天问

——九三学社社员、空间物理学家万卫星院士的人生探访

□戴红

万卫星，1958年生，湖北天门人，1992年加入九三学社，曾任九三学社湖北省委会副主委，现任九三学社中央委员。中科院地质与地球物理研究所研究员，博士生导师，研究所学术委员会主任。2011年当选中国科学院院士。

  屏幕上，一幅幅宇宙空间、日球空间、地球空间的图片，交替变化着、闪烁着。太阳风、磁层、电离层、中高层大气，一串串空间物理基本概念相继进入听众的耳朵。这是2012年岁末，九三学社中央十二届六中全会上院士报告会的精彩一幕：九三学社社员、中科院地质与地球物理研究所研究员万卫星院士正在作“空间天气灾害与空间环境利用”讲座。尽管深奥的科学语汇让许多听众一时难以完全理解，但深入浅出的解读，让大家初步知晓了空间环境是人类的第四大环境，而且空间环境还可以开发利用。

寒门出俊杰

  倘若从个人的履历表来看，从1977年我国恢复高考起，命运对万卫星就似乎格外垂青：大学生、研究生、助研、副研、研究员，有了自己的研究队伍，有了研究室这个学术平台……

  然而,从1977年往前看，万卫星却是一路踩着家乡的黄土走出来的农村娃。他幼年丧父，与三个姐姐靠母亲一人拉扯长大，从小就尝尽了生活的艰辛。7岁那年，万卫星进入小学开始接受正规教育。尽管当时正值十年动乱，小小年纪的他却懂得念书的不易，异常勤奋。从小学到初中，万卫星的启蒙老师们都对他赞赏有加。

  万卫星高中期间正赶上“教育战线”的“反回潮”运动，学生要学工学农学军，批“孔老二”，唯有万卫星埋头读书。他最喜欢数学、物理方面的书，不知从哪里搞来一套物理教材读得如饥似渴。一次老师让大家交学工的体会，万卫星误把自己平日的物理自习习题交了上去。物理老师看到后非常惊讶，想不到身边还有这样的学生！他一道题一道题认真地批阅，还把错处一一改过，这让万卫星大喜过望。此后，他的学习兴趣更加强烈，少年时与黄牛为伴的万卫星，逻辑思维的潜质被悄然激活了。那些年，《数理化自学丛书》是他的最爱。扎实的基本功为日后的科研与创新积淀了丰厚的基础。

  1975年，万卫星高中毕业后回到了家乡。1977年，中国迎来了科学的春天，高考恢复了！万卫星在那年考上了武汉大学，对于从未出过远门的万卫星来说，那可是心中最神圣的学府！

寻梦的一代

  大学毕业后，万卫星报考了中科院武汉物理所的研究生。复习的过程很辛苦，万卫星投入了所有的精力。考试结束后，他发现有好几道题做错了，心情格外纠结，以为没有希望了。一天，一位略显消瘦的老人来到万卫星的寝室，这令他惊诧不已，因为这是李钧研究员啊！李钧是著名的空间物理学家，后来成为我国第一个空间物理学院士，在电离层物理学和电离层电波传播等研究领域中造诣颇深，对我国空间物理学的发展贡献卓著，影响深远。李钧对万卫星说，我看了你的试卷，虽然个别题的最后答案不正确，但是你的推导过程很独到，很有想法……我已决定录取你做我的研究生！

  一股暖流涌过全身，万卫星激动得不知说什么好。这使他第一次领悟到，做科研，过程往往更胜于结果。

  万卫星有幸被李钧录取为他独立指导的首批研究生中的一员，尔后又成为他指导的第一个博士研究生，并在毕业后一直跟随李钧工作。这段时间正是李钧率领他的研究团组艰苦创业、组建我国第一个电离层声重波扰动观测台阵的非常时期。

  电离层声重波扰动是一种比较常见的大尺度电离层扰动，早在上世纪30年代即为澳大利亚科学家所发现，当时称为行扰——一种行波状电离层扰动。直到上世纪60年代，加拿大著名的科学家C.O.Hinse指出，电离层行扰实际上是电离层对背景大气中的声波和重力波（合称为“声重波”）传播的响应，由此揭开了这一领域中长达半个多世纪，直到今天仍经久不衰的研究热潮。李钧始终关注着电离层研究的国际前沿动态，并对电离层声重波研究的进展产生了极大的兴趣。70年代末期，李钧预感到我国电离层研究快速发展的时代即将来临，他更加珍惜光阴，加倍努力工作，查找文献，提出方案，为组建我国自己的电离层声重波观测设施进行了大量的前期预研和准备工作。在观测设备技术攻关的同时，李钧还未雨绸缪，带领学生一起开展了声重波传播理论和观测分析方法的研究，为观测设备建成后迅速开展数据分析和理论研究工作奠定了良好的基础。

  1994年4月5日，对万卫星来说这是一个永生难忘的日子。这日凌晨，他陪同李钧出差，在途中，李钧心脏病突发，溘然长逝。万卫星一直是李钧的助手，用他的话说，只是给先生“跑跑腿”，一直依靠着先生。而此时，声重波研究课题组发展的重任正进行到关键时刻，恩师的突然离去，让万卫星一下子坠入云里雾里，一时间竟不知所措。

  拭去泪水，调整精神，万卫星很快便接过了李钧留下的重担。万卫星的性格很内敛，平时寡言少语，不爱抛头露面。李钧走后，他不仅要负责一大批学生的教学工作，还有一大堆课题的研究和一个研究室的管理。

