古有十年磨一劍,,今有廿年造“天眼”,。20多年的不懈奮斗,國之重器“中國天眼”,,傲然屹立于貴州的崇山峻嶺,。
“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡
這里是貴州省黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼。就在這綿延起伏的大山深處,,屹立著一座舉世矚目的大國重器,。它就是被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five hundred meters Aperture Spherical Telescope,簡稱FAST),。
“天眼”有多大,?為什么選址在群山深處?
“中國天眼”是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,,是直接觀測遙遠(yuǎn)星系行星,、尋找類似太陽系或地球的宇宙環(huán)境,以及潛在智慧生命的重要科技設(shè)施,。
俯瞰“中國天眼”
從空中俯瞰,,它呈現(xiàn)球形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),反射面總面積25萬平方米,,相當(dāng)于30個足球場大小,,周長約1.6公里,繞著圈梁走一圈足足需要40分鐘,。FAST工程調(diào)試組組長姜鵬打了個形象的比喻:“如果把‘中國天眼’看成一口鍋的話,,它盛滿水,全世界每個人可以分到4瓶礦泉水,。所以它的體積是非常巨大的,。”
2006年7月,“天眼”選址落戶貴州省平塘縣大窩凼
這樣一個大國重器,,為什么選址在群山深處呢,?
姜鵬介紹,主要原因有三個,。首先,,這里地處比較偏遠(yuǎn)的山區(qū),人跡活動稀少,,受其他無線電信號的干擾很小,,為我們提供了一個比較優(yōu)良的臺址環(huán)境,;其次,它有天然的這樣一個洼坑,,可以為我們節(jié)約很多建設(shè)成本,;再次,這里屬于喀斯特地貌,,地下暗河比較多,,落下的雨水順著暗河流走了,所以排水壓力可以得到有效緩解,。
“天眼”由哪幾部分組成,,里面有什么高科技?
作為我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大科學(xué)裝置,,“中國天眼”由主動反射面系統(tǒng),、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng),、接收機(jī)與終端及觀測基地等幾大部分構(gòu)成,,其成功建設(shè)和落成啟用是項(xiàng)偉大工程。
2013年12月“天眼”圈梁合龍
主動反射面,,可以比喻成“天眼”的“視網(wǎng)膜”,。它是一個500米口徑的鋼梁,架在了50根巨大的鋼柱上,,6670根鋼索編織的索網(wǎng)環(huán)繞其間,,上面則鋪著4450塊反射面單元,下面是2225根下拉索,,固定在地面的觸動器上,。就像水手扯動纜繩控制風(fēng)帆一樣,通過這些觸動器拽這些下拉索,,就可以控制索網(wǎng)的形狀,,一會兒是球面,一會兒是拋面,,進(jìn)行天文信號的收集和觀測,。
2014年7月“天眼”索網(wǎng)安裝
2015年8月“天眼”反射面安裝
2016年9月,“天眼”主體工程正式完工
國家天文臺FAST工程總工藝師王啟明說,,F(xiàn)AST工程的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以隨著天體的移動變化,,帶動索網(wǎng)上的反射單元,在射電源方向形成300米口徑瞬時拋物面,,從而極大地提升了觀測效率。
“天眼”饋源艙,,被稱為“天眼”的“瞳孔”
饋源艙,,是“天眼”的核心部件,,被稱為“天眼”的“瞳孔”。饋源,,也叫做超寬帶接收機(jī),,是FAST接收和回傳信號的最核心部件,整個射電望遠(yuǎn)鏡的反射面所接收到的全部宇宙信號,,都靠它來收集,。
工作人員在“天眼”饋源艙內(nèi)工作
“它起到聚焦的作用,把反射面反射的外太空射電信號聚焦到饋源艙里面,,讓我們能看得更清楚,。”專家介紹, FAST采用了光機(jī)電一體化的饋源平臺,,加之饋源艙內(nèi)的并聯(lián)機(jī)器人二次調(diào)整,,它在饋源與反射面之間無剛性連接的情況下,可實(shí)現(xiàn)毫米級指向跟蹤,,確保精確地聚集和監(jiān)聽宇宙中微弱的射電信號,。
工作人員在“天眼”總控室內(nèi)工作
FAST還配有一個“超級大腦”。在總控室里,,高性能計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算能力可以達(dá)到每秒200萬億次以上,,存儲容量達(dá)到10PB以上。目前系統(tǒng)還在繼續(xù)建設(shè)之中,,以滿足FAST對計(jì)算性能和存儲容量爆炸式增長的需求,。
工作人員在“天眼”總控室內(nèi)工作
“天眼”厲害在哪?有什么獨(dú)門絕技,?能發(fā)現(xiàn)什么,?
