苏定强 :中国科学院院士、天文学家

更新时间:2024-09-21 10:19

苏定强,1936年生于上海市,江苏武进人。中国天文学家、光学工程专家、中国科学院院士。1959年毕业于南京大学天文与空间科学学院。2003年,苏定强调回南京大学,同时任南京大学天文系教授、博士生导师和南京天文光学技术研究所研究员。曾任中国天文学会理事长(2002年-2006年),国际天文学联合会(IAU)第9委员会(Commission 9)主席(2000年-2003年),第八届、第九届全国人大代表。

1955年9月,苏定强前往南京大学学习天文。大学期间,苏定强自行推导马克苏托夫望远镜的设计公式,并发表名为《施密特望远镜改正透镜的研究》的文章。1959年7月,其毕业并留校任中国科学技术大学天文学系助教,后于1962年调任中国科学院南京天文仪器厂工作,并参与2.16米望远镜的研制工作,还提出了创新的折轴系统。1972年,苏定强与王亚男合作建立特殊光学系统优化程序。同时,苏定强领导研制成中原地区第一个Lyot双折射滤光器。1977年,苏定强在恢复研究生制度后,成为中国科学院公布的第一批研究生导师,后又于1986年晋升为中国科学院研究员,同年苏定强提出透棱镜的像场改正器概念,并对主动光学系统进行研究,提出了应用主动光学产生按传统概念不能实现的面形变化的光学系统的新思想,并取得一系列成果,例如建成了中国第一个薄镜面主动光学实验系统。1994年,苏定强与王绶琯共同提出大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST望远镜)项目的初步方案。2003年,67岁的苏定强逐渐退出天文仪器的研制,回到南京大学天文与空间科学学院,致力于教书育人。

苏定强长期从事天文光学的研究和天文光学仪器的设计工作。截至2023年,苏定强发表论文约80篇。他曾荣获国家科学技术进步奖一等奖一次,国家自然科学奖二等奖一次,中国科学院一等奖和二等奖各两次,1999年获何梁何利科技进步奖。为表彰苏定强的贡献,第19366号小行星被命名为“苏定强星”。

人物经历

早年求学

1936年6月15日,苏定强出生于上海市,是苏轼留在江苏常州的一支后裔。1949年至1951年,苏定强在上海肇光中学念初中。期间,在班主任黄云锦的教育和引导下,学习成绩优异且对自然科学有着较大的兴趣,常在家里做实验。后又在英语老师于星海的影响下,对天文学产生了兴趣。而后在看到陈遵妫的《天文学概论》,苏定强的主要兴趣转移到天文学上。1951年,苏定强初中毕业后,考上了上海市上海中学和上海高级机械职业学校。暑期期间,苏定强主要在研究和证明初中物理中学过的公式。同年秋,苏定强进入上海高级机械职业学校(后改为上海动力机器制造学校)就读。在中等专业学校学习期间,苏定强与一些爱好科学的同学,先后做过几架望远镜,但像质不好。在天文学方面,其自行系统地推导了测量月面山高度的公式,并用月亮照片进行了实测。

1954年,苏定强从上海高级机械职业学校毕业后,被分配到了上海交通大学造船系当实验员。同年秋,苏定强见到了青年科学家杨世杰制造的口径6英寸的望远镜和用它拍摄的天文照片。苏定强在得知该望远镜的镜头是杨世杰亲手磨的,便写信结交,并登门请教。后在杨世杰的帮助和指导下,苏定强学会了磨制天文镜面的技术,并磨了一个口径6英寸的镜头。此后,苏定强又相继磨了8英寸镜、15厘米马克苏托夫望远镜等天文镜面。此外,其自学完《普通天文学教程》。1955年,苏定强向上海交通大学造船系提出报考南京大学天文与空间科学学院的申请,经过几个月的学习,其考取了南京大学数学天文系天文专业。同年9月,苏定强前往南京大学上学,自此走上专业天文工作者的道路。

大学期间,苏定强自行推导了马克苏托夫望远镜的设计公式,并在《南京大学教学与研究汇刊》上发表名为《施密特望远镜改正透镜的研究》的文章。1959年7月,其毕业并留校任天文系助教。后因其对天体物理感兴趣,对天文仪器也有兴趣且已做出显著成绩,又正值中国科学院南京天文仪器厂正在准备研制2.16米望远镜,苏定强申请调任,但未被同意,后经老师曲钦岳和另一位党总支委员朱耀鑫帮助,苏定强成功调任。

