姚蕊“中國天眼”守艙人

2019 年，年度“全球35 位35歲以下科技創(chuàng)新青年”名單中，有這樣一個花一樣的名字——姚蕊。下面，讓我們一起去認(rèn)識一下這位年輕的女科學(xué)家吧。

她是“科研大工匠”好苗子

1984 年，姚蕊出生在北京一個工程師家庭，在父母的熏陶之下，品學(xué)兼優(yōu)的她選擇了與機(jī)械工程打交道?！坝行I(yè)在外行看起來很枯燥，其實一旦深入了解，也有很多令人著迷的地方。”

短短幾年時間，“學(xué)霸”姚蕊就在工學(xué)道路上從女學(xué)士成長為女碩士，身影也從北航輾轉(zhuǎn)到了清華園。姚蕊的兩大偶像是世界著名科學(xué)家錢學(xué)森和天文學(xué)家南仁東。南仁東老先生曾談到的三個問題，“我們是誰？我們從哪里來？我們是否孤獨？”也是姚蕊從事科研工作以來，一直思考的問題。

20 多年前，有人在一場聚集了世界頂尖無線電科學(xué)家的大會上提出，在全球電波環(huán)境繼續(xù)惡化之前，人類應(yīng)該建造新一代射電望遠(yuǎn)鏡，接收更多來自外太空的訊息。當(dāng)時中國最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑不到30 米，南仁東卻放出“狂”言：“將來我們要建造一個口徑500米，全球最大的太空望遠(yuǎn)鏡！”有人嘲諷他癡人說夢。

姚蕊讀研究生時，所做的第一個課題，就是國家項目——FAST（500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡）饋源支撐研究。這是姚蕊第一次與FAST相遇，當(dāng)時她就感覺這個項目很特別，對它充滿了好奇。于是，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，姚蕊開始參與FAST 相關(guān)的工作。

當(dāng)26 歲的姚蕊碩士剛畢業(yè)時，就有幸加入南仁東的“中國天眼”科研團(tuán)隊。南教授的敬業(yè)精神和樸實的生活作風(fēng)令她感佩不已。在這位“中國天眼之父”的影響下，姚蕊也磨煉出超越常人的吃苦精神。

2012 年，只有兩年工作經(jīng)驗但表現(xiàn)突出的姚蕊，被任命為FAST 饋源艙的負(fù)責(zé)人，當(dāng)時她只有28 歲。面對一些人提出“姚蕊太年輕”的異議，南仁東自信滿滿地說：“小姚是‘科研大工匠’的好苗子，她能吃苦，工作嚴(yán)謹(jǐn)，又敢于創(chuàng)新，放到普通崗位上倒是埋沒了，我們應(yīng)該給青年才俊大施拳腳的機(jī)會?！?/p>

科研路上追求完美

FAST 位于黔南的群山環(huán)抱之中，建成后，不僅會成為世界上規(guī)模最大的射電望遠(yuǎn)鏡，同時，它接收宇宙電波的能力也將是最出色的。饋源是望遠(yuǎn)鏡用來接收宇宙無線電波的裝置系統(tǒng)，也就是天線;饋源艙是承載饋源的艙體，是“中國天眼”的最核心部件之一。這個世界之最的誕生，很大程度上依賴于靈敏的核心部件——饋源艙。

姚蕊是個完美主義者，在科研上總想做到世界最頂尖。項目啟動后，她對每一張圖紙仔細(xì)審核，反復(fù)計算，甚至曾經(jīng)連續(xù)4 天不合眼在電腦前編程?！绊椖孔罹o張的那年，整個饋源支撐系統(tǒng)團(tuán)隊，僅記錄在案的重要會議就多達(dá)140 次，多位負(fù)責(zé)人甚至連去食堂吃飯都在一起，就是為了能爭取更多時間討論交流?！?/p>

饋源艙的設(shè)計工作開始后，數(shù)不清的問題向姚蕊撲來。其中，饋源艙限重問題是最“折磨人”的。于是，姚蕊的首要任務(wù)，就是帶隊給饋源艙“減肥”。

