洞穿未來的“超級天眼”

　　500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）工程施工場面和滿天繁星相映生輝（2016年6月27日攝）。

　　新華社貴陽６月７日電 題：洞穿未來的“超級天眼”

　　新華社記者齊健

　　被譽為“天眼”的國家重大科技基礎設施５００米口徑球面射電望遠鏡２０１６年９月２５日落成啟用。經過８個多月的前期調試，近日啟動試觀測，進入邊觀測邊調試的關鍵階段。

　　國外可參考的大口徑望遠鏡，一般需要３年左右調試。“天眼”採用主動反射面板，控制參數更為複雜。中科院國家天文臺的工作團隊晝夜無休，為的是在最短時間內完成調試，儘快發揮其科研能力。

　　古有十年磨一劍，今有二十年“鑄天眼”。“天眼”的研製和建設，飽含著中國人對探索宇宙新知的嚮往。它由中國天文學家于１９９４年提出構想，經過１３年預研究，２００７年７月立項，２０１１年３月開工，歷時５年半建設完成。關鍵技術無先例可循、關鍵材料急需攻關、核心技術遭遇封鎖……從預研到建成的２２年時間裏，我國老中青三代科技工作者克服了不可想像的困難。

　　２０１０年８月，在“天眼”工程開工前夕，團隊接到哈爾濱工業大學傳來的消息，前期做的所有索網實驗全都失敗了。“國內頂級的應用於斜拉橋上的鋼索，標準強度是２００兆帕、抗２００萬次彎曲，用在‘天眼’實驗上都斷了。”饋源支撐系統總工程師孫才紅説，按設計要求，“天眼”需要強度為５００兆帕、抗２００萬次彎曲的鋼索，這意味著把材料工藝提高到國標水準的２．５倍。

　　當時負責索網疲勞問題的是剛到天文臺工作不久的博士生薑鵬，他立下“軍令狀”，紮根合作研究的公司一線，經過一年半的艱苦技術攻關，完成了索網變位策略優化及疲勞性能評估工作，降低了索網的變位應力幅，最終生産出滿足要求的鋼索。

　　美國阿雷西博望遠鏡的饋源平臺重達１０００噸，幾乎等於用固定軌道把平臺架設在半空，這樣的設計有利於饋源的定位，卻縮小了觀測角度。

　　經過密集的科研攻關，“天眼”最終創新性採取輕型索支撐饋源平臺方案，把饋源艙減重到３０噸，覆蓋天頂角是美國望遠鏡的兩倍，並通過並連線器人二級調整，最終在降低建造成本的同時，實現毫米級高精度定位。

　　國家天文臺臺長嚴俊説，“天眼”項目由最初不到５人的研究小組發展到上百人團隊，凝聚了國內１００多家參建單位的力量，在口徑、靈敏度、解析度、巡星速度等關鍵指標上超越國外同類望遠鏡，實現了大科學工程由跟蹤模倣到整合創新的跨越。

　　此前，１００米口徑的德國波恩望遠鏡號稱“地面最大的機器”，３０５米口徑的美國阿雷西博望遠鏡被評為人類２０世紀１０大工程之首。面向２１世紀的中國“超級天眼”不僅更大而且更強，綜合性能提高約十倍。

　　據國家天文臺射電天文研究部首席科學家、“千人計劃”專家李菂透露，“天眼”的首批觀測目標鎖定在直徑１０萬光年的銀河系邊緣，那裏已經是普通射電望遠鏡無法企及的地方，而“天眼”將來要瞄準的是河外星系甚至宇宙邊緣。

　　射電望遠鏡誕生至今，人類發現約２５００顆脈衝星，它們全部位於銀河系內。“天眼”超群的靈敏度使它具備超強的發現力：發現的脈衝星數量有望翻倍，發現氣體星系有望在過去的基礎上提高１０倍，有望發現新的星際分子……

　　嚴俊表示，“天眼”在獲得天體超精細結構、搜索可能的星際通訊信號、測量近地天體軌道等方面都有優勢，從脈衝星中遴選出脈衝信號穩定的毫秒級脈衝星，將來有望應用於導航。

　　宇宙從哪來，又將到哪去？二十世紀後半葉，射電天文學方興未艾，接連涌現類星體、脈衝星、星際分子和微波背景輻射四大天文發現。這些發現看上去高深而遙遠，卻在某些方面“洞悉”了未來。射電天文學家在研究中的副産品ＷＬＡＮ技術，成了今天每個人生活都離不開的ＷＩＦＩ技術的前身。

　　回溯原初宇宙，這是科學家們研製建造“天眼”的原動力，也是他們的終極目標。離原初最近，才可能離未來最近。從這個意義上説，洞穿未來的“超級天眼”是我國在科學前沿實現重大原創突破、加快創新驅動發展的利器，為更多人投身科學事業奠定了基礎。