“80后”科研女神姚蕊：樂做“中國天眼”守艙人

張東亮

被譽(yù)為“中國天眼”的FAST，是目前世界上口徑最大、最靈敏的射電天文望遠(yuǎn)鏡。它像一口大鍋?zhàn)湓谫F州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼的喀斯特洼坑中，鍋沿直徑達(dá)500米。若把它看作一只窺探神秘宇宙的“天眼”，那饋源艙就相當(dāng)于它的瞳孔。作為“瞳孔”的研制負(fù)責(zé)人兼守護(hù)人，姚蕊被譽(yù)為“科研大工匠的好苗子”。而當(dāng)年接到研制任務(wù)時(shí)她只有28歲，被很多人質(zhì)疑，她沒有辯解，而是以實(shí)際行動(dòng)證明了自己……

獲偶像賞識(shí)，

剛畢業(yè)當(dāng)上“科研大工匠”

姚蕊1984年出生在北京市一個(gè)工程師家庭。在父母熏陶下，她品學(xué)兼優(yōu)，在填報(bào)高考志愿時(shí)選擇了機(jī)械工程專業(yè)。至今想起當(dāng)年她還十分感慨，說：“有些專業(yè)在外行看起來很枯燥，實(shí)際上一旦深入了解，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很多令人著迷的地方?！彼f，這是她選擇學(xué)習(xí)機(jī)械工程的理由之一。另外，她還有一個(gè)理由就是，她的人生偶像有兩個(gè)，一個(gè)是世界著名科學(xué)家錢學(xué)森，另一個(gè)是天文學(xué)家南仁東。她也想像偶象一樣成為了不起的科學(xué)家。

于是，在隨后短短幾年里，“學(xué)霸”姚蕊就在工學(xué)道路上從女學(xué)士蛻變成了女碩士，身影從北航輾轉(zhuǎn)到了清華園。

科研路上，姚蕊也有過迷茫和疑惑。讀研時(shí)，看到以前的同學(xué)從事金融行業(yè)，風(fēng)光無限，她多多少少有些受刺激。但導(dǎo)師對(duì)她說，如果你有能力搞科研，為人類的進(jìn)步做貢獻(xiàn)，那不僅很酷，而且意義更遠(yuǎn)大！這番話讓姚蕊堅(jiān)定了努力方向，也讓她意識(shí)到，能不斷開拓人類對(duì)生命和自然界奧秘的認(rèn)識(shí)，是一項(xiàng)偉大的事業(yè)，其意義無法用金錢物質(zhì)來衡量。

談及與FAST的緣分，姚蕊說感覺像是命運(yùn)的安排。她讀研時(shí)的第一個(gè)課題，就是做FAST饋源支撐研究。當(dāng)時(shí)她就感覺這個(gè)國家項(xiàng)目很特別，因此她對(duì)項(xiàng)目充滿好奇，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下開始參與這項(xiàng)工作。

姚蕊的偶像之一南仁東老先生，生前常常談到三個(gè)問題：“我們是誰？我們從哪里來？我們是否孤獨(dú)？”20多年前，就有人在一場(chǎng)聚集了世界頂尖無線電科學(xué)家的大會(huì)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(shí)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(gè)口徑500米，全球最大的太空望遠(yuǎn)鏡！”有人聽罷嘲笑他癡人說夢(mèng)。

為了“建造中國自己的新一代射電望遠(yuǎn)鏡”的理想，南仁東放棄了在國外天文學(xué)院擔(dān)任客座教授、享受高薪和世界頂級(jí)科研條件的待遇，毅然回國，開始了項(xiàng)目論證、選址及立項(xiàng)。

從1994年到2005年，南仁東帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖，走遍了貴州大山里300多個(gè)備選點(diǎn)。有些荒山野嶺連條小路都沒有，只能從石頭縫間的灌木叢中深一腳淺一腳地挪過去。最終，南仁東教授選擇了貴州省平塘縣金科村的喀斯特洼坑地。這個(gè)洼地剛好能盛起相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)面積的FAST巨型反射面。從洼地的地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等多方面看，都比較理想。

2010年，26歲的姚蕊碩士剛畢業(yè)，有幸加入了南仁東的“中國天眼”科研團(tuán)隊(duì)。南教授的敬業(yè)精神和樸實(shí)的生活作風(fēng)，令姚蕊感佩不已。作為大名鼎鼎的天文學(xué)家，南仁東的衣著打扮竟像個(gè)老農(nóng)民，而且他待人隨和，沒有一點(diǎn)架子。在跟隨這位“中國天眼之父”工作的過程中，姚蕊也磨煉出了超乎常人的吃苦精神。

有一次姚蕊等人陪南仁東教授去貴州山區(qū)考察，前方無路，七八十度的陡坡，人就像掛在山腰間，要是抓不住石頭或樹枝，一不留神就會(huì)摔下去。當(dāng)時(shí)又恰逢瓢潑大雨從天而降，山洪裹著泥沙一路狂泄，幾個(gè)年輕人一路上連扶帶背，個(gè)個(gè)摔得渾身泥濘，才總算幫瘦弱的南教授擺脫困境，保住一條老命……回到縣城落腳處一看，姚蕊和一名師姐身上都已經(jīng)傷痕累累。