“可接收到137億光年以外的電磁信號”“天空覆蓋范圍為天頂角40度”“跟蹤精度8角秒”“觀測換源時間小于10分鐘”……一組數(shù)字反映了“天眼”的高超技能。
“天眼”的四大絕技
正因?yàn)橐豁?xiàng)項(xiàng)的技術(shù)攻關(guān),,讓“中國天眼”具備了超高的靈敏度和大覆蓋天區(qū),,使中國制造的望遠(yuǎn)鏡在靈敏度這個技術(shù)指標(biāo)上,站在了世界的制高點(diǎn),。與號稱“地面最大的機(jī)器”的德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比,,F(xiàn)AST的靈敏度提高約10倍;與排在“阿波羅”登月之前,、被評為人類20世紀(jì)十大工程之首的美國“阿雷西博”300米望遠(yuǎn)鏡相比,,其綜合性能提高約10倍。
“中國天眼”的成功建設(shè)和落成啟用,,使我國形成了具有國際先進(jìn)水平的天文觀測與研究平臺,。借助這只“天眼”,科學(xué)家將可以巡視宇宙中的中性氫,、探索宇宙起源和演化,、觀測脈沖星,、研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律、獲得天體超精細(xì)結(jié)構(gòu),、探測星際分子,、搜索可能的星際通訊信號。宇宙深處微弱的“心跳”,,正被我們一個又一個捕捉到,。這些發(fā)現(xiàn),很可能會改變?nèi)祟悓τ钪娴恼J(rèn)知,。
“目前望遠(yuǎn)鏡處于調(diào)試階段,,但已經(jīng)探測到52顆優(yōu)質(zhì)的脈沖星候選體,其中有12顆已經(jīng)通過國際認(rèn)證,。它非常能說明這臺望遠(yuǎn)鏡的靈敏度已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平,。”姜鵬在采訪中介紹說。
FAST發(fā)現(xiàn)脈沖星藝術(shù)效果圖
“天眼”探測脈沖星等,,到底有什么用呢,?專家介紹,脈沖星,,由恒星演化和超新星爆發(fā)而產(chǎn)生,,具有地面實(shí)驗(yàn)室無法實(shí)現(xiàn)的極端物理性質(zhì),是理想的天體物理實(shí)驗(yàn)室,,對其進(jìn)行研究,,有希望得到許多重大物理學(xué)問題的答案,并有很多應(yīng)用,,譬如,,脈沖星的自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定,就像是宇宙中的精確時鐘,,可以提供精確的時鐘信號,,為引力波探測、航天器導(dǎo)航等重大科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用提供了理想工具,。
南仁東被譽(yù)為“‘天眼’之父”,,他有什么動人故事?