這場耗時近兩年的“瘦身”著實不易。饋源艙里不僅有饋源裝置，還有配套的其他輔助設(shè)備和設(shè)施。經(jīng)過反復(fù)的模擬實驗，他們最終把主體框架從“正圓形”變成了“近似三角形”，一下減重幾千斤！

隨之而來的又有個棘手的難題。原本計劃在“中國天眼”內(nèi)放置9 個不同類型的饋源裝置，但隨著饋源技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，2014 年初FAST 項目組決定建設(shè)一臺超寬帶饋源接收機(jī)，也要一并放入饋源艙。該饋源接收機(jī)性能先進(jìn)，可代替原來的3 個饋源裝置。

這位“新房客”的尺寸太大了，占了饋源艙內(nèi)近一半的使用面積。

姚蕊最終想出一個大膽又合理的方案：機(jī)設(shè)備分組運(yùn)行。事實上，“天眼”每次觀測宇宙星空時，通常情況下只會用到其中一個饋源裝置，其他饋源裝置在此期間是不工作的。那為何不把閑置的饋源裝置“請”出饋源艙呢？探測時使用哪一個，就將它裝進(jìn)饋源艙里，按照這一思路，和團(tuán)隊開始了新一輪的設(shè)計改造工作。

在不久后的饋源艙詳細(xì)設(shè)計評審會上，這一方案得到了專家組成員的認(rèn)可?！爸袊煅邸钡酿佋磁撻_始依照姚蕊提出的新方案，進(jìn)行研發(fā)打造，安裝調(diào)試。

2016 年7 月3 日11 時46 分，平塘500 米口徑大射電望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)場，最后一塊反射面板成功到達(dá)預(yù)定位置，順利完成安裝。這標(biāo)志著世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡主體工程全面完工，“天鍋”已經(jīng)成型！

誓做“中國天眼”守艙人

饋源艙位于整個“天眼”望遠(yuǎn)鏡球面的中心位置，正式投用后，它會隨著探測的需要沿球面中心軸做上下運(yùn)動。從高處往“天鍋”底部看去，饋源艙就像一個碉堡。姚蕊打了個比方：“如果把FAST 看作一個天眼，那饋源艙就相當(dāng)于這個眼睛的瞳孔，它起到聚焦的作用，我們能看得更清楚?！?/p>

姚蕊在完成饋源艙系統(tǒng)初步調(diào)試后，又展開升艙調(diào)試，結(jié)果顯示，這只巨大的“中國天眼”運(yùn)行十分正常。2017 年12 月，饋源艙驗收工作圓滿完成，F(xiàn)AST 正式睜開了它探索宇宙的大眼睛。

“中國天眼”的誕生在中西方科學(xué)界引發(fā)了震蕩。探索未知宇宙，搜尋和發(fā)現(xiàn)脈沖星是FAST 的主要科學(xué)目標(biāo)之一。截止到目前，“中國天眼”已經(jīng)先后發(fā)現(xiàn)了43 顆脈沖星，極大地增加了人類對宇宙的認(rèn)知，我國天文學(xué)家們正在破解“天眼”獲取的海量信息。如今，已經(jīng)博士畢業(yè)的姚蕊，正是這口“天鍋”的“眼瞳”守護(hù)人?！爸袊煅邸钡恼＿\(yùn)行，始終離不開姚蕊和團(tuán)隊在背后默默的技術(shù)支持。因為他們的堅持付出，一個當(dāng)初沒有多少人看好的夢想，最終成為一個國家的驕傲。

姚蕊詩意地說：“FAST 射電望遠(yuǎn)鏡的作用，就是幫助人類從宇宙的白噪音中，更靈敏地分辨出有意義的聲音。它可以接收到1351光年外的電磁信號，可以從雷聲中聽見蟬鳴?！?019 年1 月21 日，作為饋源艙控制技術(shù)領(lǐng)域的代表人物，姚蕊入選《麻省理工科技評論》年度“35 位35 歲以下科技創(chuàng)新青年”名單！如此年輕卻有如此成就，讓我們看到了中國創(chuàng)新科研力量的崛起。