新華社發(fā)

　　它能看穿130多億光年的區域。作為世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡，“中國天眼”大大拓展了人類(lèi)視野，對促進(jìn)我國天文學(xué)現重大原創(chuàng )突破具有重要意義。

◎本報記者?何星輝?

??實(shí)?習?生?周泓汛?張?華

　　緊閉的電動(dòng)門(mén)，擋住了去路，“正在觀(guān)測”的警示牌格外醒目。這是貴州平塘大窩凼——“中國天眼”所在地。

　　誰(shuí)能想到，20多年前，這里還是一個(gè)人跡罕至的地方。而今，大山環(huán)抱之下，一個(gè)“觀(guān)天巨眼”靜臥在大窩凼里，仰望蒼穹，以“一眼千年”的神技獨步世界。

　　“中國天眼”的學(xué)名是500米口徑射電望遠鏡（FAST），其發(fā)射面積相當于30個(gè)標準足球場(chǎng)那么大。如果在里面倒滿(mǎn)礦泉水，全世界70億人平均每人可分4瓶。

　　作為目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡，它將讓中國在射電天文領(lǐng)域領(lǐng)先世界20年。從跟跑到領(lǐng)跑，這背后，是中國不斷崛起的科技力量。

　　造“鍋”：歷時(shí)22年建成觀(guān)天巨眼

　　意大利天文學(xué)家伽利略首次發(fā)明了望遠鏡，把宇宙拉近到人類(lèi)面前。射電天文學(xué)則讓人認識到另外一個(gè)全新的世界，一個(gè)不能由人的感官所感受的全新世界。

　　20世紀30年代，射電天文學(xué)興起。繼美國工程師央斯基發(fā)現了發(fā)射自銀河系中心的無(wú)線(xiàn)電波后，美國科學(xué)家格羅特·雷伯在自家后院架起專(zhuān)門(mén)的天線(xiàn)，用以探測來(lái)自天空的射電，被星際塵埃遮蔽的廣闊太空世界，第一次為人們所認識。而后，類(lèi)星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射這四大天文發(fā)現，讓射電天文學(xué)迅速崛起。

　　不過(guò)，射電天文學(xué)與其他學(xué)科的重大不同之處，就在于它是以觀(guān)測為基礎的學(xué)科。觀(guān)測直接依賴(lài)于技術(shù)，射電望遠鏡口徑越大，觀(guān)測的靈敏度就越高。

　　1993年，在日本東京召開(kāi)的國際無(wú)線(xiàn)電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì )上，與會(huì )科學(xué)家提出，要在全球電波環(huán)境惡化到不可收拾之前，建造新一代射電“大望遠鏡”。時(shí)任中國科學(xué)院北京天文臺副臺長(cháng)的南仁東坐不住了，他向同事提出：“我們也建一個(gè)吧！”

　　南仁東所設想的，是一個(gè)500米口徑的超級射電望遠鏡。但是，當時(shí)世界上最大的射電望遠鏡——阿雷西博射電望遠鏡，口徑也才305米。相比之下，當時(shí)中國最大的射電望遠鏡口徑不到30米，不管是技術(shù)還是設備都非常薄弱。

　　在很多人看來(lái)，南仁東的想法簡(jiǎn)直是天方夜譚。但他并非一時(shí)頭腦發(fā)熱。多年來(lái)，在觀(guān)測上依賴(lài)外國射電望遠鏡窘境，讓他太想擁有屬于中國自己的超級望遠鏡。

　　選址、論證、立項、建設，哪一步都不容易。

　　為了給“大望遠鏡”安家，科學(xué)家們通過(guò)衛星遙感把貴州喀斯特山區翻了個(gè)遍。南仁東從200多張遙感圖像里，挑選出所有接近圓形的洼地，然后悶著(zhù)頭鉆進(jìn)貴州的大山里，最終將目標鎖定在了貴州平塘的大窩凼里。從1994年啟動(dòng)選址，至此已經(jīng)過(guò)去了12年。

