2010年，獲得北大理學(xué)博士學(xué)位后
2年后，受哈佛－史密松天體物理中心邀請
成為IRIS衛(wèi)星科學(xué)團隊主要成員之一
2015年，他重新回到北大
他的重要成果之一
回應(yīng)了2012年美國《科學(xué)》雜志評選出的
當代天文學(xué)八大未解之謎之一
2020年，他成為國內(nèi)首位獲得
該獎是國際太陽物理界的重要榮譽
他就是北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授
博士生導(dǎo)師田暉
田暉教授領(lǐng)銜的合作團隊
在國際上首次初步實現(xiàn)了
日冕磁場的常規(guī)測量
揭示了日冕磁場在約8個月時間內(nèi)的演化規(guī)律
今天，相關(guān)研究成果
發(fā)表于國際權(quán)威期刊 Science
但順著田暉的回憶而上，國際視野，這一本應(yīng)代表著開放與廣闊的詞匯，卻也在現(xiàn)實中沾染了狹窄的風(fēng)味。
在哈佛－史密松天體物理中心，田暉的核心職責聚焦于準確標定、校正衛(wèi)星數(shù)據(jù)及基于所得科學(xué)數(shù)據(jù)撰寫學(xué)術(shù)論文，這些工作無疑是重要的。然而，空間科學(xué)研究的精髓遠不止于此，更涵蓋了衛(wèi)星探測原創(chuàng)思想的提出和工程任務(wù)的推動、科學(xué)儀器的設(shè)計與研制等“源頭活水”。遺憾的是，中國籍身份的田暉并不被允許涉足這些領(lǐng)域。他好像站在滔天大浪的浪尖向前翻滾著，又好像一個浪頭過去，他還在原地。
他被局限在了科研生態(tài)鏈的下游。這是加在田暉研究道路上的桎梏，也是當年我國太陽物理和空間科學(xué)前進亟需解決的困境。田暉的選擇，是——
歸 來
2015年，應(yīng)北大多位師長之邀，田暉滿懷期待地回到了中國，入職北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院。
這一年，國內(nèi)的空間科學(xué)觀測設(shè)備還極為稀缺，田暉研究所依賴的先進太陽觀測設(shè)備就更是寥寥，僅有一兩臺較為先進的地面望遠鏡，勉強撐著門戶。
落差非常大。彼時的田暉，已經(jīng)有了多年的國外教育及工作經(jīng)歷。早在博士就讀期間，他就通過國家留學(xué)基金委的博士聯(lián)合培養(yǎng)項目，前往德國馬普學(xué)會太陽系研究所，跟隨導(dǎo)師涂傳詒院士的合作者Eckart Marsch教授和Werner Curdt博士，通過分析太陽紫外光譜數(shù)據(jù)來研究太陽過渡區(qū)結(jié)構(gòu)和太陽風(fēng)起源。
他們當時就想招一個熟悉太陽紫外光譜及相關(guān)科學(xué)的人，為衛(wèi)星發(fā)射以后的科學(xué)研究和數(shù)據(jù)處理做準備。當時全世界熟悉這個的沒多少人，而且當時他們可能沒有那么多錢招一個太資深的人，只夠招一個比較年輕的。經(jīng)過調(diào)研后，他們覺得我的專長和研究經(jīng)歷非常適合這個崗位，便邀請我去他們那兒工作。
田暉果斷地接受了邀請，就這樣，2012年，他成為IRIS衛(wèi)星科學(xué)團隊的一員。
