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面對面|中國天眼:從追趕到領先,專訪“中國天眼”建造及科研團隊

時間:2023-08-28   訪問量:965   來源:http://www.chinanews.com.cn/gn/2023/08-28/10068351.shtml

  自中國天眼進入到成果爆發(fā)期后,人們不自覺地在中國天眼的新發(fā)現(xiàn)前加上了“又”字。8月18日,中國天文學家利用中國天眼發(fā)現(xiàn)脈沖星輻射新形態(tài),矮脈沖輻射的研究成果在線發(fā)表于《自然·天文》雜志。本周,《面對面》專訪“中國天眼”建造及科研團隊。

  6月29日,中國脈沖星測時陣列研究團隊在《天文與天體物理研究》雜志上發(fā)表了探測到納赫茲引力波存在關鍵性證據(jù)的文章,被認為是人類在探尋納赫茲引力波的道路上取得的突破性進展。

  李柯伽,中國脈沖星測時陣列研究團隊、簡稱CPTA的發(fā)起人之一。

  6月29日,在世界范圍內(nèi),來自美國、澳大利亞、印度的脈沖星測時陣列研究團隊,也在同一天發(fā)表了相同內(nèi)容的論文。

  記者:我們現(xiàn)在通過新聞知道這叫納赫茲引力波,但是很多人覺得離我太遠了,你們這些人打破頭地往前去看、去收集、去分析,你們到底想要什么?

  李柯伽:首先納赫茲引力波有什么用?我不知道,我也不知道怎么樣告訴一般人納赫茲引力波非常有意思。但是天文學的研究告訴我們的事情是什么呢?如果我們把宇宙當成一瓶礦泉水,裝在一瓶500毫升的礦泉水里邊,我們能夠看到的發(fā)光的宇宙只是里邊的一滴水,還有99.5%的東西是電磁波看不見的東西,那么你就需要打開其他的觀測窗口,來直接探測整個宇宙長什么樣子,引力波是里邊非常重要的一環(huán)。

  愛因斯坦在廣義相對論中預言了納赫茲引力波的存在。那之后,幾代天文學家致力于探測它的存在,直到人類發(fā)現(xiàn)了脈沖星,認識到通過脈沖星測時陣列可以捕捉納赫茲引力波的蹤影,找到它才有了希望。近20年來,世界范圍內(nèi)共有四支主要的脈沖星測時陣列研究團隊,分別是澳大利亞的PPTA、歐洲的EPTA、美國的NANOGrav,和中國的CPTA,其中中國小組成立得最晚。

  記者:看新聞說是你們在做這件事的時候,其他的幾個國外團隊是同時發(fā)表論文,同時互相驗證,這是什么意思?

  李柯伽:這個事情其實是挺偶然的事情。我們項目大概是從2019年開始進行觀測,那么到了去年,我們需要整理一下這些數(shù)據(jù),這個時候美國NANOGrav正在分析他們十五年的數(shù)據(jù),歐洲EPTA在分析他們十八年的數(shù)據(jù),澳大利亞PPTA他們有更長的數(shù)據(jù)。我們是今年3月份的時候,向國際脈沖星測時陣列聯(lián)盟,我們就意識到國際上其他幾個團隊也會在那個時間點附近發(fā)表他們的結(jié)果,那就干脆約好同一個時間這個文章出來給大家看到就完了。

  記者:我們是最晚起跑的,滿打滿算從開始這個項目到?jīng)_刺我們用了多久?

  李柯伽:從FAST有了第一個比特的脈沖星測試數(shù)據(jù)開始,到我們數(shù)據(jù)封存時間節(jié)點那個數(shù)據(jù),三年零五個月。

  記者:別人跑了二十年,我們跑了三年半不到,反而我們能夠稍微比別人領先一點沖刺。

  李柯伽:你要說領先是可以的,但是這個領先其實是某種意義上非常非常微弱的領先。我想你的問題是我們干的時間那么短,我們怎么去追上大部隊的?

  記者:我想所有人都會這么問?

