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望遠(yuǎn)鏡 觀天巨眼FAST：讓中國(guó)射電天文領(lǐng)先世界二十年

觀天巨眼FAST：讓中國(guó)射電天文領(lǐng)先世界二十年
它能看穿130多億光年的區(qū)域。作為世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，“中國(guó)天眼”大大拓展了人類視野，對(duì)促進(jìn)我國(guó)天文學(xué)現(xiàn)重大原創(chuàng)突破具有重要意義。
◎采訪人員 何星輝
實(shí)習(xí)生 周泓汛 張 華
緊閉的電動(dòng)門，擋住了去路，“正在觀測(cè)”的警示牌格外醒目。這是貴州平塘大窩凼——“中國(guó)天眼”所在地。
誰(shuí)能想到，20多年前，這里還是一個(gè)人跡罕至的地方。而今，大山環(huán)抱之下，一個(gè)“觀天巨眼”靜臥在大窩凼里，仰望蒼穹，以“一眼千年”的神技獨(dú)步世界。
“中國(guó)天眼”的學(xué)名是500米口徑射電望遠(yuǎn)鏡（FAST），其發(fā)射面積相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)那么大。如果在里面倒?jié)M礦泉水，全世界70億人平均每人可分4瓶。
作為目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，它將讓中國(guó)在射電天文領(lǐng)域領(lǐng)先世界20年。從跟跑到領(lǐng)跑，這背后，是中國(guó)不斷崛起的科技力量。
造“鍋”：歷時(shí)22年建成觀天巨眼
意大利天文學(xué)家伽利略首次發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，把宇宙拉近到人類面前。射電天文學(xué)則讓人認(rèn)識(shí)到另外一個(gè)全新的世界，一個(gè)不能由人的感官所感受的全新世界。
20世紀(jì)30年代，射電天文學(xué)興起。繼美國(guó)工程師央斯基發(fā)現(xiàn)了發(fā)射自銀河系中心的無(wú)線電波后，美國(guó)科學(xué)家格羅特·雷伯在自家后院架起專門的天線，用以探測(cè)來(lái)自天空的射電，被星際塵埃遮蔽的廣闊太空世界，第一次為人們所認(rèn)識(shí)。而后，類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射這四大天文發(fā)現(xiàn)，讓射電天文學(xué)迅速崛起。
不過，射電天文學(xué)與其他學(xué)科的重大不同之處，就在于它是以觀測(cè)為基礎(chǔ)的學(xué)科。觀測(cè)直接依賴于技術(shù)，射電望遠(yuǎn)鏡口徑越大，觀測(cè)的靈敏度就越高。
1993年，在日本東京召開的國(guó)際無(wú)線電科學(xué)聯(lián)盟大會(huì)上，與會(huì)科學(xué)家提出，要在全球電波環(huán)境惡化到不可收拾之前，建造新一代射電“大望遠(yuǎn)鏡”。時(shí)任中國(guó)科學(xué)院北京天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)的南仁東坐不住了，他向同事提出：“我們也建一個(gè)吧！”
南仁東所設(shè)想的，是一個(gè)500米口徑的超級(jí)射電望遠(yuǎn)鏡。但是，當(dāng)時(shí)世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡——阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，口徑也才305米。相比之下，當(dāng)時(shí)中國(guó)最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑不到30米，不管是技術(shù)還是設(shè)備都非常薄弱。
【 望遠(yuǎn)鏡|觀天巨眼FAST：讓中國(guó)射電天文領(lǐng)先世界二十年】在很多人看來(lái)，南仁東的想法簡(jiǎn)直是天方夜譚。但他并非一時(shí)頭腦發(fā)熱。多年來(lái)，在觀測(cè)上依賴外國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡窘境，讓他太想擁有屬于中國(guó)自己的超級(jí)望遠(yuǎn)鏡。
選址、論證、立項(xiàng)、建設(shè)，哪一步都不容易。
為了給“大望遠(yuǎn)鏡”安家，科學(xué)家們通過衛(wèi)星遙感把貴州喀斯特山區(qū)翻了個(gè)遍。南仁東從200多張遙感圖像里，挑選出所有接近圓形的洼地，然后悶著頭鉆進(jìn)貴州的大山里，最終將目標(biāo)鎖定在了貴州平塘的大窩凼里。從1994年啟動(dòng)選址，至此已經(jīng)過去了12年。
“中國(guó)天眼”的建設(shè)，是一個(gè)史無(wú)前例的超級(jí)大工程，涉及天文學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程和巖土工程等各個(gè)領(lǐng)域，每一個(gè)領(lǐng)域幾乎都是開創(chuàng)性的工作，國(guó)際上沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，南仁東帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)一步一個(gè)腳印，終究踏平坎坷成大道。
2016年9月25日，“中國(guó)天眼”建成。
堅(jiān)守：科研“鐵軍”托舉大國(guó)重器
2017年10月，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)對(duì)外公布，“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn)2顆新脈沖星，距離地球分別約4100光年和1.6萬(wàn)光年。
這是我國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)脈沖星，距“天眼之父”南仁東病逝不到1個(gè)月。南仁東真正走進(jìn)大家視野，是他去世前在央視那一次，他用孱弱沙啞的聲音緩緩說(shuō)出那一句：“FAST是全世界最先進(jìn)、靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，將探索宇宙百億光年的微弱信號(hào)。”
為了鑄就這口“大鍋”，南仁東耗盡了一生心血。最終，“中國(guó)天眼”開了“眼”，他卻永遠(yuǎn)閉上了雙眼。但是，他為中國(guó)射電天文學(xué)開啟了一個(gè)10年至20年的“黃金期”。
令人欣慰的是，無(wú)論是在調(diào)試期間，還是正式投入運(yùn)行，“中國(guó)天眼”的表現(xiàn)沒有讓人失望。
截至目前，“中國(guó)天眼”已發(fā)現(xiàn)脈沖星逾370顆，并在快速射電暴等研究領(lǐng)域取得系列重大突破，是當(dāng)之無(wú)愧的“世界第一”。
FAST中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬說(shuō)，“中國(guó)天眼”背后，是一支托舉起大國(guó)重器的科研“鐵軍”，面對(duì)惡劣的自然環(huán)境和零起步的科研項(xiàng)目，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)20多年如一日，默默堅(jiān)守，攻堅(jiān)克難。
2008年，潘高峰博士畢業(yè)后加入FAST團(tuán)隊(duì)，他說(shuō)，13年風(fēng)風(fēng)雨雨一路走來(lái)，經(jīng)常能遇到“山窮水盡疑無(wú)路”的絕境，也能享受到“柳暗花明又一村”的喜悅。現(xiàn)為FAST中心綜合管理部主任的潘高峰，先后完成FAST饋源支撐六塔選址、大跨度柔性六索并聯(lián)機(jī)器人研制建設(shè)、動(dòng)光纜研制等任務(wù)。

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