剛進入哈佛-史密松天體物理中心時，衛(wèi)星及其載荷正在研制期，田暉被安排開展大量的準備工作，比如分析實驗室測試和定標的數(shù)據(jù)、制定衛(wèi)星上天初期兩個月內(nèi)的核心觀測計劃、設(shè)計儀器定標方案、撰寫和測試相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等。2013年，衛(wèi)星成功發(fā)射，這時田暉的主要任務(wù)是與同事一起開展在軌調(diào)試和定標，制定并上傳每天的觀測計劃，將原始觀測數(shù)據(jù)校正、標定為科學(xué)數(shù)據(jù)，培訓(xùn)數(shù)據(jù)用戶，并最終基于這些數(shù)據(jù)開展科學(xué)研究。
這為田暉打開了一扇新的大門，他對空間科學(xué)研究的范式有了更精準的把握。
身邊的同事們用行動告訴我，提出原創(chuàng)科學(xué)想法并設(shè)計儀器、標定和處理數(shù)據(jù)，是比基于別人校正好的數(shù)據(jù)寫文章更重要的硬實力。我們國內(nèi)空間科學(xué)要發(fā)展，真正核心的競爭力其實不是寫幾篇小文章，而是自主把能解決重大科學(xué)問題的前瞻性探測思想提出來，把先進和可靠的觀測設(shè)備造出來，把高效可行的數(shù)據(jù)標定和處理軟件寫出來，然后讓全世界的人用上我們提供的優(yōu)質(zhì)科學(xué)數(shù)據(jù)，這才是最核心的競爭力。
但在美國發(fā)展，終歸是有瓶頸的，哪怕是被“特意選中”的田暉，除非加入美國國籍，否則也是不被允許推動相關(guān)衛(wèi)星探測任務(wù)，不被允許接觸衛(wèi)星儀器的，這讓他的研究止步于數(shù)據(jù)標定和寫論文，難以更進一步。再者，作為中國學(xué)者，在各種國際學(xué)術(shù)會議上作報告，卻只能講基于別國設(shè)備觀測的研究結(jié)果，也讓田暉覺得頗為“臉上無光”。
△在學(xué)術(shù)會議上發(fā)言
田暉回國了。
布局落子，本土生花
5年時光，于田暉而言，并非只是時間軸上簡單標注他與北大間距離變化的刻度，更是他用以精準衡量國內(nèi)與國際在空間科學(xué)前沿領(lǐng)域探索上差距日益縮小的寶貴標尺。
他帶著明確的目的歸來：要依托國內(nèi)陸續(xù)建成的新觀測設(shè)備來做探索性研究，也要推動國際領(lǐng)先的、面向未來的自主觀測設(shè)施建設(shè)。多年的國外經(jīng)歷，是一個伏筆。
△云南撫仙湖一米新真空太陽望遠鏡
在之后的幾年里，田暉團隊在自主觀測上連下數(shù)城。
他們基于NVST的觀測揭示了困擾人們40多年的黑子超聲速下降流的起源機制；
首次基于郭守敬望遠鏡搜尋到星冕物質(zhì)拋射信號；
利用“夸父”一號衛(wèi)星和46.5nm極紫外太陽成像儀等設(shè)備觀測到耀斑電流片中大量的雙向等離子體團；
利用“羲和”衛(wèi)星等的觀測揭示了太陽大氣中三維扇脊零點磁場結(jié)構(gòu)的形成過程。
△中國“天眼”觀測到的恒星射電暴精細結(jié)構(gòu)(ApJ, 953, 65, 2023)
他們的成果，還遠不止這些。太陽黑子精細結(jié)構(gòu)、冕環(huán)形成、白光耀斑產(chǎn)生機制、日冕暗腔磁場結(jié)構(gòu)、暗條爆發(fā)的觸發(fā)機制、噴流驅(qū)動II型射電暴的過程、恒星耀斑區(qū)的等離子體流動、星冕磁場結(jié)構(gòu)……這些研究成果大大提升了我國自主觀測設(shè)備在國際上的影響力。
每一次仰望，都擁有了它的意義，“利其器”成為了“善其事”的注腳。
田暉的重要成果之一，他對2012年美國《科學(xué)》雜志評選出的當代天文學(xué)八大未解之謎之“為什么日冕那么熱”的回應(yīng)，也在這段時間里逐步完善。