  李柯伽:因為我們有很大的望遠鏡,這個是決定性的。

  起到?jīng)Q定性作用的中國天眼FAST是世界上最大、靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡,它隱于貴州黔南地區(qū)群山的包裹中,屬于大科學時代興起后典型的國家重大科技基礎設施。它的全名叫五百米口徑球面射電望遠鏡,英文首字母組合FAST,是“快”的意思。

  姜鵬,F(xiàn)AST運行和發(fā)展中心的常務副主任兼總工程師。

  由于射電望遠鏡工作時需要屏蔽電子信號的干擾,F(xiàn)AST周邊五公里都被設置成了電磁波寧靜區(qū)的核心區(qū)。所以,《面對面》欄目的攝制組即使到了FAST的工作區(qū),也只能在總控室里使用攝像機。

  記者:李柯伽他們團隊說,因為天眼很敏感,很好用,所以可以讓他們在短暫的三年半不到的時間里面,就能夠積累到可能別的團隊用十幾年,甚至二十年,所積累下來的這個數(shù)據(jù)。

  姜鵬:這個是靈敏度決定的,天文領域就是這樣,看似很浪漫的學科,但是在儀器競爭上是極其殘忍、殘酷的,你第一個看到是發(fā)現(xiàn),你第二個看到可能就是驗證。

  在依山而建的FAST綜合樓門前,中國天眼之父南仁東的雕像靜靜佇立著。年輕的中國團隊用三年零五個月的時間完成追趕之前,南仁東和FAST團隊經(jīng)歷了長達22年的漫長奔跑,而這一奔跑始于一個單純的愿望。

  南仁東:別人都有自己的大設備,我們沒有,我挺想試一試。

  建一個射電望遠鏡的愿望源于1993年在日本召開的國際無線電科學聯(lián)盟大會,在這次大會上,多國天文學家聯(lián)合提出了建設新一代超級射電望遠鏡的構(gòu)想。這個構(gòu)想讓參會的南仁東看到了機會。當時,他擔任國家天文臺前身北京天文臺的副臺長。

  南仁東:國際的發(fā)展現(xiàn)狀,天文科學的前沿在哪兒,就在那兒,你不沖上去沒人等你。

  20世紀中葉,射電望遠鏡的出現(xiàn)打破了人類只能依靠光學望遠鏡對可見光進行天文觀測的格局。它通過捕捉天體的無線電波進行觀測,口徑越大、數(shù)量越多,靈敏度和分辨率就越高,當然工程的投入也隨之水漲船高。修建大型射電天文望遠鏡由此成為國力的比拼。

  1963年,美國建造了305米口徑的阿雷西博射電望遠鏡,被譽為二十世紀十大工程之首。

  1972年,德國建造了埃菲爾斯伯格100米口徑射電望遠鏡,號稱地面最大的機器,是迄今世界上最大的可轉(zhuǎn)動射電望遠鏡。

  1993年,印度在赤道附近建造由30臺45米口徑旋轉(zhuǎn)拋物面天線組成的巨米波射電望遠鏡。

  而中國在1993年射電望遠鏡的最大口徑只有25米。這樣的差距讓中國天文學家的研究受到限制。

  常進:天文學是一個觀測學科,你沒設備就不可能進展,我們國家和國際的差距太大了。

  常進,現(xiàn)任中國科學院副院長,國家天文臺臺長,“悟空”號暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星的首席科學家。1993年,是他進入紫金山天文臺工作的第二年。

  記者:當時紫金山天文臺有什么?

  常進:有幾張辦公桌,紙和筆,什么都沒有,基本上那些設備都還是解放前或者解放初的。

  記者:你想干事的話,想研究的話,靠什么呢?

  常進:主要是利用國外的觀測數(shù)據(jù)或者出國去,利用國外的望遠鏡。

  記者:國外的望遠鏡可以隨意使用嗎?

