7月的贵州平塘大窝凼,巨大的银色反射面在烈日下熠熠生辉。对于“中国天眼”FAST工程团队来说,这只是又一个在深山坚守的普通日子。几天后,“中国天眼”FAST总工程师、中国科学院国家天文台副台长姜鹏回到北京,登上人民大会堂领奖台,接过国家科技进步奖一等奖奖状。
“我很幸运,遇上了这样一项能让我沉浸其中的传奇工程。”接受《中国科学报》采访时,姜鹏说道,“首先要向人民科学家南仁东先生致以最崇高的敬意,他是这个项目的造梦者。从1994年提出构想至今,历经32年、几代科研工作者接续奋斗,终让大国重器的梦想成真。向团队每一位成员致敬,我们都是圆梦人!”
中国天眼全景。国家天文台供图
满足对“传奇工程”的期待
1993年,南仁东提出建造500米口径射电望远镜的构想。尽管当时中国最大望远镜口径不足30米,该计划被外界视为“痴人说梦”,但他坚信这是中国天文界赶超世界的绝佳机会。2008年,63岁的南仁东作为首席科学家兼总工程师,正式开启了FAST项目的建设征程。
“这台望远镜几乎满足了我对传奇工程所有期待。”回忆起与FAST结缘的时刻,姜鹏依然记忆犹新。
2009年博士毕业时,姜鹏偶然看到FAST项目的招聘信息,感到这是一个充满魔幻色彩的构想:利用贵州喀斯特洼地建造500米口径的索网支撑可变形的主动反射面,采用柔刚耦合多级并联轻型索驱动机构实现接收机的高精度定位。
就这样,带着“不可思议”的直觉与好奇,他一头扎进深山,踏上追星之路。
彼时,FAST核心设备正紧张推进,南仁东将索网工程的重任交给了初出茅庐的姜鹏。
FAST的“视网膜”由6670根钢索编织而成,2010年,团队遭遇近乎灾难性的技术风险。因望远镜需频繁变形,钢索要承受高达500MPa的疲劳应力,是传统标准2.5倍以上。在南仁东先生的关心支持下,姜鹏带领团队历时两年、经历近百次失败,终于研制出超高耐疲劳钢索,为望远镜按时落成起到了决定性作用。
南仁东坐卧难安,天天在现场与技术人员沟通。姜鹏回忆:“他几乎每天找我讨论,担心‘项目要完蛋了怎么办’。”
黎明前最黑暗的时间
2016年9月FAST落成。2017年初,国家天文台FAST经理部委任姜鹏担任调试核心组组长,全面主持望远镜调试工作。姜鹏去南仁东家,病重的南仁东嘱托道:“以后这台望远镜就拜托给你们了。”
FAST不仅要求“大”,更要求“准”。“对FAST的调试绝非简单地测试设备,牵一发而动全身,稍有闪失就可能功亏一篑。”姜鹏介绍。对于整个团队而言,调试好比黎明前最黑暗的时间。
在建设向调试的艰难过度阶段,姜鹏做出一个重要决定,让时任调试组控制组组长孙京海推倒重建控制系统,最终使量身定制的系统在正式测试中所有指标一次通过。
更惊险的一幕发生在馈源舱调试期间。30吨重的馈源舱悬吊在140米高空,要在200多米尺度内实现毫米级精准定位。稍有闪失,整个望远镜将毁于一旦。
在这命悬一线的关头,姜鹏和孙京海扛下风险,签下启动现场测试的责任状。当馈源舱稳稳完成测试,在场所有人都松了一口气。如今,再回忆起这个惊心动魄的瞬间,姜鹏感叹:“像是把脑袋别在裤腰带上在干活。”
2017年夏,南仁东病情恶化,在得知FAST实现跟踪功能时,他给姜鹏发去祝贺信息,这也是他留下的最后一条留言。
2018年,出于对青年人才的充分信任,中国科学院国家天文台果断让不到40岁的姜鹏接棒南仁东,挑起了FAST总工程师的大梁。