田暉也還干著“老本行”，他帶領(lǐng)團隊為我國首臺空間太陽成像望遠鏡——風(fēng)云三號E星的太陽X射線極紫外成像儀的首圖制作、數(shù)據(jù)定標和科學(xué)數(shù)據(jù)生產(chǎn)作出了關(guān)鍵貢獻，并利用其數(shù)據(jù)研究了極紫外波的三維傳播規(guī)律，發(fā)表了基于該望遠鏡數(shù)據(jù)的第一篇科學(xué)論文。
但他的心境卻與在哈佛-史密松天體物理中心工作時大不相同?，F(xiàn)在，他所做的很多工作，都將冠以“中國”的名義，每一個“首次”“首臺”都更加令人振奮。
極紫外光學(xué)技術(shù)，這一中國科研界的痛點，也成為了田暉近幾年來關(guān)注的核心。他不懈推動著面向未來的衛(wèi)星探測任務(wù)，尤其是太陽和恒星的極紫外探測。
迄今為止，我國還無法研制出高性能的用于芯片生產(chǎn)的極紫外光刻機，也沒有開展過用于天文研究的極紫外光譜觀測，而西方發(fā)達國家早在半個世紀以前就已經(jīng)開始了空間極紫外光譜觀測。要做出重大原創(chuàng)性的研究成果，將望遠鏡放在衛(wèi)星上進行長時間觀測是非常重要的。
01
2016年
02
2020年
03
2021年
田暉團隊又與中科院國家天文臺、同濟大學(xué)、中科院西安光機所、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院合作，湊錢研制了國際首臺工作在40-100nm波長范圍的窄帶成像望遠鏡。該望遠鏡2022年7月隨中科院空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星發(fā)射升空，成功實現(xiàn)了我國首次太陽過渡區(qū)探測。
SUTRI的觀測，獲取了當前國內(nèi)急缺的太陽高層大氣數(shù)據(jù)，已在第25太陽活動周峰年的太陽爆發(fā)監(jiān)測中發(fā)揮重要作用。目前，合作團隊已連續(xù)發(fā)布兩年多的SUTRI科學(xué)數(shù)據(jù)，這也是我國首次面向全世界公開發(fā)布太陽極紫外常規(guī)觀測數(shù)據(jù)。
利用SUTRI與其他設(shè)備的聯(lián)合觀測數(shù)據(jù)，田暉及太陽物理同行已有超過20篇論文在ApJ、ApJL、A&A、RAA等國內(nèi)外著名期刊發(fā)表。
自主觀測、自主數(shù)據(jù)，長遠來看，更是自主原創(chuàng)性重大科學(xué)研究的基礎(chǔ)。SUTRI搭載試驗對合作團隊的影響，還在于積累了空間極紫外探測的寶貴經(jīng)驗，培養(yǎng)了多位熟悉極紫外望遠鏡研制、運行和定標的年輕人——我國未來更高水平的極紫外探測，有了基礎(chǔ)。
田暉關(guān)于太陽大氣中普遍性噴流和紫外爆發(fā)活動的觀測研究促進了日冕加熱和太陽風(fēng)理論新的發(fā)展，他關(guān)于黑子動力學(xué)的研究大大增進了我們對黑子中磁重聯(lián)過程的理解。
要實現(xiàn)“一代勝于一代”
在過去的四年里，他還在北京大學(xué)建立了一個新的太陽物理研究團隊，指導(dǎo)了多名學(xué)生和博士后。
——哈維獎頒獎詞
重回北大后的田暉，是學(xué)者，也是師者。
他尤為注重將最新的研究進展與學(xué)科的發(fā)展脈絡(luò)都融入到教學(xué)之中。講太陽的科學(xué)探測，他會追溯到伽利略發(fā)明天文望遠鏡，然后告訴學(xué)生們諸位學(xué)人是如何一步步將最初的可見光觀測推進到現(xiàn)在的全波段觀測，學(xué)界的探測設(shè)備又是如何從最初的直接照相升級到現(xiàn)在的光譜偏振觀測。太陽物理的研究“道阻且長”，田暉會向?qū)W生一一細數(shù)，哪些人、哪些思路對于學(xué)科的發(fā)展起到了重要的推動作用，從中啟發(fā)學(xué)生去自主地思考。