  常進:也沒有,要申請。有些數(shù)據(jù)是公開的,我是搞空間天文的,國外的衛(wèi)星數(shù)據(jù)基本上是二手數(shù)據(jù)到我們。人家已經(jīng)發(fā)表了,已經(jīng)分析完了,再從那些數(shù)據(jù)里面找出一些有價值的東西。

  和其他學科相比,天文學是國際交流與合作相對活躍的領域。中國的天文學人可以申請國外天文臺的觀測時間進行研究,但那并不容易。也有部分人走出國門,比常進年長的南仁東就從20世紀80年代開始,在荷蘭、日本、美國及意大利等多家天文機構(gòu)做客座研究。

  他之所以認為國際合作建造大型射電望遠鏡對中國是個機會,是因為他知道大型天文望遠鏡,不僅需要巨額資金的投入,還需要有充分的技術儲備。國際合作可以彌補中國在這兩方面的欠缺。1993年末,南仁東與一批國內(nèi)天文學者達成了爭取把大射電望遠鏡建在中國的共識。

  南仁東:你必須準備,重重困難,要有心理準備,而且要有行動準備。

  行動的第一步是選址,選址需要和技術方案相匹配。三種方案:大數(shù)量、小口徑;中等數(shù)量、中等口徑,以及少量幾個或者更大一點的口徑,意味著不同的選址方向。

  南仁東:三種方案,我們只有大口徑少量的方案適合中國國情。

  100米,是全可動單口徑射電望遠鏡的極限,這是由支架的承重力決定的。美國的阿雷西博望遠鏡是個例外,它的口徑能達到305米,是因為它的臺址利用了喀斯特地貌形成的洼地。這樣做的好處,不僅是口徑可以做大,同時還能節(jié)省土方工程所需的巨額資金。而中國有著世界上最大面積的喀斯特地貌,找到既大又圓的洼坑的概率很高。

  從1994年開始的選址持續(xù)了四年時間,記錄顯示,備選臺址的數(shù)量經(jīng)歷了從3000個到300個到80個到3個的變化。最終,貴州省黔南地區(qū)平塘縣的大窩凼脫穎而出。但是,爭取國際合作這件事卻越來越渺茫。

  常進:當初南仁東提出這個方案,原創(chuàng)的思想,美國人、歐洲人對這個方案是很感興趣,但是這個望遠鏡要落在中國,西方國家不是很愿意,那他決定自己干。

  1998年3月,經(jīng)過4年跋涉,以大窩凼為臺址的FAST工程概念明確提出,53歲的南仁東親自設計了它的標志。工程概念提出后,F(xiàn)AST項目進入到預研究階段。

  在這本回憶南仁東的文集中,最早參與FAST項目的朱博勤寫道:萬事開頭難,1994年起,擺在我們面前的困難都很現(xiàn)實,比如,第一個大困難就是:缺錢。在長達13年的時間里,F(xiàn)AST的科研經(jīng)費只有幾十萬元。因為缺錢,南仁東被團隊的人戲稱為“丐幫幫主”。

  常進:我們可以看到南仁東先生的執(zhí)著,中國還是發(fā)展中國家,還很窮,必須要有限的經(jīng)費來用中國已有的技術能完成的這個技術力量實現(xiàn)中國天眼,所以很執(zhí)著,這里面當然吃的苦很多,主要是要解決一些技術問題。

  作為國家重大科技基礎設施,F(xiàn)AST的預研究包括了臺址開挖、反射面、饋源支撐、測量與控制,接收機與終端多個系統(tǒng),總計35個子課題,分別涉及了天文、測量、控制、電子學、機械、結(jié)構(gòu)等諸多學科,在國內(nèi)外均沒有任何相關經(jīng)驗可以借鑒。預研究階段,中國科學院幾十個研究所,上百個專家團隊參與其中,顯示了中國新型舉國體制的優(yōu)勢和建制化科研的強大力量。

  2007年,F(xiàn)AST工程的整體方案和可行性報告,在經(jīng)過中國科學院內(nèi)部的激烈角逐后,成為中國科學院向國家發(fā)改委推薦的十一五建設項目。此時,距FAST啟動已有13年時間,而南仁東的生命還有10年。

  記者:為什么一個想法到能立項要經(jīng)過這么長的時間?

