奋斗是青春最亮丽的底色 ， 西安理工大学八名学子 ， 奋斗几百个日日夜夜 ， 为了研究地球上空高层大气的秘密 ， 以梦为马 ， 不负韶华 ， 不断求知探索 ， 勇往直前 ， 奋力书写属于自己的青春故事 。
这八名学子来自3个不同的学院 ， 4个不同的专业 ， 因对深邃广阔的蓝色星空充满兴趣 ， 而在该校理学院唐远河教授的《大学物理》课堂上相识相聚 。 他们被一张极光图片所吸引 ， 自愿组成了一支跨学院的科研小队 ， 致力于研究地球上空高层大气的秘密 。
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图/团队成员
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图/团队成员
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图/团队成员
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图/团队成员
一台能拍摄微光的特殊“照相机”
以兴趣为支撑 ， 有名师做引领 ， 2019年11月 ， 这支由八名“小白”组建的跨学院的科研小队 ， 逐渐参与到有关地球上空气辉体发射率VER（volume emission rates）、大气温度和风速的研究与探测中来 。 气辉很微弱 ， 需要用特殊的成像干涉仪才能观测 ， 一年半以来 ， 在唐远河老师和李存霞老师的带领下 ， 团队成功研制出一台微光成像干涉仪GBAVTII（Ground based atmospheric VER & temperature imaging interferometer）样机 ， 以观测地球上空80-120km的氧气（0-1）气辉 ， 并以峰值高度在94km的氧气（0-1）的12条近红外谱线作为光源 。
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图/唐远河老师正在指导团队成员进行研究
这台长相类似长焦相机的仪器可实现每隔3min对中高层大气体发射率VER和大气温度的高精度探测 ， 队员们在自建网站上记录GBAVTII探测得到的VER和大气温度数据 ， 这在我国中高层大气探测领域较为少见 。
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图/GBAVTII样机特写
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图/正在拍摄的GBAVTII仪器
探测中高层大气体发射率有何意义？它与我们的生活有哪些密切关联？队员张婉莹介绍道：“中高层大气虽然与我们生活的地面距离遥远 ， 但是中高层大气中含有金属离子层 ， 其分布对卫星及飞行器的通讯信号有着重大的影响 。 气辉的光化学反应关系到太阳与地球间的空间物理规律 ， 气辉粒子的浓度与空间站附近环境也有关联 。 ”肖禄祺补充道：“中高层大气时刻影响着我们日常生活的通讯、广播及天气情况 ， 比如即将举行的十四运 ， 其实时直播、气象环境预测等都与中高层大气的特征参数息息相关 ， 所以研究地球中高层区域大气活动规律具有至关重要的现实意义 。 ”
一段充满艰辛的难忘旅程
科研成果来之不易 。 从刚接触气辉到现在的近两年时间里 ， 八名西理工学子克服困难重重 ， 为着梦想坚定前行 。
2020年伊始 ， 受新冠肺炎疫情影响 ， 大家各自在家中上网课 ， 队员之间无法碰面 。 但那时团队的研究项目才初生萌芽 ， 为了使项目不受影响 ， 队员们每天利用视频会议进行线上讨论和沟通 ， 几个月来无人缺席、从未间断 。
“尽管网络可以把我们连接起来 ， 但视频交流和线下交流还是有区别 。 同时 ， 我们迫切需要收集实际数据作为研究基础 。 我们盼望着能够尽快见面 。 ”肖禄祺说道 。
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图/唐远河老师与部分团队成员合影