田暉常常用金庸小說中王重陽的弟子們來警醒自己：“金庸小說中的王重陽聽說過沒有？你看他那些弟子都不如他，然后他弟子們再帶的弟子又不如他們，那可真是一代不如一代。”
田暉想做的，是要實現(xiàn)“一代勝于一代”。他更傾向于鼓勵學(xué)生們選擇與他不太一樣、有區(qū)分度的方向，將視野擴開，去大膽嘗試，“太陽物理這個領(lǐng)域?qū)τ谡麄€空間科學(xué)或天文學(xué)來講，是一個很小的分支，然后我所精通的還是太陽物理里面一個更小的方向，如果我讓學(xué)生限制在這么小的一個范圍里面，對學(xué)生不是個好事情。我可以精通這么窄的一個課題，但如果我的學(xué)生繼續(xù)做十年前我就在做的課題，這個學(xué)生未來當老師以后，又讓他的學(xué)生做幾乎一樣的課題，那可能會限制學(xué)生學(xué)術(shù)研究的高度與廣度。”
陳亞杰是田暉帶的第一個博士生，“他能力非常強，所以我就有意識地引導(dǎo)他開展多個不同方向的研究”。從日冕加熱機制的研究到日冕和星冕性質(zhì)的診斷，從基于各種望遠鏡的成像到光譜和偏振數(shù)據(jù)處理，從自主的望遠鏡觀測到計算機數(shù)值模擬，田暉都有意識地引導(dǎo)陳亞杰帶著問題去訓(xùn)練。
2017年暑假，難得一見的美國日全食。在日食前的幾周，剛剛本科畢業(yè)的陳亞杰先后前往云南天文臺和美國俄勒岡州，與合作者一起把望遠鏡從最初的一堆零部件組裝起來，并進行調(diào)試。由于是在很短的時間內(nèi)定制的，這臺科學(xué)級日食望遠鏡還存在不少問題，而田暉希望的，是陳亞杰能通過自己的思考和調(diào)試，并與合作者充分協(xié)作，把這些問題對觀測的影響降到最低。
經(jīng)過幾個星期的緊張調(diào)試，終于，在日全食的前一晚，陳亞杰和碩士生張婧雯將望遠鏡調(diào)試到了能觀測的最佳狀態(tài)。在那一分鐘左右的時間里，當大家的目光都聚焦于日全食的時候，二人迅速拍攝了100多幅高質(zhì)量的日冕紅線圖像。之后，陳亞杰又對數(shù)據(jù)進行了標定、處理與分析，并基于這些數(shù)據(jù)在ApJ上發(fā)表了一篇論文。
△2017年美國日全食期間，北京大學(xué)拍攝的日冕紅線圖像與云南天文臺拍攝的日冕綠線圖像、美國SDO衛(wèi)星拍攝的日面圖像拼接而成的日冕圖像(EPP, 1, 68, 2017)
2023年，第五屆“科學(xué)探索獎”獲獎名單公布，田暉正在其中。
他因為探索性的工作所獲得的榮譽與獎勵，也被他重新散播在探索性的工作中。他與團隊沿著太陽物理的核心枝干出發(fā)，在繼續(xù)挑戰(zhàn)多個太陽物理難題的同時，也陸續(xù)將太陽研究中的一些方法與思路拓展至其他恒星的研究上，蔓延出更多的可能性。
日冕磁場測量方法研究、日冕外流與太陽風(fēng)起源研究、日冕和色球加熱機制研究、恒星射電極光的起源研究、星冕爆發(fā)及其對系外行星宜居性的影響研究、日/星冕的新探測原理研究……在田暉帶領(lǐng)的學(xué)生團隊里，每個人的研究話題雖有交叉，卻絕不雷同，而是拓展向更遠處，不斷推進著太陽和日球物理的學(xué)科邊界。
就這樣，田暉的學(xué)生們，在田暉“窄窄的研究”基礎(chǔ)上，捏著田暉給出的線索，以解決問題和探索未知為出發(fā)點，向太陽物理及其相關(guān)研究領(lǐng)域的各個方向鋪開。
