洞穿未來的“超級天眼”

　　500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）工程施工場面和滿天繁星相映生輝（2016年6月27日攝）。

　　新華社貴陽６月７日電 題：洞穿未來的“超級天眼”

　　新華社記者齊健

　　被譽為“天眼”的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施５００米口徑球面射電望遠鏡２０１６年９月２５日落成啟用。經(jīng)過８個多月的前期調(diào)試，近日啟動試觀測，進入邊觀測邊調(diào)試的關(guān)鍵階段。

　　國外可參考的大口徑望遠鏡，一般需要３年左右調(diào)試。“天眼”采用主動反射面板，控制參數(shù)更為復(fù)雜。中科院國家天文臺的工作團隊晝夜無休，為的是在最短時間內(nèi)完成調(diào)試，盡快發(fā)揮其科研能力。

　　古有十年磨一劍，今有二十年“鑄天眼”。“天眼”的研制和建設(shè)，飽含著中國人對探索宇宙新知的向往。它由中國天文學(xué)家于１９９４年提出構(gòu)想，經(jīng)過１３年預(yù)研究，２００７年７月立項，２０１１年３月開工，歷時５年半建設(shè)完成。關(guān)鍵技術(shù)無先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、核心技術(shù)遭遇封鎖……從預(yù)研到建成的２２年時間里，我國老中青三代科技工作者克服了不可想象的困難。

　　２０１０年８月，在“天眼”工程開工前夕，團隊接到哈爾濱工業(yè)大學(xué)傳來的消息，前期做的所有索網(wǎng)實驗全都失敗了。“國內(nèi)頂級的應(yīng)用于斜拉橋上的鋼索，標準強度是２００兆帕、抗２００萬次彎曲，用在‘天眼’實驗上都斷了。”饋源支撐系統(tǒng)總工程師孫才紅說，按設(shè)計要求，“天眼”需要強度為５００兆帕、抗２００萬次彎曲的鋼索，這意味著把材料工藝提高到國標水平的２．５倍。

　　當時負責索網(wǎng)疲勞問題的是剛到天文臺工作不久的博士生姜鵬，他立下“軍令狀”，扎根合作研究的公司一線，經(jīng)過一年半的艱苦技術(shù)攻關(guān)，完成了索網(wǎng)變位策略優(yōu)化及疲勞性能評估工作，降低了索網(wǎng)的變位應(yīng)力幅，最終生產(chǎn)出滿足要求的鋼索。

　　美國阿雷西博望遠鏡的饋源平臺重達１０００噸，幾乎等于用固定軌道把平臺架設(shè)在半空，這樣的設(shè)計有利于饋源的定位，卻縮小了觀測角度。

　　經(jīng)過密集的科研攻關(guān)，“天眼”最終創(chuàng)新性采取輕型索支撐饋源平臺方案，把饋源艙減重到３０噸，覆蓋天頂角是美國望遠鏡的兩倍，并通過并聯(lián)機器人二級調(diào)整，最終在降低建造成本的同時，實現(xiàn)毫米級高精度定位。

　　國家天文臺臺長嚴俊說，“天眼”項目由最初不到５人的研究小組發(fā)展到上百人團隊，凝聚了國內(nèi)１００多家參建單位的力量，在口徑、靈敏度、分辨率、巡星速度等關(guān)鍵指標上超越國外同類望遠鏡，實現(xiàn)了大科學(xué)工程由跟蹤模仿到集成創(chuàng)新的跨越。

　　此前，１００米口徑的德國波恩望遠鏡號稱“地面最大的機器”，３０５米口徑的美國阿雷西博望遠鏡被評為人類２０世紀１０大工程之首。面向２１世紀的中國“超級天眼”不僅更大而且更強，綜合性能提高約十倍。

　　據(jù)國家天文臺射電天文研究部首席科學(xué)家、“千人計劃”專家李菂透露，“天眼”的首批觀測目標鎖定在直徑１０萬光年的銀河系邊緣，那里已經(jīng)是普通射電望遠鏡無法企及的地方，而“天眼”將來要瞄準的是河外星系甚至宇宙邊緣。

　　射電望遠鏡誕生至今，人類發(fā)現(xiàn)約２５００顆脈沖星，它們?nèi)�部位于銀河系內(nèi)。“天眼”超群的靈敏度使它具備超強的發(fā)現(xiàn)力：發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量有望翻倍，發(fā)現(xiàn)氣體星系有望在過去的基礎(chǔ)上提高１０倍，有望發(fā)現(xiàn)新的星際分子……

　　嚴俊表示，“天眼”在獲得天體超精細結(jié)構(gòu)、搜索可能的星際通訊信號、測量近地天體軌道等方面都有優(yōu)勢，從脈沖星中遴選出脈沖信號穩(wěn)定的毫秒級脈沖星，將來有望應(yīng)用于導(dǎo)航。

　　宇宙從哪里來，又將到哪里去？二十世紀后半葉，射電天文學(xué)方興未艾，接連涌現(xiàn)類星體、脈沖星、星際分子和微波背景輻射四大天文發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)看上去高深而遙遠，卻在某些方面“洞悉”了未來。射電天文學(xué)家在研究中的副產(chǎn)品ＷＬＡＮ技術(shù)，成了今天每個人生活都離不開的ＷＩＦＩ技術(shù)的前身。

　　回溯原初宇宙，這是科學(xué)家們研制建造“天眼”的原動力，也是他們的終極目標。離原初最近，才可能離未來最近。從這個意義上說，洞穿未來的“超級天眼”是我國在科學(xué)前沿實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破、加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的利器，為更多人投身科學(xué)事業(yè)奠定了基礎(chǔ)。