中國“天眼”領先世界20年 可探索地外文明宇宙起源

記者爬1500級臺階拍攝的“FAST”。

“FAST”總工藝師王啟明。(受訪者提供)

　　7月3日，直徑500米的球面射電望遠鏡“FAST”在貴州架設完成，它是目前世界上最大的單口徑射電望遠鏡，同時也是我國迄今為止最大的天文工程。

　　如今，位于黔南的這口“大鍋”儼然成為全世界關注的熱點，它甚至成了改變中國天文史的標志物。

　　“FAST”是如何建成的？它究竟有多牛？又將為中國的天文科考帶來哪些深遠影響？昨日，廣州日報記者專訪了中國科學院國家天文臺“FAST”項目總工藝師王啟明。王啟明表示，這臺巨型射電望遠鏡創(chuàng)造了很多奇跡，體現了我國日臻進步的自主創(chuàng)新能力，未來也將推動我國在天線制造技術、微波電子技術、并聯(lián)機器人、大跨度結構、公里范圍高精度動態(tài)測量等高新技術的發(fā)展。

　　“太累了，我10點半才回到住處。”今年55歲的王啟明顯得很疲憊，嗓子有些沙啞。“FAST”建成后，他一直在協(xié)調后期調試工作，一天要開好幾場會。

　　按計劃，這口“大鍋”要調試兩個月，到9月底才投入使用。王啟明從2000年就參與了這個項目，至今已有16年，他把一生中最美好的青春年華都獻給了“FAST”。

　　“當年這個項目啟動時，我還是年輕小伙子呢，現在我兩鬢都有白頭發(fā)了”理工科出身的王啟明是個性格爽朗的人，但說起FAST，王啟明還是感慨萬千，他把這個項目比喻成一個慢慢長大的孩子。

　　為“FAST”選“家”風餐露宿

　　為什么要建這么一口“大鍋”？王啟明解釋，這就像用“鍋蓋天線”收看衛(wèi)星電視一樣，鍋蓋的口徑越大，電視畫面就也越清晰。對于射電望遠鏡來說，口徑越大，看得越遠。全世界的射電天文學家都追求建造更大口徑的望遠鏡，以提高靈敏度。此前，世界上口徑最大的射電望遠鏡是美國阿雷西博射電望遠鏡，口徑300米。

　　近40年來，涉及天文學的10項諾獎獲獎成果中，6項是通過射電天文手段取得的。射電天文學，已經成為孕育重大天文發(fā)現的搖籃。

　　王啟明說，1994年4月，中科院國家天文臺就開始了選址工作。大口徑射電望遠鏡的選址，地貌要最接近天線鍋的形狀，這樣方便建造，工程量小，不用開山炸石，同時附近5至10公里范圍內不能有電磁波信號發(fā)射。

　　為了給這口“大鍋”安家，團隊成員幾乎把貴州的喀斯特地貌區(qū)“挖”了個遍，同時有兩路人馬獨立搜尋，初步確定了300多個候選洼坑。然后又通過計算機模擬工程填挖量，從中選出30多個實地考察，最后才選中了不大不小、深度合適、形狀很圓、適于施工建設的“大窩凼”，“大窩凼”的喀斯特地質條件可以保障雨水向地下泄流，不在表面淤積而損壞望遠鏡。

　　王啟明回憶說：“當時在戶外工作，風餐露宿，渴了就喝一口溪水，餓了，就吃幾口隨身帶的干糧，冬天饅頭硬得像石頭，牙都崩掉了一個。有時候，一個星期都不能下山。”

　　22年建起世界最?！疤煅邸?/strong>

　　起初，因為資金嚴重短缺，有人建議說口徑能不能減小一點，400米算了。但最終，科研團隊還是頂住了壓力，堅持不縮小口徑。2007年7月10日，FAST項目正式立項，王啟明記得，那一天，他流下了激動的淚水。

　　從此，王啟明過上了北京、貴州“兩點一線”的日子。挖臺址，治理邊坡，用了9個月；安裝圈梁，用了17個月。

　　2014年7月17日，團隊開始為FAST制造和安裝索網，是FAST工程的一大技術難點；這是世界上跨度最大、精度最高的索網結構，也是世界上第一個采用變位工作方式的索網體系，6670根主索和2225根下拉索完整地拼出了“天眼”的索網，很快索驅動工程相繼完工。索網建成，反射面安裝工程隨之開始。反射面是FAST望遠鏡的重要組成部分，共有4450塊的反射面板單元。2016年7月3日，當最后一塊反射面板安裝好時，王啟明懸了16年的心終于放下了。

　　“100多人奮戰(zhàn)了20多年了，有些都已經不在了，我們的團隊，老的有‘40后’，年輕的是‘90后’?！闭f起這些，王啟明有些哽咽，其實項目的每一步進展，都冒著風險，比如牽引“大鍋”的索網，材料是含碳元素85%的高碳鋼，它具備高彈性、抗拉伸、抗疲勞的特征，材料的一些要素，是國家標準的2.5倍。

　　“這種材料在國內沒人能生產出來?！睘榱斯タ诉@種鋼索技術，王啟明和團隊一共用了兩年時間，先后找了國內頂級的鋼索廠和幾所高校，才把鋼索問題解決。

　　為火星探測奠定基礎

　　王啟明介紹，FAST的兩大科學目標是巡視宇宙中的中性氫和觀測脈沖星，前者可研究宇宙大尺度物理學，以探索宇宙起源和演化，后者可研究極端狀態(tài)下的物質結構與物理規(guī)律。

　　由于靈敏度提高，FAST能看到更遠、更暗弱的天體，通過探測星際分子、搜索可能的星際通信訊號，尋找地外文明的概率將提升5至10倍。去年曾引起轟動的引力波，就是科學家利用阿雷西博射電望遠鏡發(fā)現的，并獲得了諾貝爾物理學獎。中國500米直徑大射電望遠鏡將為自然科學，尤其是物理學和天文學領域的研究提供一個全新平臺。此外，FAST也將為我國火星探測等深空研究奠定重要基礎。

　　據悉，美國阿雷西博望遠鏡50多年一直無人超越，但如今FAST跟它相比，綜合性能提高了約10倍。

　　FAST靈敏度究竟有多高？王啟明打了個比方：“假設你在月球上打電話，FAST可以探測到你的信號?！?/p>

　　王啟明告訴廣州日報記者，這次FAST所使用的材料和工藝，基本上都是中國產的，充分體現了中國的自主創(chuàng)新能力?！白隽诉@么一件有意義的事件，感覺這輩子也算沒白活。從目前看在世界上還是比較牛的。下一步，需要我們的科學家把它投入使用了?！?/p>

　　王啟明說，外國科學家參觀后也感到很震撼?！八麄兌己芷诖覀冞@個全世界最先進的天文設備能成為人類觀測外太空的利器，有新的科研成果出來?！?/p>

　　而中國科學院國家天文臺副臺長鄭曉年也表示，作為世界最大的單口徑望遠鏡，FAST將在未來20~30年保持世界一流設備的地位。

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