田暉依然重視海外經(jīng)歷對學(xué)生學(xué)術(shù)視野的拓展功用，他一直鼓勵學(xué)生在讀期間赴國外一流研究機構(gòu)聯(lián)合培養(yǎng)1-2年。
每個學(xué)生我都鼓勵他們要跟更多的人交流，不能只跟我交流，因為我自己的思維能力和知識范疇畢竟有限。我也會創(chuàng)造一些條件，讓他們跟國際上做這個方向研究的頂尖學(xué)者有合作和交流討論的機會，去獲得一些啟發(fā)，同時也更好地體會他們對科學(xué)研究的嚴謹態(tài)度和對學(xué)術(shù)規(guī)范的尊重。
△2019年與博士后Tanmoy Samanta、博士生陳亞杰等在德國參加關(guān)于日冕加熱的小型研討會
田暉直言，他最希望學(xué)生們擁有的并非聰明才智，而是對未知的好奇和想要探索它的動力，這也是他認為科研工作者所必須擁有的特質(zhì)。田暉是學(xué)生的引路者，也會在學(xué)生背后輕輕地推，但他始終堅信，最終決定學(xué)生們的路有多長的，是他們自己。
目前，田暉指導(dǎo)的幾位學(xué)生大多都已取得了不錯的研究成果，田暉對他們的學(xué)術(shù)進展了如指掌：“陳亞杰的多篇論文已被歐洲空間局和美國Science雜志官網(wǎng)選為研究亮點進行報道，受到Solar Orbiter、IRIS、Hinode、GST等多個科學(xué)衛(wèi)星和大望遠鏡科學(xué)團隊的關(guān)注，近日還榮獲國際天文學(xué)聯(lián)合會2022年度優(yōu)秀博士論文獎； 楊子浩博士就讀期間就在 Science上發(fā)表兩篇第一作者的論文，并入選了競爭激烈的NCAR/ASP博士后項目……”
“這場盛宴，剛剛開始”
田暉是個“愛啃硬骨頭”的人。
2005年，田暉進入北大地空學(xué)院攻讀博士學(xué)位。在他和導(dǎo)師 涂傳詒院士第一次見面時，老師就給他打“預(yù)防針”，“他就說學(xué)空間科學(xué)不可能大富大貴，可能以后也沒錢，也沒有很好的工作”。田暉清楚老師說的是事實，在那個年代，空間科學(xué)的就業(yè)和待遇總體來講確實不太樂觀。
△2024年初，田暉與地空學(xué)院張立飛院長一起看望涂傳詒院士
田暉給出的回答是“都沒問題”，他是不怕“冷門”的。甚至在之后許多年的研究中，田暉做的方向一直是偏冷門的。
別人不做的我愿意去做。別人不做的，要么是大家還沒發(fā)現(xiàn)這個東西很有意思，要么就是大家覺得這個東西很有意義，但是太難了，所以不做?？晌揖驮敢庾鲞@種東西。
就像日冕磁場測量這一難題，一直被學(xué)界大多數(shù)人回避。但它卻成了田暉研究的大課題。2020年，田暉團隊發(fā)展了基于波動追蹤和密度診斷來測量磁場的新方法，由此測得世界首幅全局性的日冕磁圖。近期，他們又取得了新的進展， 首次在國際上初步實現(xiàn)了日冕磁場的日常測量，揭示了日冕磁場在近1年時間內(nèi)的演化規(guī)律。
探索還在推進，F(xiàn)e X 257埃譜線的磁誘導(dǎo)躍遷、射電診斷、近紅外偏振診斷……田暉與合作者在不斷地嘗試，用各種方法探索日冕磁場的測量前景，最終目標是完全實現(xiàn)日冕磁場的常規(guī)和準確測量。
他帶領(lǐng)團隊，也開始將日冕磁場測量的思路拓展到其他恒星乃至系外行星的磁場測量中。
這是更大的難題，但意義深遠，田暉不愿繞行。