“春雨催醒了期待的嫩綠,,夏露折射萬物的歡歌,,秋風(fēng)編織七色錦緞,冬日下生命樂章延續(xù)著它的優(yōu)雅,,大窩凼時刻讓我們發(fā)現(xiàn),,給我們驚奇。”
——“‘天眼’之父”南仁東
“中國天眼”的順利建成,不得不提到一個人——FAST首席科學(xué)家,、總工程師,,被譽(yù)為“‘天眼’之父”的南仁東。
FAST首席科學(xué)家,、總工程師南仁東
從1994年開始預(yù)研,到2011年開工,,再到2016年9月25日竣工,、落成啟用,20余年時間里,,南仁東帶領(lǐng)老中青三代科技工作者克服了不可想象的困難,。
為尋找合適臺址,南仁東花費(fèi)十二年光陰,,帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖,,扎進(jìn)中國西南部一座又一座大山,足跡遍布荊棘叢生的無人荒野,。
2003年10月,,南仁東教授與國際專家在平塘大窩凼洼地考察
2003年10月,南仁東帶領(lǐng)外國專家和工作人員考察大窩凼,,并和當(dāng)?shù)卮迕窈嫌傲裟?/font>
關(guān)鍵技術(shù)無先例可循,、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、核心技術(shù)遭遇封鎖……一個難題一個難題攻克,,一步一個腳印摸索前進(jìn),。南仁東以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神參與到 FAST 設(shè)計(jì)的每一個環(huán)節(jié)當(dāng)中,不錯過每一次會議,。他還自稱“戰(zhàn)術(shù)型老工人”,,直接參與一線建設(shè),長期在施工現(xiàn)場與工人一起下工地,、爬高塔,、睡工棚。
2015年11月,,南仁東(左二)在大窩凼施工現(xiàn)場指導(dǎo)反射面單元拼裝工作
“FAST就像是他親手拉扯大的孩子一樣,,他看著它一步一步從設(shè)想到概念,從概念到方案,,到藍(lán)圖,,再到活生生的現(xiàn)實(shí)。”FAST工程饋源支撐系統(tǒng)副總工李輝回憶,,2014年,,饋源支撐塔剛開始安裝,南仁東就立志要第一個爬上所有塔的塔頂。最終建成后,,他的確一座一座親自爬了上去,,“他在用自己獨(dú)特的方式擁抱望遠(yuǎn)鏡!”
“天眼”是一個龐大系統(tǒng)工程,,每個領(lǐng)域,,專家都會提各種意見,南仁東需要做出決策,,對每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行把關(guān),。同事們都非常佩服他的韌勁、他的知識面,,說他既懂技術(shù)又懂科學(xué),。但南仁東說:“其實(shí)我并不是天生什么都懂、特別聰明,,只不過我花得時間更多,。”
經(jīng)過日復(fù)一日的不懈努力,南仁東和他的同事們不斷開啟新的征程,,實(shí)現(xiàn)了由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越,。
從壯年走到暮年,南仁東傾其一生心血筑“天眼”,,成就了中國在世界上獨(dú)一無二的天文觀測項(xiàng)目,。然而,為世人所不知的是,,南仁東早已罹患肺癌,,并在手術(shù)中傷及聲帶�,;疾『笏廊粠Р�(jiān)持工作,,一次次往返于北京和貴州之間,親眼見證自己耗費(fèi)22年心血的大科學(xué)工程落成,。2017年9月15日,,南仁東因肺癌突然惡化,搶救無效逝世,。
南仁東在2016年科技盛典頒獎現(xiàn)場(2017年1月攝)
但是他的故事并沒有結(jié)束,。在他身后,F(xiàn)AST這個國之重器崛地而起,。這項(xiàng)凝聚了千萬人心血的雄偉工程正在此處凝望太空,,默默堅(jiān)守,等待著星外文明的第一聲回響……
他的精神更感染著無數(shù)后來之人,。2017年11月17日,,中共中央宣傳部向全社會公開發(fā)布南仁東的先進(jìn)事跡,追授他為“時代楷模”榮譽(yù)稱號。
“我覺得南老師最酷的就是他影響了一大批人,,他好像還沒有離開我們一樣,。”中國科學(xué)院國家天文臺射電天文研究部副主任、FAST工程副經(jīng)理張蜀新感慨,,我覺得這就是他的精神對我們團(tuán)隊(duì)的一種影響,。你可能不自覺地就會把他的一些要求變成對自己的要求,然后再一代一代的薪火相傳,。
精神的力量,,可以穿越時空。南仁東當(dāng)年寫下的小詩,,至今讀來仍讓人心潮澎湃:
“人類之所以脫穎而出,
從低等的生命演化成現(xiàn)在這樣,,
出現(xiàn)了文明,,
就是(因?yàn)椋┧幸环N對未知探索的精神。
美麗的宇宙太空,,
以它的神秘和絢麗,,
召喚我們踏過平庸,
進(jìn)入到無垠的廣袤,。”
(中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 蘭琳宗丨供圖:國家天文臺 新華社)