走向科技自立自強(qiáng)：“中國(guó)天眼”聆聽宇宙弦音

前言

一口“超級(jí)大鍋”，一只凝望宇宙的“巨目”，承載著中國(guó)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(guó)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(guó)自主知識(shí)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(chǎng)國(guó)際會(huì)議。當(dāng)時(shí)，國(guó)際專家熱議全球電信號(hào)環(huán)境惡化，亟需大型望遠(yuǎn)鏡，而中國(guó)尚無(wú)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(zhǎng)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(xiàng)目之初，質(zhì)疑聲不斷——可行性存疑、風(fēng)險(xiǎn)過高、耗時(shí)長(zhǎng)、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(tái)址 ：為尋找最優(yōu)臺(tái)址，他帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，在貴州大山中跋山涉水，險(xiǎn)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(jiān)：建設(shè)中，關(guān)鍵技術(shù)無(wú)先例可循，核心材料需自主攻關(guān)。南仁東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)辭，化作“南仁東星”，與這臺(tái)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(chǎng)踏勘

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

“中國(guó)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(gè)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(lái)20~30年都能保持世界一流地位。國(guó)外媒體評(píng)價(jià)其為 “中國(guó)遠(yuǎn)大科學(xué)雄心的象征”。

▲FAST俯視圖

慧眼識(shí)星：從調(diào)試到開放，成果斐然

天眼的“視力”并非與生俱來(lái)，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(tái)促動(dòng)器協(xié)同，“牽一發(fā)動(dòng)全身”。

• 技術(shù)突破：團(tuán)隊(duì)研發(fā)實(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)作，“眼珠”成功轉(zhuǎn)動(dòng)，開始跟蹤天體目標(biāo)。

▲FAST觀測(cè)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(guó)大型射電望遠(yuǎn)鏡坍塌后，中國(guó)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(cè)量基準(zhǔn)站的分布情況

未來(lái)可期：探索永無(wú)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(cè) 星際分子 ；

• 搜尋可能存在的星際通信信號(hào)。

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(shí)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(yàn)愛因斯坦相對(duì)論

▲多波束(“中國(guó)天眼”的瞳孔)安裝現(xiàn)場(chǎng)

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

結(jié)語(yǔ)

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

未來(lái)，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(guó)科學(xué)技術(shù)出版社

責(zé)任編輯：鄭洪煒 宗泳杉

出版時(shí)間：2023.11

微信號(hào)丨大美科學(xué)