原标题:中国制造的“天眼”领先世界
浩瀚星空,广袤苍穹,自古以来寄托着人类的科学憧憬。
神舟十一号返回舱成功着陆后,跟随航天员景海鹏、陈冬一同回到地球母亲怀抱的,还有50多万封特别的“家书”,2016年11月21日,其中一封来自贵州平塘克度镇第一小学学生的家书引起了大家的关注:
在终年常绿的重山中,这项凝聚中国天文人二十多年梦想的大工程,建造耗时仅5年半,拥有多项自主知识产权,更领先世界同类设备20年。
这封来自贵州大山深处的“家书”提到了一个词——“天眼”。它也被人们形象地称为“锅”。当景海鹏、陈冬在地球之外为实现人类冲出地球、走向太空的梦想努力工作时,地球之上,这口99%中国制造的“锅”正仰望星空,将人类目光延伸到宇宙边缘、时间尽头。
这口“锅”,位于中国西南贵州省平塘县大窝凼(dàng)洼地,全名500米口径射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)。它的反射面面积有30个足球场大小,由4450块反射面单元组成。
2016年9月25日,FAST正式落成启用,成为目前世界上最大的单口径射电望远镜。
起点,1993年,日本东京,国际无线电科学联盟大会。
“希望在全球电波环境恶化到不可收拾之前,可以建造新一代的射电‘大望远镜’。”
在会上听到这个想法,时任中国科学院北京天文台副台长、现中国科学院国家天文台FAST工程总工程师兼首席科学家的南仁东只冒出一个念头:
“大设备”,是指大口径射电望远镜(简称“大射电”),也就是后来逐渐成型的FAST项目。
大射电,当代中国天文学家梦寐以求的尖端设备,在对更遥远的宇宙空间、天体运动进行更精准探索时不可或缺。
然而,1993年的中国,仅在北京、上海等地建有40米、25米口径射电望远镜。中国天文学家如果想使用大射电,只能去美国、欧洲,唯有那里才有当时全世界最先进的大口径射电望远镜。
中外科学家考察大窝凼时与当地住民在选址现场合影
作为中国古代科技成就最辉煌的学科之一,天文学足以让每个中国人骄傲。只是,这辉煌的时间属性是“曾经”,它滞留在“中国古代”。
“现代天文学领域,中国已远远落后于世界”。在设备不足、不够先进的条件下,这几乎已成定论。
为了改变现状,为了扭转颓势,为了弯道超车,FAST拔地而起,横空出世。
建设FAST绝非易事,堪称一场现代科研长征,而且从1994年持续到2016年,一走就是22载。
首先,便是选址难题。
1994年4月,几个人影走进贵州的崇山峻岭。
林深树茂,人迹罕至,这里是世界上最大的喀斯特区之一。
所谓喀斯特地貌,就是石灰岩地区所出现的地表山峰奇特、洼地和落水洞众多、地下多洞穴和地下河有大量岩溶泉出露的自然景观。桂林山水甲天下,便是这一地貌的典型代表。
对于不远万里从北京来到贵州的这几个人来说,贵州喀斯特地貌最可贵的不是秀丽风景,而是这里不仅与世隔绝,电磁干扰近乎零,而且地形条件稳定,岩石透水性极高。
这几个人中的“带头大哥”,就是在给大射电找合适建设场所的南仁东。
在发现贵州喀斯特地貌所特有的窝凼前,南仁东为了选址,抽了不知多少烟。那时,他最常做的,就是抽着烟在办公室周围找人聊,觉得说得好就记一下。直到有一次,有人向他提到云贵的喀斯特洼地。
南仁东迅速请遥感所出了三百多幅洼地的卫星遥感图,黄黄绿绿的图上显示当地的窝凼。 于是便有了前面那一幕,几个人影不辞劳苦徒步入深林的情景。
自此直到2005年的12年间,南仁东等大射电项目发起人对1000多个洼地进行比选,又实地走遍上百个窝凼,终于选定大窝凼洼地作为台址。
据估算,以当时的道路条件,南仁东们每天最多走1到2个窝凼,晚上回到县城,白天再跋涉过来。
选址确定只是第一步。
工程成本、难度过高的第二道难题,随之而来。
大口径意味着容纳接收器的巨型馈源舱、数量庞大的反射面板、用于支撑设备的复杂框架……如何破解?
2011年3月5日,FAST正式开工建设。
于是,一项神乎其技的工程开始在贵州黔南州的深山中高速展开。
大窝凼旧貌
圈梁安装过程
FAST索网安装工程
大窝凼全景
敢为天下先。
这就是贯穿FAST从立项到建成全过程的精神品质。
一项项创新技术的提出、实现和完成,是FAST对大口径射电望远镜工程更上一层楼的突破。
而这也意味着, 中国射电天文学界首次拥有世界排名第一的设备!
自此,中国将可以用自己的望远镜收听来自太空深处的无线电波,接收137亿光年以外的电磁信号;可以窥探星际之间互动的信息;可以观测暗物质;可以测定黑洞质量;可以搜寻可能存在的星外文明……
突破同类设备的创新技术,除少部分是与国际合作外,FAST中国设计、中国制造的纯度达到99%;与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,FAST灵敏度提高约10倍;与美国阿雷西博305米望远镜相比,FAST综合性能提高约10倍……数据只说明一件事:FAST预计对国际同类设备至少保持二十年以上的领先地位!
从无中生有。
AST的建成,将亘古以来深埋于中国人基因的宇宙梦再次唤醒。
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