走向科技自立自強(qiáng)：“中國天眼”聆聽宇宙弦音

前言

一口“超級大鍋”，一只凝望宇宙的“巨目”，承載著中國探索星空的遠(yuǎn)大雄心。

2016年9月25日，貴州平塘的喀斯特洼坑里，500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）——被譽(yù)為 “中國天眼” 正式落成啟用。它憑借世界最大單口徑、最高靈敏度的硬核實(shí)力，帶著中國自主知識產(chǎn)權(quán)，開啟了人類探索宇宙的全新篇章。

一顆初心：22年踏平坎坷鑄重器

故事的起點(diǎn)，源于1993年的一場國際會議。當(dāng)時，國際專家熱議全球電信號環(huán)境惡化，亟需大型望遠(yuǎn)鏡，而中國尚無同類設(shè)備。

“別人都有自己的大設(shè)備，我們沒有，我挺想試一試。”

這句話，讓天文學(xué)家南仁東踏上了一條長達(dá)22年的艱辛之路。

▲2014年12月1日，南仁東在圈梁上檢查工作

• 質(zhì)疑與困難 ：項目之初，質(zhì)疑聲不斷——可行性存疑、風(fēng)險過高、耗時長、出成果慢……

• 艱難起步 ：預(yù)研究階段經(jīng)費(fèi)有限，他在市內(nèi)辦事靠自行車，出差選綠皮火車過夜，只為省下每一分錢。

• 選定臺址 ：為尋找最優(yōu)臺址，他帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，在貴州大山中跋山涉水，險些遭遇意外，最終選定天然喀斯特洼地， 突破望遠(yuǎn)鏡百米工程極限 。

• 技術(shù)攻堅：建設(shè)中，關(guān)鍵技術(shù)無先例可循，核心材料需自主攻關(guān)。南仁東帶領(lǐng)團(tuán)隊從環(huán)梁搭建到索網(wǎng)鋪設(shè)，一步步將藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2017年，就在天眼落成后的第一年，72歲的南仁東與世長辭，化作“南仁東星”，與這臺傾注了他三分之一生命的望遠(yuǎn)鏡遙相守望。

▲2011年南仁東現(xiàn)場踏勘

? 硬核實(shí)力：三大創(chuàng)新，領(lǐng)跑世界20年

“中國天眼”到底有多牛？

它的口徑達(dá)500米，如果裝滿水，全世界每個人都能分到4瓶。

支撐這份“大”的，是三大自主創(chuàng)新：

這些創(chuàng)新讓FAST在未來20~30年都能保持世界一流地位。國外媒體評價其為 “中國遠(yuǎn)大科學(xué)雄心的象征”。

▲FAST俯視圖

慧眼識星：從調(diào)試到開放，成果斐然

天眼的“視力”并非與生俱來，調(diào)試階段同樣充滿挑戰(zhàn)：

• 系統(tǒng)復(fù)雜 ：反射面控制需2200多臺促動器協(xié)同，“牽一發(fā)動全身”。

• 技術(shù)突破：團(tuán)隊研發(fā)實(shí)時力學(xué)仿真技術(shù)，饋源支撐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10毫米內(nèi)的精確定位，風(fēng)雨中也能及時消振。

2017年8月27日，天眼首次完成反射面與饋源支撐的協(xié)同動作，“眼珠”成功轉(zhuǎn)動，開始跟蹤天體目標(biāo)。

▲FAST觀測脈沖星示意圖

科學(xué)成果一覽：

• 截至2023年1月，已發(fā)現(xiàn) 700余顆 脈沖星；

• 2020年美國大型射電望遠(yuǎn)鏡坍塌后，中國宣布：自2021年起，F(xiàn)AST向全球科學(xué)家開放，成為人類共同的“宇宙瞭望鏡”。

▲測量基準(zhǔn)站的分布情況

未來可期：探索永無止境

如今的天眼，不僅能捕捉脈沖星的“心跳”，還能開展更多前沿研究：

• 巡視宇宙中的 中性氫 ；

• 研究 宇宙大尺度物理學(xué) ；

• 探測 星際分子 ；

• 搜尋可能存在的星際通信信號。

安裝多波束接收機(jī)后，更能實(shí)現(xiàn) “一次掃描、多目標(biāo)分析” ，同時獲取脈沖星、快速射電暴等數(shù)據(jù)，有望發(fā)現(xiàn)脈沖星黑洞雙星系統(tǒng)，檢驗愛因斯坦相對論

▲多波束(“中國天眼”的瞳孔)安裝現(xiàn)場

“為下一代科學(xué)家建一臺好用的望遠(yuǎn)鏡”——以南仁東為代表的科研團(tuán)隊的初心，正在一步步實(shí)現(xiàn)。

結(jié)語

從南仁東的那句 “我挺想試一試” ，到如今的 “國之重器” ，中國天眼承載的不僅是探索宇宙的科學(xué)夢想，更是中國人敢為人先、踏實(shí)追夢的精神。

未來，這只“宇宙巨目”還將繼續(xù)聆聽宇宙深處的奧秘，為人類文明續(xù)寫新的篇章。

內(nèi)容參考圖書《走向科技自立自強(qiáng)》

出版：中國科學(xué)技術(shù)出版社

責(zé)任編輯：鄭洪煒 宗泳杉

出版時間：2023.11

微信號丨大美科學(xué)