期刊-2020-11

童庆禧:做好地球上的事

文 \ 本刊记者 李曼

2020年12月24日

初次见到童院士时,是在11月5日的第一届水质高光谱遥感新技术交流研讨会上,他正站在台前致辞,身着一件灰格子西装外套,端端正正,雪鬓霜鬟却站的笔直,鼻梁上架着一副金边眼镜,嘴角一弯笑起来的样子和蔼可亲。八旬有余的童庆禧讲起话来口齿清晰,慢条斯理,好似岁月只在他的眉眼发丝间做了文章,丝毫没有波及他的内心。

10月26日,我国成功发射遥感三十号07组卫星,主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验,这也是我国遥感领域的最新成果。当前中国的遥感技术已经从最初的单一遥感技术发展到包括遥感、地理信息技术、全球定位系统等技术在内的空间信息技术,并且逐渐深入国民经济、社会生活以及国家安全等各个方面,整体水平处于国际领先地位。从太阳辐射到遥感技术的研究,童庆禧跋涉了五十多年,作为中国遥感技术应用领域最早的开拓者之一,他见证着我国遥感技术从零到一的突破,先后参与了“新疆哈密航空遥感实验”、“云南腾冲航空遥感综合实验”、“津渤环境遥感试验”等重大遥感工程,为我国的遥感事业所行之事,实乃不世之功。

午休的间隙,本刊记者有幸与童院士对话,回溯童庆禧的一生,他与遥感的渊源,用命中注定一词来形容大概最恰当不过了。

院士童庆禧在做报告

做矢志不渝的攀登者


“我们自己的山,自己要登上去!人类是注定要走向未来的,大洋深处,喜马拉雅,甚至是外太空,我们就要在这个不断探索未知世界的过程当中,走向未来,所谓沧海桑田,正是地质构造之伟力所在。”这是献礼祖国七十华诞的影片《攀登者》中令人记忆犹新的一段台词,而童庆禧也是曾经参与珠峰科考的一员。

院士童庆禧在办公

1960年5月25日,北京时间凌晨四点二十分,中国登山队成功从北坡登上珠穆朗玛峰,各路媒体争相报道:中国人成功登顶珠峰!

然而,当时以及此后许多年,国际登山界都不愿意承认中国登山队登上了珠峰,认为中国人在自说自话。1963年,美国在登顶珠峰后表示没有在山顶找到任何中国登山队留下的物件,这更加深了外界对中国登顶珠峰的怀疑。面对这一情况,在贺龙与聂荣臻两位副总理的倡议下,国家体委和国家科委决定重启珠穆朗玛峰登山活动并同时组织大规模的科学考察。这次考察活动所涉及的学科广泛,规模宏大,人员众多,派出登山与科考两团队配合行动,足以见得国家对此的高度重视。童庆禧毕业于前苏联的敖德萨水文气象学院,此时的他正在从事气象学的研究,由于学科契合,体魄强健,他被遴选为本次考察队的成员,主要进行高山太阳辐射的观测研究。

5400米、6300米、6500米、7029米,每每到达一个新高度,他们就要设立观测点,而童庆禧的任务是独自一个人到海拔6500米的登山队营地设立观测点。

在严寒缺氧环境下进行严谨的科学观测和考察,对于童庆禧而言,是一个全新的挑战,也是难得的机遇。要到达目标高度,看起来近在咫尺,走起来却像是一个世纪那样久远,这中间有很长一段路要在连绵起伏的冰塔林之间穿梭,除此之外,他还要背着近50公斤装有测试设备的行囊。参差不齐的冰塔在阳光的照耀下闪烁着粼粼波光,晶莹剔透,美轮美奂,可童庆禧无心观赏,谨慎的行走在其中,只留下一抹坚毅的背影。

