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仰望星空!今天,“中国天眼”五岁了!

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春雨催醒期待的嫩绿
夏露折射万物的欢歌
秋风编织七色锦缎
冬日下生命乐章延续着它的优雅
大窝凼时刻让我们发现
给我们惊喜

这段如诗一般优美的话语,是“天眼之父”南仁东在一次采访中脱口而出的。因为胃癌手术导致声带受损,说这句话时,他的声音缓慢而沙哑,饱含着对FAST的情意与祝福。

如今,南老已化作天上的一颗星,而他一手“培育”的FAST,经历了5个春夏秋冬,正不断带给世界惊喜与发现。

今天,9月25日,被称作“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)五岁了。截止目前,这个世界上最大也是最灵敏度的单口径射电望远镜已新发现超过300颗脉冲星。

脉冲星,是宇宙中最精确的时钟。把握脉冲星,有利于建立“宇宙导航系统”,帮助人类在未来实现星际旅行的梦想。

五年来,FAST不停转动它的“视网膜”(主动反射面)和“瞳孔”(馈源舱),观天探星,最远可看到130多亿光年的区域。

五年来,FAST所发现的脉冲星是同一时期国际上所有其它望远镜发现数量总和的3倍,为人类的星际旅行提供了更多可能。

五年来,FAST让中国的深空通讯速率提高100倍。同时,它还可以观测太阳活动提供“空间天气预报”。

五年来,FAST让中国在漂移扫描巡天、中性氢星系巡天、银河系偏振巡天、脉冲星测时、快速射电暴观测等等领域傲视群雄,是当之无愧的国之重器。

新华社资料图

回望FAST,中国科学家一步步把不可能变为可能。

早在1993年,在一次国际无线电大会上,包括中国在内的多个国家提出倡议,希望在地球电磁波环境被破坏之前,建造出超大口径的射电望远镜。

当时世界上最大的射电望远镜美国阿雷西博望远镜的直径是305米,而以南仁东为代表的科学家却提出要在中国建成500米口径的射电望远镜。对于当时连汽车发动机都要依靠国外进口的中国来讲,这个想法大胆得不可思议。

美国阿雷西博望远镜  于2020年11月30日晚间至12月1日凌晨之间坍塌

把不可能变为可能的第一步,是要找到能安放这口“大锅”的最佳位置。

从1994年到2006年,在这12年间,南仁东带领团队穿梭于茫茫大山之间,仔细查勘了300多个候选地点,只为找出最佳的台址。

“对地形地貌,工程地质,水文地质都做了多学科的探讨。我们选到了一个地球上独一无二的最适合建设FAST的台址。”

这个地球上独一无二的台址,就在贵州平塘县克度镇大窝凼。

在这里,南仁东和团队开始了全新的探索。关键技术无先例可循、关键材料需要从头研制。

作为世界首创,FAST的主动反射面可以改变形状,从而对天文信号进行收集和观测。要实现这个设计,要求钢索像弹簧一样有一定伸缩性,疲劳强度是现有标准的两倍多,国际上未有先例;还要求每根钢索的加工精度要达到1毫米,把传统标准提升了一个数量级。

在对钢索进行200万次的疲劳实验后,科学家们最终成功解决了这个关键问题。如今,这些技术已被应用于大型体育场馆,以及港珠澳大桥等的建设当中。

此外,FAST的馈源舱,也是一个大胆的突破性设计。大多数传统射电望远镜的“瞳孔”位置是固定的,或仅可以微调。而FAST采用全新的轻型索驱动控制系统,可以自如改变角度和位置,更有效地收集、跟踪、监测更丰富的宇宙电磁波。

4450块反射单元、6670根钢索、上万个关节轴承,团队在几十米高空一块块、一根根、一个个拼装完成,容错率为零。

终于,2016年9月25日,FAST主体结构落成。从选址到落成,一共花了22年的时间。

“中国天眼”进入调试阶段。由于巨型望远镜调试涉及天文、测量、控制、电子学、机械、结构等众多学科,国际上传统大射电望远镜的调试周期很少低于4年。

但一年之后,2017年的10月,FAST便首次新发现了脉冲星,接收到了来自光年以外的信号。

而就在FAST取得这一重大进展的一个月前,南仁东因病情恶化、离开了人世,享年七十二岁。

2018年10月15日,中科院国家天文台宣布有一个小行星被命名“南仁东星”。

目前,FAST已经提前完成功能性调试。灵敏度水平是世界第二大望远镜的2.5倍。此外,19波束也已经完成安装,可将望远镜视场扩大至原来的19倍,大幅提升望远镜的巡天效率。

今年3月,FAST正式向全世界开放,向全球的科学家征集观测申请。

FAST,必将承载着全人类的梦想,让广袤无垠的太空更加“触手可及”。

“人类之所以脱颖而出,从低等的生命演化成现在这样,出现了文明,就是因为他有一种对未知探索的精神。期待后来者们尽快地完成望远镜的调试及试运行,试观测。希望他们有勇气,有运气能够做出巨大的天文成就,用我们的成就回馈国家,回馈人民,回馈射电天文界。感官安宁,万籁无声。美丽的宇宙太空,以它的神秘和绚丽,召唤我们踏过平庸,进入到无垠的广袤。”

南老的话,激励一代又一代后来者,向着星辰大海进发。

记者

余跃 余苏阳

编辑

余苏阳 谭笑

责编

李佳

编审

李铁流

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