研制2.16米望远镜

1962年9月,苏定强调往中国科学院南京天文仪器厂工作,并参与2.16米望远镜的研制工作,因望远镜中的折轴系统和卡塞格林系统的副镜不同,转换系统时需要更换,往往会降低准直精度,使像质下降。苏定强提出这两个系统共用同一个副镜的思想,并提出一系列新的折轴系统,并在1966年举行的2.16米望远镜会议上作了汇报,但并未被认同。后因“文化大革命”,2.16米天文望远镜的研制工作停滞。在项目停滞期间,苏定强坚持学习,先后学习了梁昆淼的《数学物理方法》、斯米尔诺夫的《高等数学教程》等。1970年以后,苏定强转学理论力学。1972年,2.16米望远镜的研制工作恢复,苏定强又重新考虑折轴系统,在原有的思路上经过反复的思考,苏定强于1972年6月提出了一种更好的折轴系统,即不更换副镜,而是仅在极轴上端增加一块椭球面镜(中继镜),后被采纳。

1973年,负责机械设计的同事对折轴系统提出一些结构上的限制,苏定强便对光学系统做了改动,但注意到改动前后彗差的符号变了,后提出这中间应当存在一个彗差为零(即消去彗差)的解(结构)。经过计算,苏定强发现只要转换时将副镜作大约11毫米的小量平移,将中继镜面形取为适当的扁球面,就可同时消去球差和彗差,获得极佳的像质。该结构之后被应用到2.16米望远镜中。

晋升研究员

1977年,苏定强前往北京参加一个重要会议,在会上他预感到一个新的时代来到了。1977年秋恢复研究生制度后,苏定强成为中国科学院公布的第一批研究生导师。次年,苏定强由技术员破格晋升为副总工程师,后改称高级工程师。1980年,苏定强给研究生上电动力学课,讲授曹昌祺的《电动力学》。20世纪80年代中国科学院曾一度停止了晋升研究员的工作,后于1986年恢复,苏定强成为中国科学院第一批晋升为研究员的人。1981至1984年期间,苏定强指导其他科技人员和研究生研究和设计了多个非球面板像场改正器。1985年5月,苏定强在中国科学院云南天文台听了自适应光学的报告,认为自适应光学和光学系统优化是相似的,并提出如果在自适应光学系统中用几块非球面板变形镜,用几颗参考星,显然也能扩大视场,特别是优化时如果将非球面板的位置也作为变量(优化时经常是这样的),但苏定强并未重视这个想法。1986年,苏定强提出了透棱镜的概念。

主动光学研究

20世纪八九十年代,苏定强作了较多天文光学系统方面的研究。例如1986年,苏定强在国际上首先提出应用主动光学实现按传统概念不能实现的要求镜面面形连续变化的光学系统的思想并发表文章。后成为中国创新的大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST望远镜)中关键的技术思想。1993年,苏定强领导的小组建成中国第一个薄镜面主动光学实验系统。五年后,苏定强领导的小组又建成了中国第一个拼接镜面主动光学实验系统,这两个实验系统的成功,对LAMOST的立项起了较重要的作用。而后,苏定强在得知天文学家王绶琯提出的2.16米望远镜之后的新望远镜的科学目标,对此表示赞同。1994年,苏定强与王绶琯共同提出了大天区面积多目标光纤光谱望远镜LAMOST(当时叫光谱巡天望远镜SST)的初步方案,其中苏定强提出采用形状变化的改正镜,并同崔向群王亚男赵永恒合作分别对LAMOST的主动光学、大气较差折射、大气色散改正、望远镜的跟踪运动、用另一束光纤引导提高光纤对准精度、合并像素提高信噪比等做过研究。1997年,LAMOST项目成功立项,后于2008年举行落成典礼。

退居二线

2000年开始,苏定强、崔向群等人开始了30米级未来极大望远镜的研究,并对第二代南极望远镜(AST3)的建设提出建议。2003年,67岁的苏定强逐渐退出天文仪器的研制,致力于教书育人。2009年,中国开始酝酿建造口径2米、视场1.5°,达到衍射极限的光学红外太空望远镜。苏定强和崔向群建议这架望远镜采取在空间站外伴飞的方案。此后,苏定强也会出现在一些重要活动,例如2012年出席国际天文学联合会(IAU)第28届大会,并作学术报告。

