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洞穿未來的“超級天眼”

2017年06月08日 13:13:49  來源:新華社
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  500米口徑球面射電望遠(yuǎn)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(yù)為“天眼”的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡2016年9月25日落成啟用。經(jīng)過8個多月的前期調(diào)試,近日啟動試觀測,進(jìn)入邊觀測邊調(diào)試的關(guān)鍵階段。

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

  古有十年磨一劍,今有二十年“鑄天眼”?!疤煅邸钡难醒u和建設(shè),飽含著中國人對探索宇宙新知的嚮往。它由中國天文學(xué)家于1994年提出構(gòu)想,經(jīng)過13年預(yù)研究,2007年7月立項,2011年3月開工,歷時5年半建設(shè)完成。關(guān)鍵技術(shù)無先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、核心技術(shù)遭遇封鎖……從預(yù)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(tuán)隊接到哈爾濱工業(yè)大學(xué)傳來的消息,前期做的所有索網(wǎng)實驗全都失敗了?!皣鴥?nèi)頂級的應(yīng)用於斜拉橋上的鋼索,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度是200兆帕、抗200萬次彎曲,用在‘天眼’實驗上都斷了?!别佋粗蜗到y(tǒng)總工程師孫才紅説,按設(shè)計要求,“天眼”需要強(qiáng)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(biāo)水準(zhǔn)的2.5倍。

  當(dāng)時負(fù)責(zé)索網(wǎng)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(jīng)過一年半的艱苦技術(shù)攻關(guān),完成了索網(wǎng)變位策略優(yōu)化及疲勞性能評估工作,降低了索網(wǎng)的變位應(yīng)力幅,最終生産出滿足要求的鋼索。

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

  經(jīng)過密集的科研攻關(guān),“天眼”最終創(chuàng)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(yuǎn)鏡的兩倍,並通過並連線器人二級調(diào)整,最終在降低建造成本的同時,實現(xiàn)毫米級高精度定位。

  國家天文臺臺長嚴(yán)俊説,“天眼”項目由最初不到5人的研究小組發(fā)展到上百人團(tuán)隊,凝聚了國內(nèi)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(guān)鍵指標(biāo)上超越國外同類望遠(yuǎn)鏡,實現(xiàn)了大科學(xué)工程由跟蹤模倣到整合創(chuàng)新的跨越。

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

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

  射電望遠(yuǎn)鏡誕生至今,人類發(fā)現(xiàn)約2500顆脈衝星,它們?nèi)课混躲y河系內(nèi)?!疤煅邸背旱撵`敏度使它具備超強(qiáng)的發(fā)現(xiàn)力:發(fā)現(xiàn)的脈衝星數(shù)量有望翻倍,發(fā)現(xiàn)氣體星系有望在過去的基礎(chǔ)上提高10倍,有望發(fā)現(xiàn)新的星際分子……

  嚴(yán)俊表示,“天眼”在獲得天體超精細(xì)結(jié)構(gòu)、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(yōu)勢,從脈衝星中遴選出脈衝信號穩(wěn)定的毫秒級脈衝星,將來有望應(yīng)用於導(dǎo)航。

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

  回溯原初宇宙,這是科學(xué)家們研製建造“天眼”的原動力,也是他們的終極目標(biāo)。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(xué)前沿實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破、加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的利器,為更多人投身科學(xué)事業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

[責(zé)任編輯:葛新燕]

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