国际学术期刊《自然·天文学》近期发表了中国科学家一项重要发现——通过“中国天眼”FAST的观测,一颗原本被认为“熄灭”的脉冲星,仍然可以探测到极其微弱的窄脉冲。这是“中国天眼”探测到的脉冲星辐射新形态,对揭示脉冲星磁层的极端物理环境等具有重要科学意义。
这颗脉冲星,是“中国天眼”FAST“入职”以来,发现的800余颗脉冲星中的一颗,这些重要发现为人类研究宇宙提供了很多有利的数据帮助。
从古人发出的“日月安属?列星安陈?”的《天问》,到如今借助全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜,将人类“视界”延伸到百亿光年之外。从选址、建设、调试、运营,“中国天眼”建设运维过程中的每一个环节,无不在运用中国智慧和中国制造,在人类极目宇宙的道路上贡献着力量。
2022年7月24日拍摄的“中国天眼”夜景(维护保养期间拍摄,无人机光绘)。新华社记者 欧东衢 摄
“这是一个美丽的风景、科学风景!”
20世纪90年代,“中国天眼”设想提出时,大胆到有些突兀。
当时中国最大的射电望远镜口径不到30米,德国的埃菲尔斯伯格望远镜口径100米的世界纪录已保持多年,而“中国天眼”的目标是500米。
中国曾是世界上天文记录最久远、最完整的国家。在超过3000年的时间里,华夏文明连续不断地记录着各种天文现象,中国古代天文学家编制了100多种天文历法,也发明了大量的天文仪器。
但近代以来,中国天文学跟其他科学技术一样,大大落后于率先完成工业革命的西方国家。即便在上世纪,老一辈天文学家也只能寻求与国外合作,相当于借用别人的望远镜,大多只能做一些边缘课题。
FAST的理想建造地对地形、地质、水文等都有着极高要求,为了给望远镜找个最合适的“家”,当时年近50岁的南仁东带着团队与300多幅卫星遥感图,风餐露宿地奔走于贵州大山深处。
这是一张拼版照片:依次为“中国天眼”拼装第一块反射面板(左上,2015年8月摄)、“中国天眼”反射面板安装近半(右上,2015年12月摄)、“中国天眼”反射面板安装近八成(左下,2016年3月摄)、维护保养期间的“中国天眼”(右下,2022年7月摄)(无人机照片)。新华社记者 欧东衢 摄
12年时间里,他们几乎走遍了贵州所有的喀斯特洼地,最终从300多个候选洼地里,选择了平塘县大窝凼——最适合“天眼”的深深“眼窝”。
2011年3月动工开建,2016年9月落成启用,横空出世的“中国天眼”刷新了世人对射电望远镜的认知极限:
口径500米,仅圈梁、索网和支撑馈源舱的6座高塔就用掉1万多吨钢材;反射面板总面积25万平方米,相当于30个标准足球场,用掉2000多吨铝合金;如果将“中国天眼”装满水,全世界每人可以分到2升……
“中国天眼”落成启用当日,71岁的南仁东站在“中国天眼”的圈梁上对记者深情地说:“这是一个美丽的风景、科学风景!”
2017年9月,南仁东因肺癌去世。走前,他实现了奋斗一生的梦想——建一台世界最大最强的射电望远镜。现在,“中国天眼”已成为全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜,极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。
反复试验、多次失败、越挫越勇
独一无二的科学工程,没有经验可循,注定会面临史无前例的挑战。
反射面板如“中国天眼”的“视网膜”,索网则是支撑“视网膜”的“神经系统”。“中国天眼”反射面板虽只有1毫米厚,也要使用2000多吨铝合金,其索网结构是世界上跨度最大、精度最高、工作方式最特殊的,对抗疲劳性能的要求极高,现有钢索都难堪重任。
2022年7月22日,工作人员对“中国天眼”的反射面板进行维护保养(维护保养期间拍摄)。新华社记者 欧东衢 摄
FAST运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏带着一帮青年人,用整整两年时间,进行了大规模的索疲劳试验。近百次失败,从千头万绪中不断探寻解决问题的关键,终于攻克超高强度、抗反复拉伸的钢索,首创主动变形反射面,使望远镜覆盖40度天顶角,成功支撑起“中国天眼”的“视网膜”。
“没人告诉你可以怎么做,谁也没有把握自己的方法一定行。”姜鹏告诉记者,“反复试验、多次失败、越挫越勇”的艰难攻关几乎贯穿了FAST建设阶段的每一个环节。
仅在建设阶段,“中国天眼”就获得了钢结构、自动化产业、机械工业、创新设计、测绘地理信息技术、电磁兼容研发、建设工程等10余个领域的国家大奖。
在调试阶段,“中国天眼”又碰到难题。“‘积木’搭好了,但望远镜不能按照总控的指令高效运行。”FAST运行和发展中心测控部主任孙京海说,“简单的修复解决不了问题,控制系统必须推倒重建。”
为了尽快开发出新的控制系统,孙京海无数次挑灯夜战至东方既白,几乎重写了全部核心算法代码。他心里只有一个信念:不能让工程调试进度耽误在自己这里。最终,在正式测试时,一套为“中国天眼”量身定制的控制系统,所有指标一次通过。