国内疫情得到有效控制后 ， 征得了家人和唐老师的同意 ， 2020年暑假 ， 七名男生从全国各地奔向西安 ， 他们租下两间小小的房间 ， 冒着酷暑开展社会调研和项目研究 。 “我们的预算很有限 ， 所以在硬件设施上能省就省 。 七个男生挤在两个房间里 ， 床不够睡 ， 就轮换着打地铺睡地板 。 炎炎夏日 ， 房间里只有一台空调 ， 每天都热得坐立难安 。 但是 ， 在这样艰苦的环境中没有人叫苦喊累 ， 大家都铆着一股劲 ， 想把手上的项目做好 。 ”段德胜介绍着当时的情景 。
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图/团队成员在曲江校区教室进行研究
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图/团队成员在金花校区教二楼进行研究
成员们前往西安市某热电厂开展调研 。 “厂里的水泥地面被晒得白花花的 ， 直刺得人睁不开眼 。 但让人开心的是 ， 厂里的工程师热情接待了我们 ， 耐心解答我们提出的问题 ， 我们收获不少 。 ”队员刘诗遥回忆道 。 他们还前往西安市生态环境局和碑林区生态环境局采集数据 ， 工作人员也就他们提出的问题给出了严谨而又准确的回答 。 “有了扎实充分的调研数据作为基础 ， 我们对研究更有信心了 。 ”胡卓群说道 。
与调研工作同时进行的还有GBAVTII的组装、定标、正演等工作 。 正演时通过计算机模拟GBAVTII的探测而编程得到相关结果 ， 无数次地修改软件和爬虫 ， 磨练打造出了队员们的两项软件著作权和一项发明专利 。
暑期社会调研结束了 ， 八位队员迎来了新学期 ， 他们怀着热情和憧憬返校 ， 项目研究也正在紧锣密鼓地向前推进 。
一个欢呼雀跃的晴朗夜晚
科研的道路上充满酸甜苦辣 ， 吃过苦 ， 自然也感受过“甜” ， 最让队员们激动的莫过于那个令人难忘的、晴朗的夜晚 。
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图/队员鲁元博（左）与胡卓群（右）正在调试原理实验仪器
理论上已知 ， GBAVTII可以拍摄得到高层大气氧气（0-1）分子辐射出的辉光 ， 研究中也已选择特定窄带滤光片对入射光进行过滤筛选 ， 推断由此可得到目标12条辉光谱线在光学镜头中的折射与干涉现象 ， 最后将在相机屏幕上呈现一层层“同心圆”干涉条纹 ， 条纹之下便蕴含了大气的秘密 。
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图/夜晚 ， 队员张婉莹（左）和胡卓群（右）在调试GBAVTII仪器场景
理论推演经过了无数次的验证 ， 实验的样机也成功搭建 ， 万事俱备 ， 只欠“晴夜” 。 2020年夏秋之交的一个晴朗夜晚 ， 队员们簇拥着GBAVTII样机登上曲江校区教9楼的天台 ， 安装、开机、瞄准......未央的夜和黯淡的辉光飘落进镜头 ， 在镜筒中发生奇妙的折射与干涉 ， 微弱的光电流信号极速而准确地游走在计算机内部的铜印中 ， 传递的是大家齐心协力取得的成果 ， 计算机编码转换成GBAVTII探测到的大气温度及VER数据点亮了屏幕......他们完成了从理论到实践的飞跃！队员们激动相拥 ， 欢呼雀跃 。
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图/2020年9月16日 ， GBAVTII探测西安上空94km处间隔3min的氧气(0-1)气辉IER变化曲线
“印象中 ， 那天晚上刮着微凉的夜风 ， 周遭一片安静 ， 只剩下睡去的城市和雀跃的我们 。 ”回忆起当时的情景 ， 队员张婉莹仍难掩激动之情 。
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图/“挑战杯”校赛立项答辩场景
研究仍在继续 。 接下来 ， 西安理工大学唐老师、李老师及八名队员将带着他们的研究项目向“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛发起冲击 。
【团队|兴趣为师 攻关科研：西安理工大学学子揭秘100KM的高层大气所蕴含的奥秘】疫情期间不间断的线上例会 ， 炎夏中自发的社会调研 ， 每周末的课堂之余挤出空闲做研究……任何困难与挑战都未能动摇队员们求知探索、勇往直前的决心和勇气 ， 为奋勇争先的西安理工大学学子们点赞！
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