不仅行路艰辛,吃饭也是极大难题。高山地区气压低,水的沸点仅有70多度,只能依靠压力锅将大米煮熟,而童庆禧却找到了自己的小美味。他利用钢精锅盖来烙饼,将调好的面糊直接平摊在被火烤得炙热的锅盖上,做出的饼就与平原地区的味道如出一辙,这也是他唯一能给自己加餐的“美食”。就在这样常人无法想象的“窒息”条件下,他一个人坚持了一周的连续观测,获得了表征珠峰高山地区太阳辐射和大气特性等一批宝贵的科学数据和资料。

通过对这些珍贵数据的分析,他发现,在珠峰地区,随着海拔升高,大气的密度会逐渐降低,大气中的气溶胶或颗粒物也越来越少,太阳辐射会逐渐变强,这对冰川和高植被的影响,都值得前往珠峰做进一步补充研究。

计划中为期两年的科考任务受到文化大革命的冲击,直到1968年,才重新提上日程,童庆禧也再一次踏上了科考珠峰之路。这一次的探险之旅让他对珠峰这种低纬度高山的太阳辐射,它的光谱组成,以及随高度的变化特征,特别是气溶胶的性质等方面有了众多突破性的认识。

两次艰险的珠峰之行为童庆禧走上遥感之路埋下了种子。遥感与气象虽然分属于两个领域,但其中也有许多相通之处,在做气象工作的日子里,童庆禧的兴趣更多的是偏爱于地面状况和太阳辐射,自然而然地就接触到了许多遥感方面的问题,这也令他的心中跃跃欲试。他常常说:“要先做好地球上的事情”,那遥感之事不就是专注于地球而为,所以后来走上遥感之路,特别是高光谱的研究也是顺理成章的事情了。


行遥感事业万里之路


1972年,美国率先发射了第一颗地球资源卫星,实际上早在六十年代,美国就已经开始进行对地观测,并且将航天与遥感技术同时发展。童庆禧回忆起当时的岁月:“美国的阿波罗号飞船就携带了多光谱相机,在登月的同时也在观测地球。此时的中国仍处于十年浩劫之中,国民还要依靠指南针指路,对于‘遥感’一词毫无概念。”

这样的信号仿佛在预示着中国科技事业的前行方向,在众多科研学者的建议之下,中国科学院做出一项决定,自主研制中国的地球资源卫星。1974年初,科学院正式成立地球资源卫星调研组,对卫星技术和应用进行全面、系统的调研,以便制定接下来的行动计划。

说起一穷二白的科研之路,童庆禧提到了一位令他十分敬佩的前辈科学家钱学森。1975年,在进行了充分的调研之后,科学院决定向时任国防科委副主任的钱学森作一次汇报,童庆禧就是指定的主汇报人。钱学森在听取汇报后指出了一个关键问题,我国当时尚不具备发射太阳同步轨道卫星的运载工具和发射基地,至少还要十余年的准备和建设,不能急于求成。依照钱学森同志的建议,大家达成了一个共识:先发展遥感技术,遥感是卫星对地球观测的基础,要作为国家的重点来抓。在报告会不久之后,钱学森同志又托人将在美国召开的“地球资源技术卫星”应用研讨会文集(上下两部)带给童庆禧,这样的礼物给了他极大地鼓舞。

高山流水,幸得知己,俞伯牙有钟子期,而童庆禧有薛永祺。采访中,童庆禧提及这位挚友很是欣慰,“我很幸运能够结识薛永祺,我们可以说是一拍即合,自从1974年结识以来就一起从事遥感技术领域的研究,十分默契,可以说是搞出了些名堂,一直到现在我们的关系还是很要好的。”1977年,法国总统访华并洽谈了科技合作,当时法国的遥感技术处于世界上的第一梯队,如果可以形成合作,中国的遥感事业一定可以少走许多弯路。

