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        中國青年網北京11月25日電(記者 李正穹 陳琛)浩瀚星空,廣袤蒼穹,自古以來寄托著人類的科學憧憬。

神舟十一號返回艙成功著陸后,航天員景海鵬、陳冬曾在太空中朗讀的一封特別的“家書”,引起了大家的關注。這封家書來自貴州平塘克度鎮第一小學的一位學生,信中寫道:

“親愛的航天員叔叔:我是貴州大山里的一個小學生,今年在我的家鄉建成了世界最大的‘天眼’射電望遠鏡,你們在太空能看到它嗎?我期待,未來有一天,我能自己在中國的空間站看到它。——王思倩。”

這封來自貴州大山深處的“家書”提到了一個詞——“天眼”。它也被人們形象地稱為“鍋”。當景海鵬、陳冬在地球之外為實現人類沖出地球、走向太空的夢想努力工作時,地球之上,這口99%中國制造的“鍋”正仰望星空,將人類目光延伸到宇宙邊緣、時間盡頭。

這口“鍋”,位于中國西南貴州省平塘縣大窩凼(dàng)洼地,全名500米口徑射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)。它的反射面面積有30個足球場大小,由4450塊反射面單元組成。

在終年常綠的重山中,這項凝聚中國天文人二十多年夢想的大工程,建造耗時僅5年半,擁有多項自主知識產權,更領先世界同類設備20年。

2016年9月25日,FAST正式落成啟用,成為目前世界上最大的單口徑射電望遠鏡。

(一)

起點,1993年,日本東京,國際無線電科學聯盟大會。

“希望在全球電波環境惡化到不可收拾之前,可以建造新一代的射電‘大望遠鏡’。”

在會上聽到這個想法,時任中國科學院北京天文臺副臺長、現中國科學院國家天文臺FAST工程總工程師兼首席科學家的南仁東只冒出一個念頭:

“別人都有自己的大設備,我們沒有,咱們也建一個吧!”

“大設備”,是指大口徑射電望遠鏡(簡稱“大射電”),也就是后來逐漸成型的FAST項目。

(二)

大射電,當代中國天文學家夢寐以求的尖端設備,在對更遙遠的宇宙空間、天體運動進行更精準探索時不可或缺。

然而,1993年的中國,僅在北京、上海等地建有40米、25米口徑射電望遠鏡。中國天文學家如果想使用大射電,只能去美國、歐洲,唯有那里才有當時全世界最先進的大口徑射電望遠鏡。

“天文學是孕育重大原創發現的前沿科學,也是推動科學進步和創新的戰略制高點。”習近平在致我國500米口徑球面射電望遠鏡落成啟用的賀信中說。

作為中國古代科技成就最輝煌的學科之一,天文學足以讓每個中國人驕傲。只是,這輝煌的時間屬性是“曾經”,它滯留在“中國古代”。

“現代天文學領域,中國已遠遠落后于世界”。在設備不足、不夠先進的條件下,這幾乎已成定論。

為了改變現狀,為了扭轉頹勢,為了彎道超車,FAST拔地而起,橫空出世。

(三)

建設FAST絕非易事,堪稱一場現代科研長征,而且從1994年持續到2016年,一走就是22載。

首先,便是選址難題。

1994年4月,幾個人影走進貴州的崇山峻嶺。

林深樹茂,人跡罕至,這里是世界上最大的喀斯特區之一。

所謂喀斯特地貌,就是石灰巖地區所出現的地表山峰奇特、洼地和落水洞眾多、地下多洞穴和地下河有大量巖溶泉出露的自然景觀。桂林山水甲天下,便是這一地貌的典型代表。

對于不遠萬里從北京來到貴州的這幾個人來說,貴州喀斯特地貌最可貴的不是秀麗風景,而是這里不僅與世隔絕,電磁干擾近乎零,而且地形條件穩定,巖石透水性極高。

這幾個人中的“帶頭大哥”,就是在給大射電找合適建設場所的南仁東。

中外科學家考察大窩凼時與當地住民在選址現場合影。資料圖

在發現貴州喀斯特地貌所特有的窩凼前,南仁東為了選址,抽了不知多少煙。那時,他最常做的,就是抽著煙在辦公室周圍找人聊,覺得說得好就記一下。直到有一次,有人向他提到云貴的喀斯特洼地。

南仁東迅速請遙感所出了三百多幅洼地的衛星遙感圖,黃黃綠綠的圖上顯示當地的窩凼。

于是便有了前面那一幕,幾個人影不辭勞苦徒步入深林的情景。

自此直到2005年的12年間,南仁東等大射電項目發起人對1000多個洼地進行比選,又實地走遍上百個窩凼,終于選定大窩凼洼地作為臺址。

據估算,以當時的道路條件,南仁東們每天最多走1到2個窩凼,晚上回到縣城,白天再跋涉過來。

(四)

選址確定只是第一步。

工程成本、難度過高的第二道難題,隨之而來。

大口徑意味著容納接收器的巨型饋源艙、數量龐大的反射面板、用于支撐設備的復雜框架……如何破解?

2011年3月5日,FAST正式開工建設。

于是,一項神乎其技的工程開始在貴州黔南州的深山中高速展開。

大窩凼舊貌

圈梁安裝過程

FAST索網安裝工程

大窩凼全景

反射面系統由支撐塔、索網結構和反射面面板等組成,索網結構可以隨著天體的移動變化,帶動索網上的4450個反射單元,在射電電源方向形成300米口徑瞬時拋物面,極大提升觀測效率;

4450個反射單元面板上均有孔洞,既減少風負載,又能提高透光率,對生態環境無公害,還大大降低了反射單元的自重;

輕型索支撐饋源艙的方案,則將饋源艙減重到30噸,遠遠低于阿雷西博望遠鏡的900噸,再加上并聯機器人的使用,實現了望遠鏡接收機的高精度指向跟蹤……

一項項創新技術的提出、實現和完成,是FAST對大口徑射電望遠鏡工程更上一層樓的突破。

而這也意味著,中國射電天文學界首次擁有世界排名第一的設備!

自此,中國將可以用自己的望遠鏡收聽來自太空深處的無線電波,接收137億光年以外的電磁信號;可以窺探星際之間互動的信息;可以觀測暗物質;可以測定黑洞質量;可以搜尋可能存在的星外文明……

突破同類設備的創新技術,除少部分是與國際合作外,FAST中國設計、中國制造的純度達到99%;與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比,FAST靈敏度提高約10倍;與美國阿雷西博305米望遠鏡相比,FAST綜合性能提高約10倍……數據只說明一件事:FAST預計對國際同類設備至少保持二十年以上的領先地位!

從無中生有,敢為天下先。

這就是貫穿FAST從立項到建成全過程的精神品質。

FAST的建成,將亙古以來深埋于中國人基因的宇宙夢再次喚醒。

終于,在探索宇宙極限的道路上,中國人也能喊出這句經典:我們的征途是星辰大海!