“中国天眼”世界最大、最灵敏的特性,激发了很多特殊的技术需求,需要中国科学家们充分发挥主观能动性和创造力,在不断“挑战认知和技术极限”、不断“发现问题、解决问题”中优化升级。
今年7月底,在中国科学院国家天文台、哈尔滨工业大学等10家单位共同努力下,国家重点研发计划“智能机器人”重点专项“重大科学基础设施FAST运行维护作业机器人系统”项目通过验收,极大提升了“中国天眼”运维质效,年观测时间可增加1000小时左右。
7月26日,工作人员在调试馈源接收机拆装机器人。新华社记者 欧东衢 摄
不断拓展人类观天视野极限
发现800余颗新脉冲星、首次在射电波段观测到黑洞“脉搏”、探测到纳赫兹引力波存在的关键证据……“中国天眼”成果频出,不断拓展人类观测宇宙的视野极限。
6月23日拍摄的“中国天眼”全景(维护保养期间拍摄,无人机照片)。新华社记者 欧东衢 摄
快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮的射电爆发现象,在1毫秒的时间内能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。
得益于“中国天眼”的超高灵敏度,中国科学家领导的科研团队发现了首例持续活跃重复快速射电暴FRB 20190520B,对更好理解这一宇宙神秘现象具有重要意义。
国家天文台研究员李柯伽所在的中国脉冲星测时阵列(CPTA)研究团队利用“中国天眼”,探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据。
“FAST的灵敏度让中国天文学家站在了人类视野的最前沿。”李柯伽说,凭借“中国天眼”的优良性能,CPTA研究团队以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势,弥补了观测时长的差距,使我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平。
“敢为人先的魄力、追求极致的毅力、持之以恒的定力,是FAST的成功秘诀。”姜鹏说。
总策划:赵丹平、顾钱江
监制:闵捷
统筹:卫铁民
记者:欧东衢、吴箫剑、潘德鑫、吴思
视频:吴斯洋、刘勤兵、杨欣
编辑:刘畅、徐欣涛
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网友看法
1、网友自强不息风声FD:哪天真把外星人招来了,我们就可能连蚂蚁都不如。
2、网友天马悠闲独行空:致敬!南仁东[赞][赞][赞]
3、网友勇者湖泊5sV:不是传闻贵州的那个天眼报废遗弃了吗?到底是还在发挥巨大贡献还是被遗弃了?
4、网友世界不相信泪水:诺贝尔奖主霍金警告过,别惊动外星人,否则地球有灾难
5、网友黄泥9:不是传闻贵州的那个天眼报废遗弃了吗?到底是还在发挥巨大贡献还是被遗弃了?
6、网友开心的火力点:“中国天眼”:极目百亿光年之外,成果频出,不断拓展人类观测宇宙的视野极限。
7、网友无双星辰H5:如果须建第二座,我这有口径大于500米纵深的坑。
8、网友云游天空:天眼之父,南怀仁
9、网友雾起烟飞入旧年:到底看到什么了
10、网友盲眼画师007:每人两升水?[震惊]不太信,谁数学好,给算算[震惊]
11、网友上进的飞影:其实现在再看多远意义也不大了,现在看到的都是百亿年前发生的事了
12、网友手机用户59817936153:“中国天眼”是本世纪最伟大的工程!
13、网友幸运蜻蜓Zp:“中国天眼”已成为全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜,极大拓展了人类观察宇宙视野的极限。[赞][赞][赞][赞][赞][赞][赞]
14、网友杜子836:为什么不直接上干货?介绍什屈原,看开头果断划走
15、网友德才兼备百香果TVS:天眼穿过云层观察比韦伯还牛逼
16、网友快乐的饺子FX:凭借“中国天眼”的优良性能,CPTA研究团队以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势,弥补了观测时长的差距,使我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平。
17、网友晨曦影视娱乐推荐:什么时候目之所已,皆为华夏()网友补充。。。。![呲牙]
18、网友珍视教育:致敬科学家们[加油][赞]
19、网友飞鹰点睛:“中国天眼”:极目百亿光年之外,敢为人先的魄力、追求极致的毅力、持之以恒的定力,是FAST的成功秘诀。[赞][赞][赞]
20、网友草原奶牛胖头鱼乌龟王:发现800余颗新脉冲星、首次在射电波段观测到黑洞“脉搏”、探测到纳赫兹引力波存在的关键证据……“中国天眼”成果频出,不断拓展人类观测宇宙的视野极限。[赞][鼓掌][鼓掌]
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