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不可能变可能 “天眼”精神让奇迹延续

102颗新脉冲星!这是500米口径球面射电望远镜(下称FAST)试运行期间交出的成绩单。

1月11日,FAST通过国家验收,正式开放。

对中国的天文学家来说,初露锋芒的“天眼”值得期待。

正如FAST其名,“快一点、再快一点”,让中国人尽早用上探索宇宙的利器,是“天眼”之父南仁东生前最大的愿望,也是整个FAST团队的使命。

数年间,一批有个性、有想法的科学家和工程师聚到一起,一次又一次攻克难关。

从选址到竣工,南仁东把人生最后22年给了FAST,创造出一个奇迹。

为了国家需求,为了不辜负期望,南仁东的后继者必须让奇迹延续。

直到今天,FAST运行和发展中心常务主任兼总工程师姜鹏仍不忘鞭策自己:

如果南老师还在,他会怎么评价我们的工作?”

把不可能变可能,这样的精神一直留存于贵州的大窝凼。 

FAST

FAST

有信念:坚定不移

“距FAST竣工还有2011天。”

2011年3月25日,FAST项目准备开工,时任FAST工程常务副经理郑晓年在手机上设下倒计时。

每天0点,手机屏亮起,就意味着离“大考”终点又近一天。

这2000多天有无数的挑战与不可控。

但FAST本身实在太有诱惑力:其探测范围直达宇宙边缘,可实时追踪脉冲星,工程任务融合天文、机械、材料,无线电等领域,每项工艺都可谓前无古人。

团队的每个人都清楚,这是南仁东用十几年努力争取来的机会。

1993年,建FAST的想法刚萌芽,彼时中国最大的射电望远镜口径为25米,要想把口径500米的望远镜搭起来,其反射面总面积将达25万平方米,附近还不能有电磁信号干扰。

1994年起,时任中科院北京天文台副台长的南仁东从几百张卫星遥感图中反复挑选,到大山里挨个踩点,在众多喀斯特地貌中找到最接近正圆形的洼坑。

2006年,借贵州黔南天然之势,南仁东终于为FAST找到了安身之地。

2007年,FAST作为“十一五”重大科学装置被国家发改委批准立项,建设任务走向正轨,但挑战难度愈发“魔鬼”。

望远镜靠6座巨型支撑塔固定、为接收来自天体的无线电波信号,可调节的反射面需要同等直径的索网支撑、用于接收电磁波的馈源舱运动范围超过200米,运动精度还要控制在毫米级别……

“到底要怎么实现?”

项目开工前,博士毕业的姜鹏带着好奇把简历递到南仁东面前;已在国家天文台工作了21年的研究员孙才红主动申请进组;尽管最初觉得“很疯狂”,朱明还是结束了夏威夷联合天文中心的派驻任务,加入FAST科学部……

为了带起整个团队,天文学家出身的南仁东把自己变成了“老工人”,他和大家把整个大工程拆解成许多个小工程。

从子系统到零部件逐层细化,再把时间、人力、经费套进此框架,给每个小工程设时间节点。

“带领一支科学家队伍完成这么复杂的工程,思想首先要转变。如果出现进度滞后,一定找原因、提补救措施,争取下周追回来。”

郑晓年告诉记者,每周例会,看着倒计时赶进度,是团队的“必修课”。

2016年9月25日,FAST迎来整体竣工。

看着手机屏幕上最后一次倒计时,郑晓年长舒一口气,他自已也没想到,实际竣工日期竟同计划一天不差。

后墙不倒,他们做到了。 

“天眼”之父南仁东生前照片

“天眼”之父南仁东生前照片

敢攻关:追求卓越

按理说,500米口径的望远镜只要建成就是世界之最,但这并非团队的终极目标。

他们要让FAST建得美、动得准、调得灵,让FAST成为一台真正好用的望远镜。

FAST工程副经理兼办公室主任张蜀新曾问南仁东,为何望远镜的6根支撑塔要等间距分布在反射面外围,“打乱排不是能减少很多工作量吗?”

