“中國天眼”之父南仁東

□ 詹 媛

1993年，他率先提出在中國建設(shè)新一代射電望遠鏡；10余年時間里，他走遍貴州上百個窩凼，只為選出一個理想臺址；從2007年立項到2016年落成啟用，他跑遍工程現(xiàn)場的每個角落，即便被確診為肺癌，仍然堅守崗位……他就是中國500米口徑球面射電望遠鏡（簡稱FAST）工程的發(fā)起者和奠基人南仁東。

2017年9月25日，“中國天眼”——這座世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡落成啟用一周年。令人悲痛的是，就在10天前，南仁東永遠地閉上了眼睛，享年72歲。2017年11月17日，中宣部追授他“時代楷?！睒s譽稱號。

“20多年只做這一件事”

“咱們也建一個吧。”1993年，獲悉科學(xué)家們在日本東京的國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會上提出要在全球電波環(huán)境繼續(xù)惡化之前，接收更多來自外太空的信息，建造新一代射電“大望遠鏡”時，時任中國科學(xué)院北京天文臺副臺長的南仁東，便敏銳地抓住了契機，提出：“在中國境內(nèi)建造直徑500米、世界最大的單口徑射電望遠鏡?！?/p>

當(dāng)時，我國最大的射電望遠鏡口徑只有30米。從30米到500米，這是個太大膽的設(shè)想，看好的人寥寥無幾。因為，建設(shè)這樣大口徑的射電望遠鏡，不僅是一個嚴密的科學(xué)工程，還是一個難度巨大的建設(shè)工程，涉及天文學(xué)、力學(xué)、機械工程、結(jié)構(gòu)工程、電子學(xué)、測量與控制工程，甚至巖土工程等領(lǐng)域，且工程從紙面設(shè)計到實際建造和運行，有著十萬八千里的距離。

是否有合適的地方？施工困難怎么克服？這是當(dāng)時人們最為普遍的質(zhì)疑。但南仁東認準(zhǔn)了這件事。從1994年開始，年近50歲的南仁東開始主持國際大射電望遠鏡計劃的中國推進工作。他大膽提出，利用我國貴州省的喀斯特洼地作為望遠鏡臺址，并立即啟動貴州選址工作。

“為了選址，南老師當(dāng)時幾乎踏遍了那里的所有洼地。”南仁東的學(xué)生、FAST工程接收機與終端系統(tǒng)高級工程師甘恒謙回憶，當(dāng)時南仁東帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，跋涉在中國西南的大山里，“有的荒山野嶺連條小路都沒有，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民走著都費勁”。

訪山歸來，南仁東心里有了底，正式提出利用喀斯特洼地建設(shè)射電望遠鏡的設(shè)想。經(jīng)過多年的論證，2007年7月，F(xiàn)AST作為“十一五”重大科學(xué)裝置，正式被國家批準(zhǔn)立項；2008年，國家發(fā)改委批復(fù)了FAST的可行性研究報告；2009年，中科院和貴州省人民政府聯(lián)合批復(fù)了FAST項目初步設(shè)計及概算。

2016年9月25日，F(xiàn)AST項目竣工。如果在國際上做一個橫向比較，F(xiàn)AST與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比，靈敏度提高約10倍；比排在“阿波羅”登月之前、被評為人類20世紀(jì)十大工程之首的美國“阿雷西博”305米望遠鏡，綜合性能提高約10倍。這個世界第一大單口徑射電望遠鏡，可以觀測脈沖星、中性氫、黑洞等這些宇宙形成時期的信息，以及捕捉來自外星生命的信號。從1994年開始主持FAST項目的選址、立項、可行性研究及初步設(shè)計，歷時22年，南仁東帶領(lǐng)團隊最終建成了這個世界上獨一無二的項目——“中國天眼”。南仁東因此也被稱為“中國天眼”之父。

“造不好，怎么對得起人家？”

爭取到立項后，南仁東的反應(yīng)卻不是欣喜若狂。自2011年開工令下達，在5年半的工程建設(shè)過程中，先后有150多家國內(nèi)企業(yè)、20余家科研單位、數(shù)千人的施工隊伍相繼投入FAST建設(shè)。這么大的射電望遠鏡建設(shè)，關(guān)鍵技術(shù)無先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、現(xiàn)場施工環(huán)境非常復(fù)雜，工程的艱難程度遠超出想象?？上攵?，南仁東肩上的擔(dān)子，壓得很重。

2010年，F(xiàn)AST遇到建造以來的一場近乎災(zāi)難性的風(fēng)險。據(jù)FAST工程調(diào)試組組長、研究員姜鵬回憶，2010年，他們對買自知名企業(yè)的十余根鋼索結(jié)構(gòu)進行疲勞實驗，結(jié)果全部以失敗告終，沒有一例能滿足FAST的使用要求。當(dāng)時，臺址開挖工程已經(jīng)開始，設(shè)備基礎(chǔ)工程迫在眉睫，可由于購買的材料達不到工程要求，反射面的結(jié)構(gòu)形式遲遲定不下來。

姜鵬清晰地記得，在空曠的會議室里，南仁東背著手站在黑板前，盯著那草圖，“像一個無助的孩子”。姜鵬說：“我當(dāng)時很難理解，這樣的大科學(xué)家也會手足無措?！钡芸炀兔靼啄先蕱|的壓力之大，“他背負的責(zé)任太重了”。

