一名尼日利亚博士研究生顺利毕业，这也是新疆天文台培养的第一位外籍博士生。目前，加尔肯·叶生别克研究员正在培养4名硕士生和5名博士生，其中包括1名来自马来西亚的联合培养博士生。
只争朝夕探奥秘
采访加尔肯·叶生别克研究员的时候，你看不到一星半点骄傲自满的情绪，有的只是沉甸甸的紧迫感和使命感。重点项目“北半球银道面氨分子巡天观测研究”将持续5年，观测研究北天银道面200平方度的天区。他说:“今年项目刚刚开始，还有一些领域的研究需要继续深入。未来的观测和研究任务非常重，肯定会遇到不少挑战。我们必须抓紧时间，有些事情你不做，别人就做了。”是的，时不我待，只争朝夕。这就是加尔肯·叶生别克研究员和他的团组的拼搏劲头。谈到未来，他露出了微笑，“我们有完善的分子谱线观测系统，有一支充满活力的年轻研究队伍。我相信我们会实现预定的科研目标，获得一流的研究成果。”——这就是加尔肯·叶生别克研究员，一个永不停歇的宇宙奥秘探索者。
远远的街灯明了，
好像闪着无数的明星。
天上的明星现了，
好像点着无数的街灯。
我想那缥渺的空中，
定然有美丽的街市。
街市上陈列的一些物品，
定然是世上没有的珍奇。
……
(《天上的街市》,郭沫若)
每当夜幕降临，南山观测基地便陷入一片沉寂，远处是连绵的山峦,没有万家灯火、花前月下，更不见推杯换盏觥筹交错，甚至连手机信号都无处可觅。只能听见黑暗中传来的25米望远镜运转的声音，只能看到实验室里控制台前神情专注的科研人员。诗人笔下的宇宙充满诗情画意，却不见研究人员日复一日年复一年的执守寂寞，那美丽街市上的珍奇物品，是他们用青春换来的人类最宝贵的财富。
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