作者:王卉 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/10/31 15:20:48
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FAST:追梦者的长征


从无到有,这是一个工程奇迹。

500米口径球面射电望远镜(FAST),位于贵州省黔南州平塘县克度镇,它拥有30个足球场大的接收面积,是国际上最大的单口径望远镜。

FAST所在的黔南州,曾留下红军长征的足迹。

“对长征精神的诠释有很多,我感触比较深的第一是有理想信念,第二有奉献精神,第三有忘我牺牲精神,这种精神在很多中国科学院人尤其在FAST人身上得到充分体现。”10月24日,纪念红军长征80周年“长征路上科苑人”活动走近FAST,中科院京区党委常务副书记马扬在接受《中国科学报》记者采访时如是表示。

天文学者的中国梦

1997年圣诞节和1998年元旦,在德国同事充分享受假日时光时,在德国做博士后合作研究的彭勃,在抓紧时间用德国的望远镜进行观测。比一个足球场还大的望远镜,按个键盘就能随心所欲归自己所用,彭勃舍不得睡觉,一天能用20小时,因为难得有这样的观测机会。

当时一个射电望远镜发展历史曲线表明,从有射电望远镜的1933年开始,到20世纪90年代中期,这些望远镜都是来自欧美,甚至包括印度这样的国家,在射电望远镜历史上,看不到中国人的身影。

“我希望有一天不用这么背井离乡地进行观测和研究,希望有一天能把中国留在望远镜发展历史曲线要素上。”彼时,在德国电视台采访到他时,彭勃这样表示。后来任FAST工程副经理的彭勃此时心中也充满希望,中国正在酝酿大项目FAST,全程参与其中的他刚刚为它命好名。

项目缘起于1993年的国际无线电联大会上,包括中国在内的10国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”的倡议。

1995年底,以北京天文台(现国家天文台)为主,联合国内20余所大学和研究所成立了射电“大望远镜”中国推进委员会,由研究员南仁东任主任。

“从复制到领先,必须敢为天下先,实现跨越。古有十年磨一剑,我们今天是用二十年的心血打造第一大望远镜。这些年来,形成自主创新的FAST设想,实现了很多不可能,今年竣工,终于成就了中国人的梦想。” 彭勃说。

锻炼和提升

2007年FAST工程正式立项。2011年正式开工。

此前1994年4月开始,FAST历经13年选址和预研究,天文学家赴贵州选择分析了400个洼地。选址最重要的指标,是需要远离喧闹的世界,以在相对宁静的环境搜集来自遥远宇宙的信息。

同时要求是喀斯特地质条件,以保障雨水向地下泄流,不在表面淤积而损坏望远镜。

这也意味着从工程预备期到开工建设期,建设者们面临的种种不便。

吃住生活条件很差,吃水,最初取自附近村庄的一个人畜公用的水塘,初来的人往往要经历一周的肠胃不适。简易的铁皮屋,一人打呼噜,其他人就休息不好,被子是湿呼呼的,生病感冒很不容易好。另外,还要忍受小咬、蚊虫等带来的不适。

远离都市还需耐得住寂寞,当时在现场施工的有些工人因为受不了这样的工作条件而央求FAST人有便车时带他们离开这里。项目建设参与者们大都不得不为工作而暂时无法顾及家庭,有年轻人不得不为此恋情告吹,很多时候工作起来 “白加黑”,“5加2”,好多节假日过节都在现场……这对很多人都是考验。

同时更有工作的考验,比如索网结构是FAST主动反射面的主要支撑结构,需用索编成一个巨大的网兜,索疲劳问题,是施工过程的很大一个挑战,当时这一工程的核心人物、FAST首席科学家兼总工程师南仁东非常重视,不断找人谈话,最终Fast工程反射面系统副总工程师姜鹏接受并带队完成了这一重任。

当时国内索构件产品拉伸几万次,十几万次就崩裂了,但按工程要求,索构件疲劳强度不得低于500兆帕,索拉伸需达到200万次,国内外均没有可借鉴的经验或资料作为参考。

做一根索需要近一个月时间,费电耗时,前后做了近百根索,才真正做成功,工程共需6670根索。

姜鹏尝试找了多家企业,经过不断沟通与努力,后来是国内一家索网企业解决了这一问题。

“现在经济不太景气,但这家企业产值不仅没有下滑,而且上升了。” FAST工程现场办公室主任、贵州分部党支部书记张蜀新接受《中国科学报》记者采访时说,“国家大科学工程对企业而言,由于我们的高要求,促进了企业的技术进步,而且还创造了效益。”

“做这种大科学工程特别能锻炼人,最高兴的事就是能突破一项关键技术。”Fast工程馈源支撑系统副总工潘高峰体会,虽然有很大压力,但能接触和学习到想象不到的很多知识,提升自己各方面能力。

21位子系统负责人中,党员占了15位。他们身先士卒,任劳任怨,发挥着模范带头作用。

万里长征完成第一步

“将改变天文学的研究能力,它会给中国的射电电文工作者创造一个非常好的突破机会。”对于FAST,国际SKA(平方公里阵列射电望远镜)组织总干事菲利浦•戴蒙德评价说,

“现在的脉冲星大概在2600个,我们期望能把发现的脉冲星增加一倍左右,在其中发现更致密的天体,验证爱因斯坦广义相对论及极端条件下的一些物理规律。从过去经验看,有些可能是诺奖级别的发现。”中国科学院国家天文台副台长郝晋新表示,宇宙基本是由氢和氦组成,对中性氢的观测是对整个宇宙研究非常重要的一个载体,FAST也是研究中性氢的一个利器。

“目前只是工程主体竣工,万里长征才完成第一步。” 郝晋新说,后面将面对更艰巨的任务。设定科学目标能不能做到,就要看能不能调试到设计的目标。

建设过程很困难,因为很多都是无先例可循,正在开始的调试工作也是无先例可循,因为这是全世界独一无二的全新结构。


 

 
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