南仁东只说了一句话:“那样不好看”。

2019年12月,FAST赢得了中国建筑业工程质量最高荣誉——鲁班奖。

南仁东的话背后,是追求极致的工匠精神。这种精神贯穿了参与FAST建设的每一代人。

FAST运行和发展中心测量与控制工程部主任孙京海,在研究生阶段就参与了项目建设。

先后承担了馈源支撑控制系统、望远镜防雷系统和电磁屏蔽等方面的工作。

他告诉记者,这些工作之间“完全不相干”,需要不断带着疑问学习。但他总能让同事放心,只要给出明确目标,就能圆满完成。

比如望远镜的运动控制,FAST建设方有上百个,光这一个控制系统就能分出5个子系统,还分别由5家单位完成,如何有效地协调它们?

接下任务,孙京海和同事一行行改代码,4个月后,系统实现首次整体联调,反射面2225个促动器和馈源支撑16根驱动轴可在0.2秒内协调响应,误差控制在毫米级别。

“哎呀这个望远镜太灵敏啦,看得很清楚!”

对姜鹏而言,这可能是他在望远镜试运行期间听到的最称心的评价。

为了让望远镜更灵敏,团队成员必须让反射面的抛物面更完美、让接收机离焦点更近。

这样的要求近乎苛刻。

FAST现场高度差150米,气压有25毫帕的变化,可能产生5-10毫米的误差,测量反射面的全站仪若想保证绝对精度,还要考虑地球曲率、夹角产生的误差……为保准确,FAST团队在6个月内研发出一套全新的测量技术,反射面测量精度可达1毫米以内。

“你越了解细节,走的弯路就越少”,回想刚开始调试的那段日子,姜鹏挨个找团队成员谈话:没有谁的知识储备能应付所有调试任务,关键就在于发动集体力量,心往一处想,劲往一块使。

2019年4月通过工艺验收时,多项因FAST而生的技术被鉴定为国际领先水平。比如超高疲劳性能钢索,索构件可承受不低于500兆帕的疲劳强度;比如超低损耗耐疲劳动态光缆,单条光缆可弯折超过10万次……

“心里一块大石头落了地,天也是格外蓝。”

想起通过工艺验收那天,孙才红的眉头都在舒展。 

在FAST现场工作的年轻人

在FAST现场工作的年轻人

能担当:日夜坚守

如何丈量每个人为FAST付出的时间?

因为太常往返于北京和贵州,姜鹏这些年的飞行里程能绕地球11圈;

建设期间,每一次贵州当地比春节还隆重的冬至节,郑晓年都在现场;

孙才红、朱明等前辈将在这里走完职业生涯的最后一程;

越来越多的新生力量将走上科研一线,把自己的青春留在这里。

在FAST现场,不少年轻的技术骨干都是党员,他们发挥了很好的带头作用。

“现在我们的工作重心以天文观测为主,同时要优化望远镜性能”,FAST馈源支撑系统助理工程师李铭哲告诉记者。

贵州多变的天气让人容易感冒,但李铭哲更担心气候变化是否会影响望远镜精度。

为防止馈源舱停靠平台设备受潮,他还要定期走到FAST最底端做维护。

在现场,不光要完成值班任务,FAST团队每一个人都是24小时待命,凌晨一两点起床解决问题很常见。

“现在运行状态比较稳定,能睡觉时就赶快睡,不知道什么时候就被叫醒了。”李铭哲笑说。

常年在现场加班加点,于东俊觉得自己对刚生完宝宝的妻子亏欠太多。

2019年春节,为了及时完成任务,于东俊没回家。

过年前3天,于东俊给在家待产的妻子打电话,刚说完不能回,妻子马上说:“没事,我和孩子都理解你,安心工作,你放心”。

为了不让妻子孤身过年,于东俊把妻子和还未出世的宝宝接到了FAST现场,看到自己的丈夫和同事在一线奋战,于东俊的妻子又心疼又骄傲。

“等宝宝长大了,我会把FAST的意义、工作的辛苦讲给他听,让他以后做个认真负责、有担当的人。”于东俊说。

接下来,团队成员的工作重心又要转移。

姜鹏表示,把望远镜性能稳定住,给科学家提供更多观测时间,是未来两年的重要任务,“我们期待FAST能有更好的科学产出,期待科学家取得成果的光环远超工程成就,这样我们的努力才更有意义”。

责任编辑:张致铖

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