　　“中國天眼”的建設，是一個(gè)史無(wú)前例的超級大工程，涉及天文學(xué)、力學(xué)、機械工程和巖土工程等各個(gè)領(lǐng)域，每一個(gè)領(lǐng)域幾乎都是開(kāi)創(chuàng )性的工作，國際上沒(méi)有成熟的經(jīng)驗可以借鑒，南仁東帶領(lǐng)他的團隊一步一個(gè)腳印，終究踏平坎坷成大道。

　　2016年9月25日，“中國天眼”建成。

　　堅守：科研“鐵軍”托舉大國重器

　　2017年10月，中國科學(xué)院國家天文臺對外公布，“中國天眼”發(fā)現2顆新脈沖星，距離地球分別約4100光年和1.6萬(wàn)光年。

　　這是我國射電望遠鏡首次發(fā)現脈沖星，距“天眼之父”南仁東病逝不到1個(gè)月。南仁東真正走進(jìn)大家視野，是他去世前在央視那一次，他用孱弱沙啞的聲音緩緩說(shuō)出那一句：“FAST是全世界最先進(jìn)、靈敏的射電望遠鏡，將探索宇宙百億光年的微弱信號?！?/p>

　　為了鑄就這口“大鍋”，南仁東耗盡了一生心血。最終，“中國天眼”開(kāi)了“眼”，他卻永遠閉上了雙眼。但是，他為中國射電天文學(xué)開(kāi)啟了一個(gè)10年至20年的“黃金期”。

　　令人欣慰的是，無(wú)論是在調試期間，還是正式投入運行，“中國天眼”的表現沒(méi)有讓人失望。

　　截至目前，“中國天眼”已發(fā)現脈沖星逾370顆，并在快速射電暴等研究領(lǐng)域取得系列重大突破，是當之無(wú)愧的“世界第一”。

　　FAST中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬說(shuō)，“中國天眼”背后，是一支托舉起大國重器的科研“鐵軍”，面對惡劣的自然環(huán)境和零起步的科研項目，FAST團隊20多年如一日，默默堅守，攻堅克難。

　　2008年，潘高峰博士畢業(yè)后加入FAST團隊，他說(shuō)，13年風(fēng)風(fēng)雨雨一路走來(lái)，經(jīng)常能遇到“山窮水盡疑無(wú)路”的絕境，也能享受到“柳暗花明又一村”的喜悅?，F為FAST中心綜合管理部主任的潘高峰，先后完成FAST饋源支撐六塔選址、大跨度柔性六索并聯(lián)機器人研制建設、動(dòng)光纜研制等任務(wù)。

　　清華學(xué)子姚蕊攻讀研究生階段便進(jìn)入FAST項目組，如今已成長(cháng)為FAST中心機械組組長(cháng)。在FAST建設期間，她探索解決FAST饋源艙超重問(wèn)題的創(chuàng )新方法，最終摒棄多年圓柱體形狀的設計方案，創(chuàng )造性研制了現在的“鉆石三角形”饋源艙。

　　從姜鵬開(kāi)始，孫京海、甘恒謙、于東駿、錢(qián)磊……幾乎每個(gè)人都有說(shuō)不完的故事。

　　在大窩凼里，和南仁東一樣的這群百人科研“鐵軍”，默默守護著(zhù)“中國天眼”。

　　開(kāi)放：“中國天眼”讓人類(lèi)看得更遠

　　曾經(jīng)“世界第一”的美國阿雷西博望遠鏡發(fā)生坍塌之后，“中國天眼”便成了如今全球唯一的超大型射電望遠鏡。正因為卓越的綜合性能，“中國天眼”對于天文觀(guān)測和天文研究的重要性不言而喻，這也使得世界各國的科學(xué)家紛紛想要借助“中國天眼”開(kāi)展研究。