  天降大任于斯人。万卫星必须做过去没做过的事。于是，他找到师母，查阅了李钧生前记的密密麻麻的笔记本，吃透李钧留下的资料，又抓紧联系找到国内外在电离层研究方面的一位位专家学者，按照导师的“联络图”一个个做工作，终于得到前辈的理解和支持。他要把李钧未竟的事业接过来、做下去，要为国家空间探测事业开拓出一片新天地。

  值得欣慰的是，在李钧去世后，他生前创建的声重波研究组得到了长足发展，万卫星等继续沿着他提出的研究方向，利用他建立的声重波观测台阵的观测数据，做出了令国际学术界关注的研究成果。李钧生前曾经断言，我国西部青藏高原的地形隆起，可能是我国电离层地区特性的重要成因，证明这一科学预言也是他建立声重波观测台站的初衷之一，更是他毕生所追求的重要科学目标。后来，万卫星领导研究所通过分析积累多年的高频多普勒阵观测数据，从实验中发现我国中部地区的电离层扰动具有明显的地域特性；特别是采用射线追踪方法进一步发现，我国中部地区电离层扰动的地面等效激发源与青藏高原邻近地区的低涡天气这两类事件，在出现率的地理分布与季节变化等方面极其相似，从而证明了青藏高原地形隆起与我国电离层扰动之间的密切关系。这一系列的研究结果发表后，受到了国内外同行的关注与好评。

攀登奋进之旅

  发现中国电离层扰动的地域特性，成功揭示出这种地域特性来源于青藏高原地形隆起，是万卫星学术早期研究生涯的牛刀小试。之后，他将研究工作进一步扩展到范围更广的大气层与电离层耦合的领域。

  电离层是位于大气层之上的、含有带电粒子的高层大气，其高度范围大约从五六十公里直到2000公里。长期以来，人们一直相信，电离层和大气层一定存在着相互联系，在学术上称之为相互作用、相互耦合。众所周知，无论是电离层还是大气层中，它们的运动状态都主要表现为所谓太阳同步潮汐运动。由于这些运动都与太阳日出日落的视在运动同步，因此很难从电离层观测中辨别和分离出来自大气层的作用，这是研究大气层与电离层耦合的最大难题。可以说，此前大气层与电离层耦合研究所欠缺的正是实际观测证据。

  万卫星及相同研究领域的国内外同行们一直致力于寻找大气层与电离层耦合的直接观测证据。一个契机发生在2005年前后，当时的卫星观测发现，电离层中可能存在一种与太阳不同步的潮汐运动，这类运动以前只在大气层中发现，由大气中的太阳同步潮汐与固体地球的作用所产生。尽管电离层中的非同步太阳潮汐带有明显的大气层与固体地球的印记，但这还远远不是大气层与电离层耦合的直接观测证据。

  利用这一契机，万卫星收集了大量的全球电离层和中高层大气观测资料。他采用抓主要矛盾的办法，从全球电离层数据中提炼出一种能反映电离层潮汐运动的指数，并提出了一种经度周期谱分析的方法，从而有效提取了电离层中的非同步太阳潮汐信息。通过对大量观测数据的分析，万卫星首先揭示了电离层中的非同步太阳潮汐的主要变化规律，并与大气层中的非同步太阳潮汐进行对比，发现了二者之间的相关性，从而给出了大气层与电离层耦合的强有力的观测证据。在此基础上，万卫星通过进一步的理论分析，揭示出大气层与电离层耦合的主要机理，并据此提出了一种电离层和大气层中非同步太阳潮汐之间的耦合模型。万卫星的这些研究工作受到了国内外同行的广泛好评，他撰写的论文成为这一领域研究中必备提及的文献。

  万卫星长期从事电离层物理、电离层电波传播、高层大气物理等领域的理论、观测和应用研究，是我国空间物理电离层研究领域的学术带头人。已正式发表学术论文260篇，还撰写了20余篇国防高技术研究报告。他的研究成果被国内外学者大量引用，还7次获省部级以上奖励。1992年获中国青年科技奖，1995年获国家杰出青年科学基金资助，1996年进入国家“百千万人才工程”第一、二层次人选。万卫星带领科学团队在研究中开拓进取，锐意创新,取得了丰厚的成果，在国际学术界拥有相当的影响。近年来该团队在所在领域顶级刊物JGR的“电离层和高层大气”版块上发表了60多篇高水平学术论文，是全球发表论文最多的研究团队，被誉为“全世界最大的电离层组”。

  人类对宇宙的认识可以追溯到遥远的古代，古代屈原的《天问》，从来被认为是一首难懂的诗，因为整个诗都是由历史、神话、传说交织而成。这里记录着楚国的历史，也有许多奇奇怪怪的事物，由此引起了一连串的质询……而科学发展到今天，面对浩瀚无垠的宇宙，人类仍然充满了好奇，不停地翘首观星问天。

  依靠先进的科学技术，宇宙空间的谜底也在一步步解开。万卫星等中国科学家的足迹，从此印进辽阔而深邃的星空，当他们问候世界的时候，给未来留下了深远的回声。这傲拓天疆的研究轨迹，帮助人们更确切地了解宇宙，揭开其神秘的面纱。然而，要充分利用宇宙空间与资源，还需要人类付出更多的努力去探寻和发现。（责编　李婷婷）