中國(guó)“天眼”領(lǐng)先世界20年 可探索地外文明宇宙起源

記者爬1500級(jí)臺(tái)階拍攝的“FAST”。

“FAST”總工藝師王啟明。(受訪者提供)

　　7月3日，直徑500米的球面射電望遠(yuǎn)鏡“FAST”在貴州架設(shè)完成，它是目前世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)也是我國(guó)迄今為止最大的天文工程。

　　如今，位于黔南的這口“大鍋”儼然成為全世界關(guān)注的熱點(diǎn)，它甚至成了改變中國(guó)天文史的標(biāo)志物。

　　“FAST”是如何建成的？它究竟有多牛？又將為中國(guó)的天文科考帶來哪些深遠(yuǎn)影響？昨日，廣州日?qǐng)?bào)記者專訪了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)“FAST”項(xiàng)目總工藝師王啟明。王啟明表示，這臺(tái)巨型射電望遠(yuǎn)鏡創(chuàng)造了很多奇跡，體現(xiàn)了我國(guó)日臻進(jìn)步的自主創(chuàng)新能力，未來也將推動(dòng)我國(guó)在天線制造技術(shù)、微波電子技術(shù)、并聯(lián)機(jī)器人、大跨度結(jié)構(gòu)、公里范圍高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量等高新技術(shù)的發(fā)展。

　　“太累了，我10點(diǎn)半才回到住處?！苯衲?5歲的王啟明顯得很疲憊，嗓子有些沙啞?！癋AST”建成后，他一直在協(xié)調(diào)后期調(diào)試工作，一天要開好幾場(chǎng)會(huì)。

　　按計(jì)劃，這口“大鍋”要調(diào)試兩個(gè)月，到9月底才投入使用。王啟明從2000年就參與了這個(gè)項(xiàng)目，至今已有16年，他把一生中最美好的青春年華都獻(xiàn)給了“FAST”。

　　“當(dāng)年這個(gè)項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)，我還是年輕小伙子呢，現(xiàn)在我兩鬢都有白頭發(fā)了”理工科出身的王啟明是個(gè)性格爽朗的人，但說起FAST，王啟明還是感慨萬千，他把這個(gè)項(xiàng)目比喻成一個(gè)慢慢長(zhǎng)大的孩子。

　　為“FAST”選“家”風(fēng)餐露宿

　　為什么要建這么一口“大鍋”？王啟明解釋，這就像用“鍋蓋天線”收看衛(wèi)星電視一樣，鍋蓋的口徑越大，電視畫面就也越清晰。對(duì)于射電望遠(yuǎn)鏡來說，口徑越大，看得越遠(yuǎn)。全世界的射電天文學(xué)家都追求建造更大口徑的望遠(yuǎn)鏡，以提高靈敏度。此前，世界上口徑最大的射電望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，口徑300米。

　　近40年來，涉及天文學(xué)的10項(xiàng)諾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果中，6項(xiàng)是通過射電天文手段取得的。射電天文學(xué)，已經(jīng)成為孕育重大天文發(fā)現(xiàn)的搖籃。

　　王啟明說，1994年4月，中科院國(guó)家天文臺(tái)就開始了選址工作。大口徑射電望遠(yuǎn)鏡的選址，地貌要最接近天線鍋的形狀，這樣方便建造，工程量小，不用開山炸石，同時(shí)附近5至10公里范圍內(nèi)不能有電磁波信號(hào)發(fā)射。

　　為了給這口“大鍋”安家，團(tuán)隊(duì)成員幾乎把貴州的喀斯特地貌區(qū)“挖”了個(gè)遍，同時(shí)有兩路人馬獨(dú)立搜尋，初步確定了300多個(gè)候選洼坑。然后又通過計(jì)算機(jī)模擬工程填挖量，從中選出30多個(gè)實(shí)地考察，最后才選中了不大不小、深度合適、形狀很圓、適于施工建設(shè)的“大窩凼”，“大窩凼”的喀斯特地質(zhì)條件可以保障雨水向地下泄流，不在表面淤積而損壞望遠(yuǎn)鏡。

　　王啟明回憶說：“當(dāng)時(shí)在戶外工作，風(fēng)餐露宿，渴了就喝一口溪水，餓了，就吃幾口隨身帶的干糧，冬天饅頭硬得像石頭，牙都崩掉了一個(gè)。有時(shí)候，一個(gè)星期都不能下山?！?/p>

