微米精度探尋百年星空變遷

技術人員正將底片放上掃描儀，生成的圖像會顯示在身后的計算機上。記者許琦敏 攝

　　“今人不見古時月，今月曾經照古人。”百年前的星空和今夜之所見，會有那么一點點不同，就在這細微的變化中，天文學家可以從中探尋天體演化的諸多秘密。

　　就在中科院上海天文臺佘山觀測站的一間實驗室里，珍藏著我國自1902年以來拍攝的3萬多張天文照相底片。這是在過去10年時間里，我國一批老天文學家從全國各地天文臺站搜羅來的。就這樣，一個研究團隊靜靜地開始了一項浩大的工程——將這批歷時百年的老底片數字化。一旦數字化完成，這將成為一批寶貴的科學基礎數據，為天體變源、星團運動學等學科領域提供寶貴的原創資料。

　　最近，這項國家科技部資助的基礎性工作專項重點項目有了突破性進展:掃描位置精度達到1微米的掃描儀研制成功，目前達到這一精度的掃描儀，全世界僅三臺。昨天，記者在佘山天文臺底片掃描實驗室里看到了這臺世界頂級掃描儀。

　　測恒星位移，挑戰掃描精度極限

　　掃描精度達到1微米是什么概念?照片上一個像素的邊長是10微米，掃描出來的圖像偏差不能超過1/10——如果掃描一根頭發絲，誤差不能超過1/70。而一般商用掃描儀，最高精度在5-7微米。

　　“掃描精度達到1微米，就可以滿足天文底片數字化需求。”項目執行負責人、中科院上海天文臺高級工程師趙建海說，當今達到這一精度的掃描儀世界上只有三臺，一臺在哈佛大學，一臺在比利時皇家天文臺，還有就是這臺在佘山底片掃描實驗室由國際合作團隊剛研發成功的。

　　為何一定要達到這么高的精度?

　　趙建海說，恒星離地球很遠，從地球上看過去，它們在天空中的位置幾乎是不變的，即使過了幾年、幾十年，可能位置也只有細微的變化，如果掃描精度不夠，這種差別根本發現不了。

　　早年拿到東京大學博士學位、已在日本生活二十多年的趙建海博士一心學術報國，聞訊國內底片數字化缺人研究的消息，放棄優越的生活條件，不計待遇，在已過半百的年紀，回到了中科院上海天文臺。花了整整6年多時間，他領導的研究團隊與日本廠家合作，不僅研制出了底片掃描儀，還開發出了配套的圖像處理軟件，為百年天文底片的數字化掃清了最大的技術障礙。

　　在佘山站的天文底片庫里，記者接連穿過4扇門，終于走進了安放這臺掃描儀的房間:不足10平方米的房間中央，掃描儀被放在一個塑料罩子中。趙建海解釋，由于掃描儀精度高，因此哪怕房間通風口的微弱氣流，也會影響其工作精度，因此用塑料罩來擋風。同時，安放掃描儀的大理石臺面也是特制的，它幾乎不會變形。最特別的是桌子下面的基墩——這3平方米地板下，有數根深5米的樁，一直打到佘山的基巖上，就為了避免周邊震動影響了底片的掃描精度。

　　百年老底片，多少星際故事待挖掘

　　在安放掃描儀的實驗室外，幾十個頂天立地的文件柜里，收藏著來自全國的3萬多張天文底片。彗星、日食、月食、星系……它們根據來源、拍攝時間、拍攝內容，分門別類地歸在不同柜子中。

　　“最早的底片是佘山天文臺在1902年拍攝的，當時用的底片是在玻璃上涂上藥膜。”從事底片保管、掃描的助手楊靜介紹，這些底片在掃描之前，必須先經過清洗、分類，玻璃面用軟布蘸純凈水擦拭，藥膜面只能靠工具吹氣去除污染物。

　　由于年份久遠，有不少底片霉變、起泡，甚至卷曲、殘缺。不過，在整理過程中，還是有很多非常漂亮的底片，記者看到:一張1964年拍攝的M31仙女座大星云就非常清晰漂亮，1908年拍攝的彗星有一條漂亮的彗尾……

　　記者隨手拿起一張底片，上面布滿了密密麻麻的黑點，每個黑點都是一顆星星。“當時由于讀片設備限制，只能對觀測目標進行研究，但它周圍還有90%以上的天體信息沒有被利用。”趙建海說，他們除了標定赤經、赤緯，拍攝對象和拍攝年份外，還要確定使用的是何種底片、是否加濾光片、當時天氣情況等，最終目標是為每一張底片生成一份信息檔案。

　　恒星在天空中的位置變化，一種是水平方向位移，另一種是縱向運動——靠近地球或遠離地球，這就需要從恒星光度的變化來判定。趙建海介紹，掃描儀可以分辨出0.01星等，同樣達到了世界一流的指標。

　　“宇宙、銀河系之所以會演變到今天，就是由一顆顆星星的運動逐步累積而來，通過這批天文老底片，我們可以從歷史中找尋出探究奧秘的線索。”他說，接下去他將著手將掃描儀的精度提升到0.25微米，擴大這臺掃描儀的應用范圍，“早在上世紀八九十年代，歐洲與日本已經開始這方面工作，而老底片是我們獨特的科學基礎數據，我們應該利用它們做出原創性的工作”。