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鄭州大學(xué) 世界最大！為了一口“鍋”，他扎根深山20余年，解決世界難題！

【 鄭州大學(xué)|世界最大！為了一口“鍋”，他扎根深山20余年，解決世界難題！】2021年3月31日零點(diǎn)，“中國(guó)天眼”（FAST）正式向全世界天文學(xué)家發(fā)出邀約，征集觀測(cè)申請(qǐng)。這個(gè)世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，自啟動(dòng)運(yùn)行以來取得了遠(yuǎn)超預(yù)期的科學(xué)成果。如今，它即將走向世界，為全球的天文研究帶來更多驚喜。作為這項(xiàng)工程的總工程師，畢業(yè)于鄭州大學(xué)的姜鵬心中充滿了欣慰。在他看來，這樣的成績(jī)也算是對(duì)自己的老師南仁東有了一點(diǎn)交代。
鄭州大學(xué) 世界最大！為了一口“鍋”，他扎根深山20余年，解決世界難題！
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姜鵬，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、博士生導(dǎo)師，2002年本科畢業(yè)于鄭州大學(xué)水利水電工程專業(yè)，2005年碩士研究生畢業(yè)于鄭州大學(xué)水工結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)樯潆娞煳募夹g(shù)與方法。目前擔(dān)任“中國(guó)天眼”500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）總工程師，全面負(fù)責(zé)FAST望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行和維護(hù)的相關(guān)技術(shù)工作，是長(zhǎng)期工作在該工程一線的青年代表，為推動(dòng)FAST通過國(guó)家驗(yàn)收做出重要貢獻(xiàn)。曾獲得中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、廣西技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)鋼協(xié)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)、北京青年五四獎(jiǎng)?wù)隆⒅袊?guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)录w、中科院關(guān)鍵技術(shù)人才等榮譽(yù)。作為負(fù)責(zé)人主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目8項(xiàng)；目前已發(fā)表論文50余篇，其中SCI或EI收錄49篇；獲得授權(quán)專利20多項(xiàng)，其中發(fā)明專利17項(xiàng)；組織出版FAST調(diào)試運(yùn)行期間的相關(guān)成果專刊2部，分別為《中國(guó)科學(xué)》和《Research in Astronomy and Astrophysics》。
在貴州省黔南州平塘縣的群山深處，有一片叫“大窩凼”的天然洼地。從前這里叫“綠水村”，村里人居住在不通電的封閉世界里，打破這種狀況的是一個(gè)名叫南仁東的天文研究員。他和同事們走進(jìn)這片深山，打算在這里建造一個(gè)“大”望遠(yuǎn)鏡，它的全名是“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five hundred meter Aperture Sphericalradio Telescope），簡(jiǎn)稱FAST。同時(shí)，它還有另一個(gè)名字——“中國(guó)天眼”。
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FAST項(xiàng)目正式啟動(dòng)于2011年3月。五年間，這片山坳從一塊磚、一片瓦、一根拉索開始，慢慢建起了世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。姜鵬便是這段歷程的親歷者之一。
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2005年，姜鵬告別了相伴7年的鄭州大學(xué)，進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所繼續(xù)深造，4年后他取得了工學(xué)博士學(xué)位。結(jié)構(gòu)工程師出身的他，在參與“中國(guó)天眼”項(xiàng)目之前，可以說是對(duì)天文一竅不通。之所以會(huì)下定決心走進(jìn)貴州深山，主要是因?yàn)椤昂闷孢@個(gè)東西它到底能不能實(shí)現(xiàn)”。在南仁東先生的感召之下，姜鵬加入項(xiàng)目成為了南老的學(xué)生，也完成了從工程師到“半個(gè)天文學(xué)家”的轉(zhuǎn)變。
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南仁東先生工作現(xiàn)場(chǎng)留影
FAST的口徑有500米，對(duì)于大多數(shù)人來說，500米不過是心里的一個(gè)數(shù)字，很難真正體驗(yàn)它的尺寸。打個(gè)比方，如果把FAST想成一口裝滿礦泉水的鍋，那么全世界70億人每人可以分到四瓶，夠喝一整天。500米直徑的索網(wǎng)，還要能變形，這種規(guī)模的望遠(yuǎn)鏡在世界上從來沒有人做過。
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“前無古人”的工程自然也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，正當(dāng)姜鵬和團(tuán)隊(duì)如火如荼地進(jìn)行臺(tái)址開挖時(shí)，一個(gè)差點(diǎn)讓FAST毀于一旦的技術(shù)問題出現(xiàn)了——“索疲勞”問題。望遠(yuǎn)鏡對(duì)疲勞系統(tǒng)要求極高，要求鋼索能承受500兆帕應(yīng)力，相當(dāng)于傳統(tǒng)規(guī)范的兩倍還要多。姜鵬和同事們?cè)谑忻嫔腺I了十幾根鋼索進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，結(jié)果都不能滿足使用要求，整個(gè)團(tuán)隊(duì)都因此承受著巨大的壓力。此后的兩年中，他們進(jìn)行了一次大規(guī)模的鋼索疲勞性能實(shí)驗(yàn)研究——可能也是建國(guó)以來、能查到資料范圍內(nèi)最大規(guī)模的一次索疲勞實(shí)驗(yàn)，最終解決掉了這項(xiàng)FAST建設(shè)過程中最嚴(yán)重的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
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像這樣的難題還有很多：望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)對(duì)精度控制要求極高，500米的跨度上幾個(gè)毫米的的誤差都會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全和天線效率；施工場(chǎng)地限制極大，大型設(shè)備無法入場(chǎng)，所有的洞都要靠人挖；6670根鋼索、4450塊反射面單元、2225根下拉索，裝錯(cuò)哪一個(gè)都不行……“這是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的索網(wǎng)工程。“姜鵬說。

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