　　22年建起世界最?！疤煅邸?/strong>

　　起初，因?yàn)橘Y金嚴(yán)重短缺，有人建議說口徑能不能減小一點(diǎn)，400米算了。但最終，科研團(tuán)隊(duì)還是頂住了壓力，堅(jiān)持不縮小口徑。2007年7月10日，F(xiàn)AST項(xiàng)目正式立項(xiàng)，王啟明記得，那一天，他流下了激動(dòng)的淚水。

　　從此，王啟明過上了北京、貴州“兩點(diǎn)一線”的日子。挖臺(tái)址，治理邊坡，用了9個(gè)月；安裝圈梁，用了17個(gè)月。

　　2014年7月17日，團(tuán)隊(duì)開始為FAST制造和安裝索網(wǎng)，是FAST工程的一大技術(shù)難點(diǎn)；這是世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也是世界上第一個(gè)采用變位工作方式的索網(wǎng)體系，6670根主索和2225根下拉索完整地拼出了“天眼”的索網(wǎng)，很快索驅(qū)動(dòng)工程相繼完工。索網(wǎng)建成，反射面安裝工程隨之開始。反射面是FAST望遠(yuǎn)鏡的重要組成部分，共有4450塊的反射面板單元。2016年7月3日，當(dāng)最后一塊反射面板安裝好時(shí)，王啟明懸了16年的心終于放下了。

　　“100多人奮戰(zhàn)了20多年了，有些都已經(jīng)不在了，我們的團(tuán)隊(duì)，老的有‘40后’，年輕的是‘90后’?！闭f起這些，王啟明有些哽咽，其實(shí)項(xiàng)目的每一步進(jìn)展，都冒著風(fēng)險(xiǎn)，比如牽引“大鍋”的索網(wǎng)，材料是含碳元素85%的高碳鋼，它具備高彈性、抗拉伸、抗疲勞的特征，材料的一些要素，是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2.5倍。

　　“這種材料在國(guó)內(nèi)沒人能生產(chǎn)出來?！睘榱斯タ诉@種鋼索技術(shù)，王啟明和團(tuán)隊(duì)一共用了兩年時(shí)間，先后找了國(guó)內(nèi)頂級(jí)的鋼索廠和幾所高校，才把鋼索問題解決。

　　為火星探測(cè)奠定基礎(chǔ)

　　王啟明介紹，F(xiàn)AST的兩大科學(xué)目標(biāo)是巡視宇宙中的中性氫和觀測(cè)脈沖星，前者可研究宇宙大尺度物理學(xué)，以探索宇宙起源和演化，后者可研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律。

　　由于靈敏度提高，F(xiàn)AST能看到更遠(yuǎn)、更暗弱的天體，通過探測(cè)星際分子、搜索可能的星際通信訊號(hào)，尋找地外文明的概率將提升5至10倍。去年曾引起轟動(dòng)的引力波，就是科學(xué)家利用阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的，并獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。中國(guó)500米直徑大射電望遠(yuǎn)鏡將為自然科學(xué)，尤其是物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域的研究提供一個(gè)全新平臺(tái)。此外，F(xiàn)AST也將為我國(guó)火星探測(cè)等深空研究奠定重要基礎(chǔ)。

　　據(jù)悉，美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡50多年一直無人超越，但如今FAST跟它相比，綜合性能提高了約10倍。

　　FAST靈敏度究竟有多高？王啟明打了個(gè)比方：“假設(shè)你在月球上打電話，F(xiàn)AST可以探測(cè)到你的信號(hào)?！?/p>

　　王啟明告訴廣州日?qǐng)?bào)記者，這次FAST所使用的材料和工藝，基本上都是中國(guó)產(chǎn)的，充分體現(xiàn)了中國(guó)的自主創(chuàng)新能力?！白隽诉@么一件有意義的事件，感覺這輩子也算沒白活。從目前看在世界上還是比較牛的。下一步，需要我們的科學(xué)家把它投入使用了?！?/p>

　　王啟明說，外國(guó)科學(xué)家參觀后也感到很震撼?！八麄兌己芷诖覀冞@個(gè)全世界最先進(jìn)的天文設(shè)備能成為人類觀測(cè)外太空的利器，有新的科研成果出來?！?/p>

　　而中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)鄭曉年也表示，作為世界最大的單口徑望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST將在未來20~30年保持世界一流設(shè)備的地位。

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