消息传来,两位好友喜于言表,随即开展了高光谱遥感技术和应用研究。事与愿违,最终的国际合作不欢而散,可这却没有衰减他们的热情。虽然有理论基础,但是一些大型实验所需要的遥感设备依旧要仰仗发达国家的核心技术。为了改变这种“卡脖子”的处境,两位院士坚定信念要做出自己的芯片!经过两年的不懈努力,他们装备出了自己的遥感飞机,在高光谱遥感领域的研究取得了重要进展,同时这也代表了中国80年代末期和90年代在这一领域的发展方向。

1984年,中国科学院从美国引进了两架先进的“奖状”遥感飞机,斥资700多万美元,民航统一编号为B4101和B4102(4101以光学遥感为主,4102飞机以微波遥感为主),并交由童庆禧主持对这两架飞机进行了全面的遥感改装。成功改造后的飞机,在地震监测,火灾监测,土地资源调查以及国际合作等等任务之中都有着出色的发挥。此后,“高空遥感实用系统”研究和建设被列为了国家“第七个五年计划”的重点攻关项目,童庆禧、薛永祺、姜景山等三位院士及其团队,凭借这一项目获得了中国科学院科技进步特等奖和国家科技进步二等奖。

不识庐山真面目,只缘身在此山中。遥感其实就在你我身边,其中以高光谱遥感应用最为广泛。

童庆禧在第一届水质高光谱遥感新技术交流研讨会上指出,中国的高光谱遥感技术几乎与国际同轨发展,目前,中国在技术应用上形成了自己的特色,在空间卫星中,最多的高光谱卫星是中国造,地面航空成像光谱也形成了产业化趋势。做好水质高光谱遥感技术的研究,可以更好地监管水资源问题,在生态遥感方面就会有很大的发展,也是为建设美丽中国贡献力量。

另外,农业生产中,可以利用高光谱遥感监督我国的耕地面积并且判断农民播种是否符合时节;在工业中,高光谱遥感技术又能监测建筑物的材质,免于遭受豆腐渣工程带来的危险隐患;高光谱遥感还可以在地质研究中得到应用,通过进行碳酸盐和粘土矿物信息的定量提取和制图,来寻找黄金矿和油气资源。

近年来,童庆禧一直致力于指导将已有的研究成果进行落地转化,并全力倡导将遥感应用到数字中国与智慧城市的建设之中。

童庆禧说:“实际上‘数字中国’就是在大数据的基础上进行转变,这其中就包括遥感,遥感是认识地球大数据的一个重要数据源。”

遥感数据具备了大数据的一切特征:宏观性、多源性、实时性、海量性,甚至还拥有优于大数据的一点——卫星遥感,这意味着它不会受到地域的限制,不存在死角,卫星、飞机、无人机采集而来的大量遥感影像,可以服务于数字城市和智慧城市。通过对遥感数据的分析,可以轻松掌握城市信息,在城市的水质管理、水系建设、发展规划、灾害预防、交通布局等方面都发挥着重要作用。

“那么现在看来,我们的遥感技术有没有很棘手的问题所在呢?”

“目前来看,我国遥感领域已经不存在特别难以解决的问题,也没有别的国家可以随随便便制约我们遥感技术的发展。”童庆禧向记者解答着,“但是,还有一些需要日渐优化的事情要做,首先空天地卫星检测系统所测得的数据不完整不连续,诸多自然因素影响着卫星的测试效果,致使最终的数据没人用;除此之外,受国家体制与固有思想的限制,这些卫星测得的数据很难共享出去,也就成为了部分人员的‘专属资料’,很浪费资源。”

参与过研讨会后,童庆禧这样对记者说着:“在会场上看到这么多优秀的后辈们,其实我心中很是欣慰。中国的基础建设越来越多,安全性仍然在首要位置,有了不断更新的遥感技术,就可以为此保驾护航,就像本次研讨会的目的就是为了保障我们的水资源安全,当然未来的发展,就要靠这群后起之秀了,努力让我们的高光谱遥感技术发展得越来越智能化,数字化,这也是我作为老一辈遥感工作者的愿景。”