  常進:好多人都有各種各樣的想法,但要把一個想法變成一個成功的事情,這個中間的路,這些技術你要解決,找各種各樣的機會,找經(jīng)費,所有的科學家都經(jīng)歷過,每一步都在這樣,每天過的都是這樣的。

  記者:這叫不叫浪費時間?

  常進:我覺得這不叫浪費,我相信對南仁東先生來講也不是浪費。你所有的想法都要經(jīng)得起考驗,腦子里要轉(zhuǎn)了又轉(zhuǎn),國家的情況就是這樣,你不能指望要多少就給你多少。

  記者:如果說是大的基礎科學的科學裝備的話,按理說就是應當滿足科學家的設想,但是你把錢,這個經(jīng)費的問題,始終要放在第一位去考慮,為什么?

  常進:我相信大多數(shù),包括南仁東先生想法和我一樣,我們從20世紀60年代生,經(jīng)歷了改革開放,過上今天這種日子,誰都知道,你去西部去看看,南仁東去貴州,看看老百姓過的什么日子,你就知道了。

  記者:科學家身上要承擔這么多東西嗎?

  常進:還是要有點家國情懷,國家隊,你一定要想的是國家的事,你一定要努力往上跳一跳,不能是唾手可得,給我一百億,我去弄個望遠鏡。

  記者:我們有的時候想想,南仁東先生他能把天眼做成在于他的韌性,百折不撓,那他是不是偶然呢?

  常進:我認為天眼的起步應該是必然的,因為國家的經(jīng)濟實力也到了,這十多年不是浪費的,他是從一個別人沒有人能相信你能成功,到一步一步人家相信你可能成功,然后概率達到一定程度以后國家批準了。

  2008年10月31日,國家發(fā)展和改革委員會批復了500米口徑球面射電望遠鏡FAST的可行性研究報告;兩個月后,在貴州臺址大窩凼舉行的奠基儀式標志著FAST進入了建設階段。

  在這個轉(zhuǎn)折點上,F(xiàn)AST團隊需要年輕力量的加入。

  姜鵬:2009年,那年我正好博士畢業(yè),我看到一個招聘簡歷,就我身后的這個圖,是一個500米直徑的索網(wǎng),還能變形,它的拋物面可以在它不同部位進行形成,而且要求控制精度達到毫米級,這在我當時的認知范圍內(nèi)覺得太不可思議了,我甚至覺得這個項目可能是一個忽悠人的項目,但是這個招聘啟事又別有用心地在它的最后附上一個發(fā)改委的批文,告訴我這是一個真實存在的大科學工程。好吧,我想我就要去看看這個項目到底是怎么實現(xiàn)的。

  2009年,本科和碩士學習工程,博士攻讀固體力學的姜鵬看到了FAST項目的招聘啟事。讓他感到不可思議的,是FAST最具創(chuàng)新性的主動反射面系統(tǒng)。

  所謂主動反射面,就是FAST的球面,可以根據(jù)觀測目標的位置改變形狀,瞬時形成一個300米口徑的拋物面,用來接收并跟蹤觀測目標發(fā)出的無線電波。這是FAST和外形相似的阿雷西博望遠鏡最大的不同,相當于FAST的眼球會轉(zhuǎn)動,而阿雷西博的不會。但面積龐大的主動反射面如何改變形狀,索網(wǎng)是關鍵。它既要支撐反射面,又要讓反射面動起來。這個設計讓姜鵬感到不可思議。

  記者:既然你對它打了問號了,為什么還把簡歷投去了?

  姜鵬:就是因為它看似不可能,我才想知道它是怎么實現(xiàn)的。它這個幾乎滿足了我對一個傳奇工程所有的設想,如果它是真的話。

  記者:什么是傳奇工程?