　　2021年3月31日起，“中國天眼”面向全球開(kāi)放，各國科學(xué)家均可提出申請，經(jīng)審核后可使用“中國天眼”開(kāi)展觀(guān)測和研究。雖然射電天文學(xué)的初衷就是為讓人類(lèi)看得更遠，但是，“中國天眼”是我國自主研制的先進(jìn)大型天文觀(guān)測設備，國際上并沒(méi)有任何一個(gè)硬性規定要求中國與全世界共享。因此，中國的這一舉動(dòng)，堪稱(chēng)國際科技界的一股清流。

　　姜鵬透露，目前，來(lái)自國內外的天文學(xué)家申請觀(guān)測非常踴躍，不過(guò)“中國天眼”今年將只對外開(kāi)放10%的觀(guān)測時(shí)間?！吧暾堄^(guān)測的方向，基本覆蓋了中低頻射電望遠鏡的前沿科學(xué)問(wèn)題?！?/p>

　　觀(guān)測時(shí)長(cháng)是科學(xué)產(chǎn)出的重要保障，讓姜鵬欣慰的是，“中國天眼”運行情況穩定，每天可以保證20個(gè)小時(shí)左右的觀(guān)測時(shí)長(cháng)，每年大概可以運行7000個(gè)機時(shí)，去除維護和測試時(shí)間，正常觀(guān)測時(shí)間應該不少于5000個(gè)機時(shí)。

　　“我們不只是做世界最大——要做最大很容易，滿(mǎn)地鋪，總能鋪出世界最大，但如果要做成好用的望遠鏡，就是不同難度級別的挑戰?！苯i說(shuō)，在調試期間，FAST團隊就已經(jīng)把建設時(shí)遺留的一些問(wèn)題解決了。目前，針對超級數據的傳輸和儲存問(wèn)題，因中國科學(xué)院有穩定的經(jīng)費支持，也已經(jīng)得到了妥善解決?！啊袊煅邸荒戤a(chǎn)生的數據大約在15PB左右，每秒鐘產(chǎn)生2GB，后者的數據量和下載一部電影相當?！?/p>

　　目前，“中國天眼”已經(jīng)啟動(dòng)了脈沖星測時(shí)陣列、漂移掃描多科學(xué)目標巡天等5個(gè)重大和優(yōu)先項目。外界預測，未來(lái)3至5年，“中國天眼”的高靈敏度將有可能使其在低頻引力波探測、快速射電暴起源、星際分子等前沿方向取得突破。

　　姜鵬說(shuō)，“中國天眼”發(fā)現這么多脈沖星，需要做大量的后隨觀(guān)測，這給FAST團隊帶來(lái)很大的挑戰，希望中國正在規劃打造的其他大型望遠鏡能盡快建成。

　　脈沖星就是旋轉的中子星，因不斷地發(fā)出電磁脈沖信號而得名。從脈沖星中遴選出脈沖信號穩定的毫秒脈沖星，將來(lái)有望應用于星際導航。

　　有一種說(shuō)法，5年后，“中國天眼”觀(guān)測到的脈沖星有望達到1000顆，有可能定位并識別出銀河系外的第一顆脈沖星。對此，姜鵬表示，“中國天眼”如果發(fā)現河外脈沖星特別是黑洞雙星系統的話(huà)，將可能是諾貝爾獎級別的成果。不過(guò)，“中國天眼”只是給科學(xué)家提供一種可能性，重大成果的產(chǎn)出，有時(shí)候還需要一些運氣。

　　姜鵬說(shuō)，FAST團隊將轉換心態(tài)與角色定位，由過(guò)去的建設、調試、運維更多轉變?yōu)榉?wù)，建立公平觀(guān)測機制，努力為全球科學(xué)家提供良好服務(wù)?！拔磥?lái)的舞臺中心一定屬于科學(xué)家，我們甘當綠葉，陪襯他們的光輝?！彼f(shuō)。

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