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明德讲堂M883报道:望远镜与中国天眼

  • 图文/张健
  • 创建时间: 2023-04-25
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        众所周知,中国天眼是世界上最大的天文观测设备——500米口径球面射电望远镜(FAST),是中国天文学和制造业领先世界的标志,更是无数科技工作者和工程技术人员创造的奇迹。2023年3月29日,明德讲堂特邀国家天文台研究员、现任FAST总工程师姜鹏先生做客思想系列讲座,为同学们讲述望远镜与中国天眼的故事,本次讲座由汪前进教授主持。

        “当中国天眼傲世苍穹,人们都说他创造了人间奇迹,殊不知从童年到暮年,他的一生,本身就是一部传奇。”讲座开场,汪老师首先向同学们介绍了下他所了解的南先生,作为“传承”与“情怀”,姜鹏研究员随即开始了自己的讲演。

(讲座主讲人姜鹏研究员)

        谈起射电望远镜和FAST的起源,姜鹏研究员首先从天文学发展史讲起,在古代,从人们通过观察太阳黑子、金星、月球的阴晴圆缺,发现天体并不“完美”,再到观察木星的卫星、发现土星有“耳朵”、银河并不是上帝洒的奶酪认识到地球并非唯一的“中心”,到了近现代,随着望远镜的出现、Karl Jansky和Reber的贡献,射电天文望远镜诞生,以光学为传统的天文学翻开新的一页。随着“太阳射电爆发”和中性氢原子21厘米射电辐射的发现,新兴的太阳射电天文学和射电频谱学逐步发展,更大、更灵敏的射电望远镜不断落地,与此同时,国内外科学家也提出了思考:难道百米就是极限了吗?如果不是,那么如何才能建造出更大的望远镜呢?“望远镜发展的历史就是追求灵敏度的历史,更大口径的望远镜意味着更强的信号探测能力,这也是制造FAST的初衷。”姜鹏研究员说道,由此,以南仁东先生为首的老一代科学家开始了中国天眼的探索建设之旅。

        中国天眼的搭建,主要面临寻找合适的“眼窝”场址、反射面艰难的“取舍”、馈源支撑的循序渐进等多个问题,摸着石头过河,一切都是未知与挑战,就像《进入空气稀薄地带》一样,用哈斯顿的话说就是“当你到达某一高度时,如果困难出现,就要战斗到底。如果你训练有素,你就会生还;若非如此,大自然将把你收为己有”。其中面对差点让FAST毁于一旦的索疲劳问题,天眼团队从零开始,进行超高疲劳性能钢索的研制,最终攻克FAST的核心技术,成功帮助项目渡过难关,此外,天眼团队凭借执着与热情,还实现了很多叹为观止的奇迹,如程序繁杂的工件管理、匪夷所思的精度控制、不可思议的人工挖孔桩,这些奇迹的背后凝结的是数几千名一线工人的辛勤汗水和无数科学家的无尽付出。最终历时五年半后,工程建设项目按时落成,然而, 这远远不是结束。伴随FAST落地,融合了天文、力学、机械、测绘、计算机、电子学、结构工程等交叉学科、包含如何解决反射面的安全问题、如何推动繁杂的系统功能性整合、如何完成技术指标的实现的多重科研问题又摆在了天眼团队面前,责任就是别无选择,熬不完的夜,爆不完的肝,和时间赛跑,最终仅用时十五个月,天眼就实现了近乎完美的调试工作总结,要知道国际上传统大型望远镜的调试周期都不少于四年。

(讲座主持人汪前进教授)

        随着科学家对天眼的应用,一系列辉煌的“科学成果”也随之而来,以“快速射电暴”、“谱线观测”、脉冲星研究等为代表的“多出成果、出好成果”阶段的来临向世人证明了中国天眼FAST已经毫无争议地实现了世界上最灵敏的射电望远镜。运行短短几年,通过FAST,科学家已经发现超过700颗脉冲星,是同一时期所有其它望远镜发现总数的4倍以上,此外,5篇《自然》、1篇《科学》、2篇《自然•天文》、 2篇中国科协百篇优秀科技论文、3篇美国天文学会亮点研究、2020年自然和科学十大突破和发现、2021年中国十大科学进展……都证明了为天眼工程坚持二十多年的无数科学工作者和劳动工人的付出和努力的意义。未来它还会带给我们什么惊喜?姜鹏研究员说,也许可以对月球进行成像,也或许能成功探测到顶部电离层数据、论证脉冲 星与黑洞的双星系统甚至是取得诺贝尔奖级别的成就,但所谓“功成不必在我,功成必定有我”,这份为家国天下和梦想热爱的“传承”将会一直努力下去。

        “如果再回到20多年前会有怎样的想法?”、“如果是南先生,他肯定会说原来这是如此复杂的一个创新工程!”、“前期南老师总让大家创新,后期则让大家别再创新”、“南老师那么执着坚定的人,有时候也会因为一些原因而不得不向现实妥协”、“为了省钱和节约时间,南先生有病不治,最终是肺癌晚期,他说过做不成,宁愿死”、“不能跟踪就不能叫FAST!”的拼命下,成功实现FAST的跟踪功能时,自己珍藏很久的南先生的聊天记录“谢谢大家。老南”……姜鹏研究员讲起自己来天眼的缘由与同南先生的工作经历时,不禁打动了在场的每一位听众,“现实是光靠热爱和梦想,在长期艰苦的工作中最多也只能坚持几年”、“等到热情被生活磨平,‘情怀’就成了我们坚持下去的理由”、“20年,是‘情怀’让我们想起了曾经的付出,让我们想起了曾经的迷茫情怀,让我们想起一位老先生”、“而天眼团队每个人的故事的起点则是将‘我们要做一台好用的望远镜!’当做自己不能忘记的初心,将‘希望后来者们用好这个设备’当做自己未来美好的愿景,将‘我们也终将是过去时’当做自己必须接受的现实,将‘希望不会被忘记’当做自己唯一的奢求。”

(现场互动的国科大同学)

        最后,姜鹏研究员和同学们就“天眼在国际战略中的重要作用”、“FAST数据分析、转移、复制”等问题进行了互动交流。未来已来,FAST之后将何去何从?姜鹏研究员总结道“宇宙中最不可理解的就是宇宙居然可以被理解的!”,诚如南仁东先生所言“人类之所以能够脱颖而出,就是因为有一种对未知探索的精神”、“不要问国家给了你什么,要问自己为国家做了什么!不忘初心,坚守科学理想,脚踏实地,守望星辰大海,相信透过本次姜鹏研究员的讲演,天眼团队的“情怀”将深深铭刻在同学们心中,“强国一代有我在”的愿景也会在新一代青年的实践中努力实现,最后讲座在阵阵掌声中落下帷幕。

(讲座结束后同学们请姜鹏研究员签名留念)

主讲人介绍:

姜鹏,国家天文台研究员,目前担任FAST总工程师兼常务副主任。曾获得中国青年科技奖、国家杰青、腾讯科学探索奖、万人计划青年拔尖人才、北京市科技进步一等奖、土木工程詹天佑奖、贵州省科技进步一等奖、北京青年五四奖章等。