主要成就

苏定强长期从事天文光学的研究和天文光学仪器的设计工作。在望远镜光学系统中,苏定强提出了创新的折轴系统以及透棱镜改正器,还和王亚男共同建立了一个特殊的光学系统优化程序。其领导研制成中国第一个Lyot双折射滤光器,提出了应用主动光学产生按传统概念不能实现的面形变化的光学系统的思想,领导研制成中国第一个主动光学实验系统,和王绶琯共同提出大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST望远镜)的初步方案。

折轴系统

苏定强首先提出大望远镜光学系统的折轴系统同卡塞格林系统共用同一块副镜的思想和加有中继镜的折轴系统,并已成功地用于中国的2.16米望远镜中,避免了副镜之间的转换,节省了时问,简化了机械结构,提高了准直精度,并借助于副镜的适量平移使折轴系统同时消去了球差和彗差,提高了象质。天文光学家亚丁·迈内尔(A. B. Meinel)将此系统中的中继镜命名为SYZ(表示苏定强、俞新木、周必方)中继镜,并在他提出的4米、10米和15米大望远镜方案中采用。欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)也采用了共用副镜的思想和类似的折轴系统。1977年10月,由10位美国天文学家组成的考察组访问中国时,称赞苏定强提出的2.16米天文望远镜采取单副镜的设计是“世界上最优秀最独特的设计”。

改正器

苏定强和俞新木设计的2.16米望远镜卡塞格林焦点改正器,象质显著超过了同类设计。天文光学家威尔逊(R. N. Wilson)在1996年出版的专著《Reflecting Telescope Optics》中仍称这个设计是同类中最好的,称它已成为这类改正器的一个经典。1986年,苏定强又提出透棱镜的新概念,把象差校正和大气色散校正由一个偏轴胶合透镜组来完成,形成一种新型的象场改正器,简化了结构,改进了象质。英国4.2米、英一澳3.9米及美国三家天文台计划中的8米、3.5米望远镜中均采用这种改正器。

光学系统优化程序

1972年,苏定强和王亚男提出一个与传统光学设计不同的由象斑均方值和畸变组成的评价函数,采用了许多与传统的光学设计不同的创新做法,对象质的评价直观、使用方便。同时,还编制光学系统优化程序,许多优化结果显著超过同行的结果。1980年苏定强和王兰娟又将此程序推广到非球面系统,中国研制的2.16米望远镜、1.56米天体测量望远镜、太阳磁场望远镜、人卫激光测距仪、太阳精细结构望远镜、太阳色球光球望远镜等仪器的光学系统均为此程序优化。此外,苏定强还从理论上对阻尼最小二乘法等优化算法做了深入的研究。

双折射滤光器

苏定强领导并参加研制成中国第一台双折射滤光器。苏定强导出了各级Lyot滤光器的能量积分公式,从数学上做出了可调Lyot滤光器透过能量守恒的证明,并摸索出了一套制造滤光器的工艺方法,他还提出了两种新型多波段双折射滤光器。

提出LAMOST方案

主动光学是20世纪80年代国际上发展起来的用于校正望远镜重力变形和热变形的新技术。1986年,苏定强提出了应用主动光学产生按传统概念不能实现的面形变化的光学系统的新思想。1993年和1998年,苏定强领导的小组分别建成中国第一个薄镜面主动光学实验系统和第一个拼接镜面主动光学实验系统,这些对LAMOST的建立起了较重要的作用。1994年,苏定强与王绶琯共同提出LAMOST项目的初步方案。该项目作为中原地区大科学工程之一,现已研制成功。

公益事业

苏定强也热衷于公益。2016年,苏定强捐资40万元设立“南京大学苏定强助学金”,资助那些贫困大学生直至毕业。

2020年2月,苏定强向南京大学教育发展基金会捐赠50万元人民币,发起设立“南京大学路慧明基金”,支援武汉市抗“疫”相关工作。

学术交流

2002年11月至2006年10月苏定强担任中国天文学会第十届理事长,其每年都举办学术年会,并成功申办2012年在北京举行国际天文学联合会(IAU)第28届大会。2000年8月到2003年7月,苏定强作为IAU第9委员会,即仪器与技术(Commission 9:nstrumentation and Techniques)的主席,其主办了Commission 9的网页,写了三年进展报告,并且在2003年的IAU第25届大会期间,Commission 9和Commission 5共同办了一个Joint Discussion 8:大望远镜和虚拟天文台。