  姜鵬:就是它太難了,看似不可能,這個東西的創(chuàng)造性,包括工程難度等等。我覺得這是很難遇到的一個工程,到現(xiàn)在來講證明我的感覺是對的。

  在經(jīng)歷了十幾分鐘的面試之后,幾乎是第二天,姜鵬就接到了被錄用的通知。在FAST團隊,他接到的第一個任務是利用力學模擬軟件做索網(wǎng)的力學模型,用來驗證索網(wǎng)概念能否成立,姜鵬用四個月完成了這個任務。通過力學模型進行評估和計算,索網(wǎng)使用的鋼索要達到500兆帕,200萬次的疲勞強度,但放眼世界,應力幅超過300兆帕的鋼索還未誕生。曾經(jīng)在工廠從技術員干到技術科長的南仁東意識到這個問題的嚴重性。

  姜鵬:我們進行了有史以來最系統(tǒng)、最大規(guī)模的一次索疲勞試驗,如果你們沒有聽過這個報告,你們很難想象這樣一個工作是被一個叫天文臺的單位來主持研制的,天文臺不是看星星的嗎,怎么還搞這個東西?

  時過境遷之后,姜鵬可以用這樣輕松的口氣談論索疲勞實驗,但在當時,索疲勞問題讓FAST陷入爭議中,甚至有人覺得FAST無法繼續(xù)下去。在既不能后退、又不能改變設計初衷的前提下,索疲勞實驗是FAST團隊唯一的出路。

  姜鵬:那是南仁東非常緊張的一段時間,因為那是中國天眼最顛覆性的一段風險。

  記者:在那個時間點上,你和南老之間你們身上的壓力和任務的目標都不大一樣。

  姜鵬:我是個最基層的工程師,我只負責做好我分內(nèi)的事就可以了,真正的工程負責人肯定是南老師,天塌下來有他頂著,他是非常難受的。每次我到他辦公室里,那一段時間我覺得他頭發(fā)就是立著的,我坐在那看著他走來走去,很少坐下來,之前之后都沒有見過這樣的狀態(tài)。

  實驗持續(xù)了整整兩年時間,通過涂層工藝的改進和柔性的優(yōu)化,新的鋼索逐漸接近著FAST工程的要求。

  南仁東:我們現(xiàn)在所用的鋼索應力幅可以達到550,疲勞周期可以達到200萬,原來沒有這樣強度的東西,F(xiàn)AST推進中國的企業(yè)創(chuàng)造了一個新的鋼索標準,不是專利,你懂嗎?是標準。

  鋼索有了,索網(wǎng)的安裝又成了新的挑戰(zhàn)。

  姜鵬:之后涉及索結(jié)構(gòu)的安裝,6000多根索,2000多個節(jié)點盤,上萬個關節(jié)軸承,都是在空中一個個散拼的。工人天天都吊在幾十米高空上,后來我們對所有的索進行復查,發(fā)現(xiàn)16根做錯了,全拆了,重新裝,其實過程還是蠻艱難的。

  FAST的多個系統(tǒng)都采用了創(chuàng)新型技術,在這本回憶文集中,嚴俊寫道:創(chuàng)新的左手是希望,右手是痛苦,最難的時候,老南站在FAST150多米高的饋源支撐塔上跟自己發(fā)狠:“FAST要是建壞了,我就從這兒跳下去?!?/p>

  記者:你觀察他這是一個什么老頭,他要做的這件事,他對這個項目會是一個什么樣的付出?

  姜鵬:全心全意投入,非常堅持,他其實身上還是有很多這個時代缺乏的品質(zhì)。比如執(zhí)著是其中之一,包括他非常剛直的性格,你可以說他桀驁不馴,可以用其他詞匯去形容他,這絕對是這個時代所匱乏的。

  這是FAST工程建設期間,工作組記錄到的畫面,僅僅是圈梁的落成就能讓68歲的南仁東忘情地奔跑。從1994年開始,F(xiàn)AST成了他生命中最重要的事,但就在工程建設已經(jīng)進入倒計時時,肺癌讓他不得不離開工地。手術治療傷及了他的聲帶,他無法再像以前那樣聲音洪亮,只能用氣聲講話。

  2016年9月25日,總投資11.49億元的FAST工程完工落成,人民日報在頭版頭條刊登了中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平發(fā)來的賀信。在這封賀信中,習近平總書記第一次把FAST工程稱為中國天眼。