盡管失敗帶來了打擊，但放棄絕不是南仁東的選擇?！霸觳缓?，怎么對得起人家？”“國家投了那么多錢，國際上又有人說你在吹牛皮，我就得負點責(zé)任。”這樣的話經(jīng)常掛在他的嘴邊。南仁東決定轉(zhuǎn)向鋼索的研制，整個研制工作接近兩年，經(jīng)歷了近百次的失敗。幾乎每一次，南仁東都親臨現(xiàn)場，溝通改進措施。最后，終于研制出滿足FAST要求的鋼索結(jié)構(gòu)，讓FAST渡過了難關(guān)。

在整個FAST建設(shè)過程中，南仁東指導(dǎo)各項關(guān)鍵技術(shù)的研究及模型試驗，實現(xiàn)了三項自主創(chuàng)新：利用貴州天然的喀斯特洼地作為臺址；洼地內(nèi)鋪設(shè)數(shù)千塊單元組成500米口徑球冠狀主動反射面；采用輕型索拖動機構(gòu)和并聯(lián)機器人，實現(xiàn)望遠鏡接收機的高精度定位。此外，他還突破了一系列技術(shù)難題，發(fā)明了500MPa耐疲勞拉索，突破了高效握拔力錨固技術(shù)、大跨度索網(wǎng)安裝和精度控制等難題；提出通過“水環(huán)”和運動配重擴大焦艙的運動空間、同時增加系統(tǒng)阻尼的設(shè)計。全新的設(shè)計思路和得天獨厚的臺址優(yōu)勢，使FAST開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式。

“懂無線電、焊接、機械的天文學(xué)家”

有人說，是FAST成就了南仁東。實際上，早在FAST之前，南仁東就是個“傳奇”。

南仁東于1945年出生在吉林省遼源市龍山區(qū)，1963年，他以高考平均98.6分(百分制)的優(yōu)異成績成為“吉林省理科狀元”，并考入清華大學(xué)無線電系。但在選擇碩士專業(yè)的時候，南仁東卻不按常理出牌，考取了中國科學(xué)院的天文學(xué)研究生，跨入與此前專業(yè)差異很大的天文學(xué)領(lǐng)域。從此，他馳騁于國際天文界。

1984年，南仁東使用國際甚長基線網(wǎng)對活動星系核進行系統(tǒng)觀測研究，在這一領(lǐng)域的早期發(fā)展階段，主持完成歐洲及全球網(wǎng)十余次觀測。他在國際上首次將VLBI“快照”模式應(yīng)用到天體物理觀測領(lǐng)域，VLBI混合成圖達到當(dāng)時國際最高動態(tài)范圍水平。多年的突出成果令南仁東得到國際同行的贊譽和認可，2006年，在他不在場的情況下，各國科學(xué)家推選他為國際天文學(xué)會射電專業(yè)部主席。

但是，在上世紀(jì)90年代中期，南仁東毅然放棄了國外的高薪，回國挑起天文事業(yè)重擔(dān)，就任中國科學(xué)院北京天文臺副臺長。據(jù)說，他當(dāng)時一年的工資也就相當(dāng)于在國外一天的工資。就這樣，南仁東還是回到了中國進行天文研究，并且建設(shè)了舉世聞名的“天眼”。

在FAST工程副經(jīng)理、辦公室主任張蜀新眼里，南仁東不僅是個天文學(xué)家，還精通巖土、焊接、機械、工程管理。在審核危巖和崩塌體治理、支護方案時，不懂巖土工程的南仁東，用了一個月的時間學(xué)習(xí)相關(guān)知識，對方案中的每一張圖紙都仔細審核、反復(fù)計算，指出方案中的錯誤，提出了大量的寶貴意見?！八莻€天文學(xué)家，但為了FAST，他把自己練成了通才，拿起電焊能焊得有模有樣，給機械專家提點問題也總在點子上。”張蜀新說。

多年來，F(xiàn)AST項目成為享譽世界的超級大工程，其創(chuàng)新技術(shù)得到了各方認可，獲得了各種獎勵，如創(chuàng)新的索網(wǎng)技術(shù)成果獲2015年度鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎特等獎、2016年度廣西技術(shù)發(fā)明一等獎和2016年度北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎。但屬于南仁東個人的榮譽卻只有“CCTV2016年度科技創(chuàng)新人物”“2016中國科學(xué)年度新聞人物”“2017年全國創(chuàng)新爭先獎?wù)隆绷攘葞醉棥?/p>

他對名利淡泊，卻對現(xiàn)場的工人和貧困地區(qū)的孩子十分上心。每次晚飯后，他都會到工人的工棚里坐坐。他的記憶力極好，幾乎知道每個工人的名字、工種、收入情況，還知道一些他們家里的瑣事。當(dāng)看到當(dāng)?shù)厝松畹钠D苦，了解當(dāng)?shù)匦『⒆由蠈W(xué)的不易，南仁東還出資捐助十余位兒童上學(xué)……工人們也完全不把他當(dāng)“大科學(xué)家”，甚至直接用自己吃過飯的碗盛水給他喝，像家人一般不避嫌。

2016年9月，此時已罹患肺癌并在手術(shù)中傷及聲帶的南仁東，不顧身體病痛，從北京飛赴貴州，在遠處目睹了“天眼”的啟用儀式。2017年9月15日，南仁東病逝。在他逝世前，留下遺愿：喪事從簡，不舉行追悼儀式。他的離開，如他生前一般低調(diào)，他不希望被人們記住，但他的功績又怎能被人們遺忘？“天眼”，是他留下的遺產(chǎn)。他把一個大膽的設(shè)想變成國之重器，成就了中國在世界上獨一無二的項目。