2008年至2010年期间,苏定强一共做了19场报告,例如:在2009国际天文年纪念大会、中国科学院数学物理学部、中国天文学会2008年年会、澳门科技大学珠海科技学院南京大学星、南京天文光学技术研究所、乌鲁木齐市天文站、紫金山天文台、清华大学物理系复旦大学南京理工大学、北京大学、中国科学技术大学、赴港澳的当代杰出华人科学家公开讲座上均作出报告。

2021年5月19日,中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所举办学习传承老科学家的科学精神专题报告会,会上苏定强作《科研生涯中的几件创新》报告。报告中,苏定强分享了其科研经历中的创新工作,鼓励青年科研人员勤于思考、勇于创新,只要方向正确,不断坚持总有收获。

人才培养

1959年,苏定强先后独立或与其他教师共同讲授过“天文光学仪器”“天体物理方法”“基础天文学”“恒星天文学”等课程。2003年,67岁的苏定强回到南京大学天文与空间科学学院(2011年改名为天文与空间科学学院),并自学广义相对论,并在2007年秋开始讲授“广义相对论”这门课,因其只自学了一半,便推掉其他事情,专心学习并教授这门课。2008年,讲授“广义相对论基础”。之后两年,苏定强学习俞允强的《物理宇宙学讲义》,并教授两遍“宇宙学引论”课。

一直以来,苏定强都在关注南京大学教育发展事业,尤其关心青年学子的健康成长。2016年,其捐资40万元设立“南京大学苏定强助学金”,即从2016年9月起在大一新生中评选20人,每人每年资助人民币5000元,直至其大学毕业。苏定强对学生们提出三点希望:一是希望他们能努力学习,将来做一个对人类、对国家有益的人;二是希望他们将来经济条件好转了,也能够资助贫困的人;三是希望他们善待动物,特别是实验动物、流浪动物和野生动物等。

主要论著

主要论文

截至2023年,苏定强发表论文约80篇,部分如下表:

出版著作

人物评价

中国科学院南京天文光学技术研究所评:“苏定强从不为已取得的重大成就而自满,他思想活跃,对真理的探索充满了激情。”

南京大学星评:“苏定强参与了中国多个天文望远镜和仪器的研制,在光学系统的设计、天文望远镜光学的研究等方面提出了一系列独创性概念和方法。”

上海理工大学评:“苏定强是中国著名天文学家,他身体力行地呼吁保护动物,他在担任全国人大代表期间多次建议动物保护立法。”

主要职务

荣誉获奖

苏定强星

2009年7月,在浙江省海宁举行的“第三届海峡两岸天文望远镜及仪器学术研讨会”召开期间,举行了“苏定强星”命名仪式。以此来表彰苏定强为小行星3789乃至国际天文事业发展做出的贡献,中国天文学会提议,并经报请中国科学院和国际天文联合会小天体命名委员会批准,国家天文台决定将一颗于1997年11月6日发现的获得国际永久编号第19366号小行星命名为“苏定强星”。

家庭关系

参考资料

专家人才专家人才库数据.中国科学院南京天文光学技术研究所.2024-04-17

苏定强.南京大学天文与空间科学学院.2024-04-17

苏定强.中国大百科全书.2024-04-17

2.16米天文望远镜折轴系统的诞生.中国科学院.2024-04-17

苏定强.南京大学校史博物馆.2024-04-17

苏定强.何梁何利基金.2024-04-17

苏定强院士为南大学子捐设助学金.南京大学校史博物馆.2024-04-17

苏定强院士捐赠50万元设立“路慧明基金”支援武汉抗“疫”.南京大学校史博物馆.2024-04-17

南京天光所举办学习传承老科学家的科学精神专题报告会.中国科学院.2024-04-17

“苏定强星”命名仪式在海宁隆重举行.中国科学院南京天文光学技术研究所.2024-04-17

天上多了颗“苏定强星”.南京大学.2024-04-17

【上理人】杰出校友苏定强院士:多年上书呼吁动物保护立法的人大代表.上海理工大学校友总会.2024-04-17

数学物理学部.中国科学院学部.2024-05-14

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