  它有著總面積為25萬平方米,相當于30個標準足球場那么大的反射面,它的饋源艙重30噸,由6根鋼索控制,可以在140米高空、206米的尺度范圍內(nèi)實時定位。它無疑是龐然大物,但卻有著極高的定位精度,500米的尺度上測量角度精確到8角秒,10毫米的定位精度最高做到了3.8毫米,這是世界范圍內(nèi)射電望遠鏡在靈敏度這個重要指標上的制高點。但想要真正站到這個制高點上,F(xiàn)AST還需經(jīng)過最后一躍,那就是調(diào)試。

  南仁東:完工了以后,我當然心思都在怎么把它調(diào)試好,望遠鏡得調(diào)試,還有一段路要走。

  常進:這個調(diào)試過程中,我覺得有兩件對南仁東幫助最大的事情,一個是支持他換用年輕人,因為他二十世紀九十年代就開始起步了,當初跟他的人已經(jīng)跟了二十年了,已經(jīng)年紀大了,所以那時候讓30歲左右的年輕人上,負責人全部換成年輕人,年輕人沒日沒夜一年左右把這個望遠鏡調(diào)試成功,這個我覺得是南仁東先生比較大的一個決定。

  南仁東的這個決定,將年輕一代推到了舞臺的中央。2017年4月,F(xiàn)AST工程正式成立調(diào)試組,由姜鵬接替南仁東,擔任調(diào)試組組長。

  姜鵬:在世界上找一個第二個跟FAST工作方式類似的,你找不到,你沒有成功的經(jīng)驗可以供你參考。

  “中國天眼”落成啟用之際,習近平總書記賀信中提到,希望“高水平管理和運行好這一重大科學基礎設施,早出成果、多出成果、出好成果、出大成果”,中國科學院積極落實總書記要求,為了推動FAST成果產(chǎn)出,中國科學院成立了FAST科學委員會。

  常進:中國科學院支持他成立科學委員會,從全中國全世界選最優(yōu)秀的項目,用最好的望遠鏡出世界最好的成果,這就是我們現(xiàn)在中國天眼運行的指導思想。

  科學委員會的任務是為FAST選擇科學目標和研究課題,經(jīng)過廣泛的征集和論證,五個研究方向被確定,其中就包括多波段觀測脈沖星測時,李柯伽由此進入了科學委員會的視野中,他從2003年開始,已經(jīng)有了十年研究脈沖星的積累。只是,在FAST建設的這些年中,他只能和前輩一樣,依靠國外的觀測設備。

  李柯伽:一開始做理論,純理論研究,看別人的數(shù)據(jù)。

  記者:我以為你研究天文是要看星星,但是沒想到,你是看別人的數(shù)據(jù)。

  李柯伽:我們實際上連別人的數(shù)據(jù)都拿不到。我們只能根據(jù)別人的數(shù)據(jù),發(fā)表的論文,看他們的觀測結(jié)果,來研究我們的理論。

  李柯伽一直期待能使用FAST做觀測,但這取決于調(diào)試組的工作進展,而姜鵬帶領的調(diào)試組經(jīng)過分析后確定,他們的第一步是讓FAST成為一個能動的望遠鏡,第二步是成為一個好用的望遠鏡。

  記者:我還是不明白調(diào)試到底是干什么,我們以做鋼琴為例,前期建索網(wǎng)的時候,我們就打個比方,你做一架鋼琴。

  姜鵬:不用打比方,我簡單給你舉個例子,望遠鏡建成了,上面六套索掛一個饋源艙,下面一個反射面網(wǎng)兜,掛著4450塊反射面單元,這是一個望遠鏡結(jié)構(gòu)擺在那了。望遠鏡怎么動?怎么安全動?怎么高精度動?你有辦法嗎?想這個辦法的過程,解決這個問題的過程就是調(diào)試。