近五年來，田暉帶領(lǐng)博士后和學(xué)生們利用國內(nèi)外不同波段的望遠鏡，一直在搜尋太陽系外的恒星上星冕物質(zhì)拋射及恒星-行星相互作用的證據(jù)，有收獲，但也常常收獲一片空白。不過對于開拓性的工作而言，每一次嘗試都至關(guān)重要。那些嘗試中的意外新發(fā)現(xiàn)，往往又會誘發(fā)一些新的想法，許多非常有意思的研究課題就從這里起步。
在多年研究積淀的基礎(chǔ)上，田暉與中國科學(xué)院的合作者一起提出了下一代太陽和恒星極紫外探測的新想法，他稱之為“探冕計劃”：通過發(fā)射一顆極紫外科學(xué)衛(wèi)星，來探索太陽系內(nèi)外空間天氣的源頭——日冕和星冕的活動規(guī)律。
他們希望首次開展快速的、全球視場的日冕光譜觀測，刻畫日冕外流和爆發(fā)的源區(qū)特性，以推動對空間天氣更準確的預(yù)報。同時，為了揭示恒星星冕的爆發(fā)規(guī)律，把空間天氣的疆域從太陽系內(nèi)拓展到系外，他們還希望盡快填補當前系外極紫外觀測的空白。
田暉期待著，能夠主要對少數(shù)離太陽系比較近的恒星進行長期極紫外測光和光譜觀測，這與天文觀測中常用的“巡天”觀測模式截然不同——后者旨在觀測更多目標，但每個目標的連續(xù)觀測時間非常有限；而田暉與合作者更希望選擇少數(shù)有代表性的恒星來進行長達數(shù)周甚至數(shù)月的連續(xù)觀測，以期比較準確地刻畫各種星冕爆發(fā)活動及其性質(zhì)。然后再結(jié)合理論模型，來探究星冕活動和系外空間天氣如何影響系外行星的大氣和磁場，進而影響行星上的生命起源與演化。
這是田暉錨定的一個重要目標，面向未來的學(xué)科前沿，他的研究盛宴，剛剛開始。
2018年，在地球與空間科學(xué)學(xué)院的開學(xué)典禮上，田暉曾作為教師代表發(fā)言，他這樣評價自己所投身的專業(yè)：“空間科學(xué)是最大氣的學(xué)科，因為廣袤無垠的太空是我們的領(lǐng)地，而航天強國則是大國崛起不可或缺的標志?！彼A(yù)言：“在地球與空間科學(xué)跨越式發(fā)展的大背景下，我們地空人將迎來空前的機遇，地空人將大有用武之地。”
△田暉在辦公室，身后照片是風(fēng)云三號E星拍攝的我國第一幅太陽極紫外圖像
深空浩瀚無窮，尤顯時間珍貴。“太陽”，在田暉的背后，田暉的目光，正躍出太陽系。
Introduction
人 物 介 紹
田暉，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、國家杰出青年科學(xué)基金及延續(xù)資助獲得者。主要從事太陽物理研究，涉及太陽過渡區(qū)動力學(xué)、日冕加熱及日冕磁場測量、黑子和耀斑動力學(xué)、星冕活動與系外空間天氣、空間極紫外探測等。在The Astrophysical Journal、Astronomy & Astrophysics等天文與空間科學(xué)主要期刊發(fā)表第一/通訊作者論文數(shù)十篇， 并在Science發(fā)表第一/通訊作者論文4篇。曾任美國CoMP日冕儀團隊及IRIS衛(wèi)星團隊成員，獲美國天文學(xué)會太陽物理分會Karen Harvey Prize、中國青年科技獎、科學(xué)探索獎等榮譽。任美國日冕磁場天文臺(COSMO)指導(dǎo)委員會(Steering Committee)成員、Living Reviews in Solar Physics期刊Associate Editor等。
采訪｜馬驍、賴鈺
文字 |馬驍
圖片｜閆琳琳、受訪者提供
排版 | 衛(wèi)雅倫
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