2019年春节期间,时任测量组长于东俊接到紧急工作任务,他不放心家里怀有身孕的妻子,只能把她接到现场和大家一起加班,反复修改算法、验证数据,才把精度提上来。时至今日,每当想到这件事,姜鹏都心生歉意,觉得自己当时要求可能太苛刻了。
靠着这种默契与拼劲,他们仅用两年便完成了传统望远镜通常需要四年以上的复杂调试任务。
团队部分成员曾经在现场合影。受访者供图
全年无休的日夜坚守
望远镜全年24小时运行,团队面临的运行工作压力很大。早在2019年4月FAST通过工艺验收时,望远镜便在极其简陋的条件下开启了试运行。姜鹏回忆,那时条件十分原始,“科学家想观测什么,就通过手机传个电子表格或文本文件过来,我们再想办法手动录入系统开始测试”。
2020年初,FAST刚通过国家验收便遭遇新冠疫情。姜鹏逆行赶赴现场建立封闭管理,却面临无人申请观测的窘境。从大年初二起,他主动出击给国内射电天文领域的专家们挨个打电话,发现大家不是不想用,而是不知道如何申请。
这使他意识到,一台性能卓越的望远镜离一台好用的望远镜,还有一段路要走。还来不及收起疲惫,团队又开始紧急搭建线上服务平台,实现观测全流程线上化。首年观测申请便突破1万机时,远超其承载能力。
如今,FAST已经形成一支稳定的高水平科研与运维队伍。
为防范核心部件过度依赖进口的风险,姜鹏又大力推动国产化。经过数年的努力,小流量齿轮泵、馈源舱钢丝绳、高精度微波定位技术等关键部件陆续实现了全国产化,不仅带动了相关产业技术革新,部分工艺还反哺了国家重大型号工程。
如今,在中国科学院专项支持下,团队正攻坚高端探测器的国产化,期待在2027至2028年实现这些技术的全面应用,这将彻底解决我国在该领域长期受制于人的局面。
逆水行舟,不进则退
为落实“早出成果、多出成果、出好成果、出大成果”的要求,在中国科学院支持下,FAST科技委员会成立。经过广泛论证,该委员会确立了脉冲星、中性氢等研究方向。
在运行机制上,FAST实行双轨并行。其中,50%左右的观测时间由科技委员会牵头,凝练出银道面巡天、快速射电暴等7大核心优先项目。剩余50%左右面向全球开放,由时间分配委员会严格评审。“科技委主任先后由国家天文台武向平院士和新疆天文台台长王娜担任,时间分配委员会主任由南京大学教授邱科平担任,在他们的主持下,科技委和时间分配委员会始终秉持公正,顶住压力平衡海量需求,为大家用好观测时间、产出重大成果作出了重要贡献。”姜鹏介绍说。
凭借卓越的性能,截至2026年7月,FAST已经发现超1280颗脉冲星,超过同一时期国际所有望远镜发现的脉冲星总数,在快速射电暴、脉冲星物理、中性氢星系、纳赫兹引力波等领域产出一批引领世界的科学成果。
逆水行舟,不进则退。面对国际大科学计划日趋激烈的竞争,为了始终站在射电波段视野的最前沿,姜鹏带领团队提出混合口径阵列设想,即在FAST周边30公里范围内建设由数十台40米口径天线组成的大型干涉阵列。近年来,FAST团队开展了相关试验样机的研制工作,为推进国家层面立项做好一切技术准备。
“我们目光之所及是星辰大海,但我们走过的每一步路都是脚踏实地。”姜鹏表示,这次获得国家科技奖是对团队过去工作的肯定,未来还有许多事情等待团队去努力实现。
姜鹏手捧国家科技进步奖一等奖奖状。受访者供图
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