  調(diào)試過程異常艱難,且充滿不確定性,甚至是風險。姜鵬帶領的調(diào)試小組從最初的七十人左右發(fā)展到一百人,專業(yè)背景涵蓋了電子學、測量控制、天文學、力學、機械等等。2017年8月28日,F(xiàn)AST成功地對同一個天體跟蹤了兩次,一次十分鐘,一次四十分鐘。姜鵬第一時間把這個消息發(fā)給南老師,“我們的望遠鏡能跟蹤了”,南仁東的回復是“祝賀啦!結(jié)果不錯!雖然我不知道觀測細節(jié)和源的名字,下次告我即可,謝謝大家,老南”。

  18天后,南仁東辭世,享年72歲。他曾經(jīng)說過:FAST是為中國的下一代天文學家建造的,他實現(xiàn)了這個目標。

  記者:你開始用天眼是什么時候?

  李柯伽:我正式獲得授權可以利用天眼做觀測,是到了2019年下半年的時候。

  記者:2019年它在調(diào)試期就可以搜集數(shù)據(jù)了嗎?

  李柯伽:你在工程期里邊開展一些科學觀測,能搞明白儀器是不是正常工作,但是像這次,我們實際上一部分數(shù)據(jù)是在調(diào)試期獲得的,這是一個比較少見的情況。

  從拿到第一批數(shù)據(jù)開始,李柯伽領導的小組開始了三年零五個月的奔跑,姜鵬帶領的調(diào)試小組也在奔跑,他們用兩年時間完成了FAST的調(diào)試,和國際同類望遠鏡的調(diào)試期相比,幾乎縮短了一半時間。

  記者:你們拿到自己去分析自己得到的數(shù)據(jù)的時候,這是什么感覺?

  李柯伽:這個不光是我們自己得到的數(shù)據(jù),這個不是很嚴謹,現(xiàn)場有很多工作人員花了大量的力氣,現(xiàn)場做的觀測,把數(shù)據(jù)記錄下來,我們又翻山越嶺進去把這個數(shù)據(jù)背出來,當時我們把這個數(shù)據(jù)放到我們服務器上的時候,可以開始讀取到這個數(shù)據(jù)的時候,你覺得我們應該是什么樣的感受?

  記者:如果說這么費勁,肯定是拿到就讀,不管幾點都要讀。

  李柯伽:對,是的,數(shù)據(jù)是中午下了飛機以后,趕到機房,我們干到第二天中午的時候,把這個基本的數(shù)據(jù)處理完了,這個時候才停下來。

  隨著服務鏈條的快速完善,很快,李柯伽的數(shù)據(jù)不再需要他們?nèi)巳膺\送。

  姜鵬:現(xiàn)在從你觀測的任務提交、評審,觀測計劃制訂,一直到數(shù)據(jù)下行,一直到數(shù)據(jù)獲取,全鏈條的,他們都不需要到現(xiàn)場。

  記者:這就屬于最后一公里你得打通了,它才能真正用起來。

  姜鵬:到現(xiàn)在為止這個望遠鏡的運行服務體系是非常完整的。

  2020年1月,F(xiàn)AST通過國家驗收。2021年3月,F(xiàn)AST正式向全球開放共享,已有14個國家(不含中國)的27份國際項目獲得批準并啟動科學觀測。在FAST運維團隊的努力下,它的年觀測時長從5300小時增加到6000小時,達到了國際同類大科學裝置的水平。

  姜鵬:現(xiàn)在望遠鏡一年運行六千多個機時是我們之前沒想到的。

  記者:為什么能做到呢?

  姜鵬:我們做的工程質(zhì)量還是過硬的,另外我們想了很多奇思妙想的辦法,我們是第一個把激光測量技術做成系統(tǒng)融合的,在其他地方根本找不到,包括反射面用力學模型來指導,也是全世界可能第一,這都是我們自己想出的辦法。

  記者:你們會有供不應求的感覺嗎?我可利用的小時就這么多,但是跟我提出要求的科學家有多少。

  姜鵬:這太多了,經(jīng)常有人給我打電話,說時間能不能再多出來一點,確實我們已經(jīng)盡力了,現(xiàn)在申請的資助比例大概是六個小時才能支持一個小時,所以這個也基本上是國際上一流望遠鏡的競爭水平。

  在FAST的保障下,中國脈沖星測時陣列小組只用了三年零五個月,就獲取了有說服力的數(shù)據(jù)。在四支脈沖星測時陣列團隊同時發(fā)布的報告中,中國團隊的數(shù)據(jù)置信度是最高的,李柯伽下一步的工作就是通過數(shù)據(jù)積累,讓置信度達到五個西格瑪。

  記者:這意味著你們要做多少工作呢?

