芳華筑夢(mèng)：“北斗”和地球的高空驛站

孫欣欣

付海洋博士畢業(yè)留影

電離層存在于離地面約50公里到約1000公里高度的地球高層大氣空域，其中存在相當(dāng)多的自由電子和離子，能使無(wú)線電波改變傳播速度，發(fā)生折射、反射、散射及吸收，使無(wú)線電信號(hào)穿透電離層受到延遲，嚴(yán)重影響短波通信、導(dǎo)航、定位、時(shí)間同步等技術(shù)系統(tǒng)。隨著空間科學(xué)和航天事業(yè)的發(fā)展，電離層領(lǐng)域逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。為了減緩電離層對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航、通信質(zhì)量等的影響，無(wú)數(shù)研究學(xué)者正大展身手，各顯神通，以期找出最完美的解決方法，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副研究員付海洋也是其中一員。

扎根科研 高歌猛進(jìn)

2002年，付海洋在哈爾濱工業(yè)大學(xué)攻讀熱能與動(dòng)力機(jī)械工程本科專業(yè)，主研航空發(fā)動(dòng)機(jī)與空氣動(dòng)力學(xué)。大四保送研究生時(shí)，她跟隨于達(dá)仁教授從事等離子體電推進(jìn)研究。碩士畢業(yè)后，她前往美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)攻讀博士學(xué)位，進(jìn)入航空工程與電子工程交叉的空間科學(xué)與工程專注空間等離子體物理方向。2013年，回國(guó)后，她加入復(fù)旦大學(xué)電磁波信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。專業(yè)的變更，學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，為她的研究工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。得益于在電離層與波傳播領(lǐng)域的科研貢獻(xiàn)，付海洋被授予2017年度國(guó)際無(wú)線電聯(lián)盟URSI青年科學(xué)家獎(jiǎng)。同時(shí)，她受邀擔(dān)任第43屆世界空間科學(xué)大會(huì)COSPAR2020空間主動(dòng)實(shí)驗(yàn)Commission C5.1/D4.1科學(xué)副主席。

值得一提的是，世界空間科學(xué)大會(huì)COSPAR是國(guó)際上空間科學(xué)界規(guī)模最大、最為重要的學(xué)術(shù)會(huì)議。付海洋從領(lǐng)域內(nèi)眾多研究學(xué)者中脫穎而出，成為科學(xué)副主席，這代表著其科研成果得到認(rèn)可，也讓其在國(guó)際舞臺(tái)中發(fā)出來(lái)自中國(guó)的空間聲音。她坦言，這是前進(jìn)的動(dòng)力也是壓力，如何保持科研引領(lǐng)，做出新高度，她將繼續(xù)向前，在電離層方向不斷深究。

瞄準(zhǔn)方向 乘風(fēng)破浪

圍繞空間電離層方向，付海洋開展分支領(lǐng)域研究，其中最廣泛的應(yīng)用是空間導(dǎo)航。付海洋介紹說，空間電離層是高精度空間信息系統(tǒng)面臨的共性關(guān)鍵問題，它可以為空間信息系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供重要保障，因此也是制約著“北斗”導(dǎo)航、通信和雷達(dá)等技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。“如果能夠把電離層狀態(tài)描述清楚，并進(jìn)行一些預(yù)測(cè)，那么導(dǎo)航準(zhǔn)確度問題就能得到改善，同時(shí)對(duì)全球變化和災(zāi)難監(jiān)測(cè)也大有裨益。”

2019年，復(fù)旦大學(xué)牽頭聯(lián)合千尋位置一起申請(qǐng)并獲批了上海市科技創(chuàng)新高新技術(shù)項(xiàng)目。針對(duì)全國(guó)電離層實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)任務(wù)，項(xiàng)目將依托我國(guó)“北斗”地基增強(qiáng)系統(tǒng)，開發(fā)區(qū)域空間三維電離層精確監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)，服務(wù)“北斗”地基增強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用。

為滿足我國(guó)電離層高分辨率四維成像，研究還需要不斷加入新思想、新算法和新理念，進(jìn)行科研攻關(guān)。為此，她多次和實(shí)驗(yàn)室金亞秋院士及復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)系程晉教授進(jìn)行討論，和同領(lǐng)域科學(xué)家開會(huì)交流思路，研究基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)電離層智能三維建模和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)算法，并進(jìn)一步在我國(guó)“北斗”地基增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。欣喜的是，在團(tuán)隊(duì)的共同努力下，項(xiàng)目正在有條不紊地向前推進(jìn)。

科研之外，付海洋熱愛教育，對(duì)人才教育和培養(yǎng)有自己的理解。在她和多方力量的推進(jìn)下，復(fù)旦大學(xué)與千尋位置打造了新工科空間電磁信息人才培養(yǎng)模式和示范，以期培養(yǎng)以電磁波信息和智能科學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，以空間信息和智能系統(tǒng)為方向的復(fù)合型人才。

芳華筑夢(mèng)，未來(lái)可期。今后，她依然會(huì)在“北斗”導(dǎo)航應(yīng)用、電離層四維成像及預(yù)報(bào)方面繼續(xù)貢獻(xiàn)自己知識(shí)和力量。同時(shí)，在電離層物理與人工智能融合領(lǐng)域，她也將盡力做出新的突破。