  李柯伽:我們的估計是下一輪數(shù)據(jù)發(fā)布,中國脈沖星測時陣列合作團隊下一輪數(shù)據(jù)發(fā)布,應該就可以到5個sigma了。

  記者:如果你們走出了領先了一點點,別人在后面領先也有可能吧。

  李柯伽:完全有可能。

  姜鵬:因為現(xiàn)在面臨的國際競爭其實還是蠻激烈的,其實很多國家一看FAST建成了,他們也在想辦法,因為這個是他們一直領先的一個領域,突然有人超越出來,他們也要,競爭是永遠存在的,我希望能提早去考慮這些事情,這樣我們中國天文學家才會持續(xù)不斷產(chǎn)生領先世界的科學成果。

  自人類進入到大科學時代以來,科學前沿的革命性突破,越來越依賴重大科技基礎設施,即大科學裝置的建設,“中國天眼”的運行為依托大科學裝置開展建制化研究提供了可借鑒的模式??茖W委員會和時間分配委員會共同統(tǒng)籌望遠鏡運行的相關戰(zhàn)略規(guī)劃,既要更好地發(fā)揮其科學效能,同時也要促進重大基礎研究科學成果的產(chǎn)出。未來,圍繞“中國天眼”布局的引力波探測研究、射電天文大數(shù)據(jù)等科技中心,還將發(fā)揮輻射、引領及推動作用,成為重要的人才培養(yǎng)基地。

  姜鵬:包括我們整個團隊的工作方式也是典型的中國科學院建制化工作方式。建制化工作方式就是一個有組織的管理方式,你看我們這個團隊150個人大團隊,分著各種專業(yè),像天文學的,力學的,結(jié)構(gòu)的,測量的,控制的,電子學的等等,是一個大規(guī)模的組織方式集中組織望遠鏡的調(diào)試、運行這些方面的工作,所以這也是我們能做得比較好的非常重要的因素。

  中國天眼FAST從無到有的歷程,其實是國家對基礎研究日漸重視、對重大科技基礎設施的投入日漸增多的過程,重大科技基礎設施是國之重器,僅以天文領域為例:2015年郭守敬望遠鏡的落成,悟空探測衛(wèi)星的成功發(fā)射,和FAST一起,成就了中國科學家對宇宙更深遠的探索,而正在研制中的中國首個大型巡天空間望遠鏡更是讓人充滿期待。

  記者:常院長你看如果說把天文學作為一個整體的科學研究的領域,它是多方面的,剛才我們說到的悟空,還有天眼,它是兩根非常長的板子。但是它是一個木桶,如果我們就是這兩根板長。那么接下來我們是繼續(xù)把每一個板子都要做到這么長,還是說我們就把這個長的做更長。

  常進:天眼我們已經(jīng)掌握了這個技術,所以我們要鍛造更長的板子,現(xiàn)在中國科學院正在組織隊伍進行升級,在周圍有可能布一些小的望遠鏡,先做成一個核心陣,最關鍵還是光學,我們光學這一個波段,跟國際上的差距還是很大的。

  記者:李柯伽老師說天眼很厲害,但是國外同行正在建比天眼大六倍的,而且有這個望遠鏡的陣列。當聽到這樣消息的時候,我們會有什么樣的感受?

  常進:第一個是向領導匯報,第二個希望國家盡快立項。我們布置了幾個隊伍,誰干得好就用誰的,要用新技術。準備工作做好了,等國家批準了,我們立即就跑,而不是再去找衣服,換鞋子什么的。

【編輯:劉陽禾】

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