2012年，只有兩年工作經(jīng)驗(yàn)的姚蕊，被任命為FAST饋源艙的負(fù)責(zé)人，當(dāng)時(shí)她只有28歲。饋源艙是“中國天眼”的最核心部件之一。望遠(yuǎn)鏡用來接收宇宙信號(hào)的裝置系統(tǒng)稱為饋源，而饋源艙就是用于安放這個(gè)系統(tǒng)的艙室。有些人認(rèn)為姚蕊太年輕，對(duì)她能否承擔(dān)重任提出異議，南仁東信心滿滿地說：“小姚是科研大工匠的好苗子，能吃苦，工作嚴(yán)謹(jǐn)，又敢于創(chuàng)新，放到普通崗位倒是埋沒了。我們應(yīng)該給青年才俊大展拳腳的機(jī)會(huì)?！本瓦@樣，姚蕊走馬上任了。

敢想敢干，

為“中國天眼”解決兩大難題

上任后，姚蕊開始了“雙城狂奔”式的生活。每天早上5點(diǎn)，她背起電腦包出門，7點(diǎn)從北京西站坐上前往石家莊的火車，來到“中國天眼”饋源艙的研制中心——位于石家莊市的中國電子科技集團(tuán)公司第五十四所，開學(xué)術(shù)會(huì)議，做科研設(shè)計(jì)。晚上9點(diǎn)回到北京的家，參照白天的會(huì)議記錄列出修改清單……這就是身為中國科學(xué)院天文臺(tái)副研究員、FAST饋源艙系統(tǒng)研制負(fù)責(zé)人的姚蕊的一天。

因?yàn)轲佋磁摰难邪l(fā)工作是由中科院天文臺(tái)與中科集團(tuán)第五十四所合作完成，所以在2012年到2014年間，北京、石家莊兩頭跑成了姚蕊的日常。

項(xiàng)目啟動(dòng)后，姚蕊對(duì)每張圖紙都仔細(xì)審核，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)都反復(fù)驗(yàn)算。她是個(gè)完美主義者，什么都想做到極致，甚至創(chuàng)造了連續(xù)4天不休息在電腦前編程的記錄。提起這段經(jīng)歷，姚蕊說：“那是項(xiàng)目最緊張的時(shí)期，整個(gè)饋源支撐系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)僅記錄在案的重要會(huì)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(zhēng)取更多時(shí)間討論交流?！?/p>

在饋源艙的設(shè)計(jì)過程中，姚蕊遭遇了數(shù)不清的問題。其中，饋源艙限重問題最讓姚蕊感到頭疼。按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，饋源艙限重為30噸，但技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，他們研發(fā)出的饋源艙重量達(dá)到34噸，必須“減肥”。

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，比如六桿精調(diào)平臺(tái)、電氣系統(tǒng)等，這些設(shè)施關(guān)系到“瞳孔”是否看得清、看得準(zhǔn)。因此，要讓饋源艙瘦身，需要照顧到方方面面，姚蕊及她的團(tuán)隊(duì)為此花費(fèi)了近兩年時(shí)間。

饋源艙哪里“贅肉”最多呢？姚蕊及其團(tuán)隊(duì)首先把目光投向了饋源艙的主體框架，經(jīng)過一次次深夜會(huì)議的集思廣益，以及反復(fù)的模擬實(shí)驗(yàn)，他們最終把主體框架從原來的正圓形變成了近似三角形，一下子就減重幾千斤！

減重問題剛解決，姚蕊和團(tuán)隊(duì)成員沒高興幾天，又遇到一個(gè)更棘手的問題。原本計(jì)劃在“中國天眼”內(nèi)放置9個(gè)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，F(xiàn)AST項(xiàng)目組決定與美國合作，建設(shè)一臺(tái)超寬帶饋源接收機(jī)，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(gè)饋源裝置。

雖然總體上饋源裝置的數(shù)量減少了，但問題也隨之而來——這位“新房客”尺寸太大了，占了饋源艙近一半的使用面積，它一放進(jìn)去，剩下6個(gè)饋源裝置根本無法全部塞進(jìn)去。

FAST所有子系統(tǒng)必須在2016年9月25日前完成調(diào)試，而在此之前，還要預(yù)留出大量的設(shè)備生產(chǎn)和打磨時(shí)間。眼看時(shí)間一天天過去，科研人員們心急如焚。姚蕊冥思苦想數(shù)日，連做夢(mèng)都在思考相關(guān)問題。

苦心人，天不負(fù)。經(jīng)過苦苦思索，姚蕊終于想出一個(gè)大膽而又合理的辦法：讓設(shè)備分組運(yùn)行！事實(shí)上，“天眼”每次觀測(cè)宇宙星空時(shí)，通常只會(huì)用到其中一個(gè)饋源裝置，其他饋源裝置是不用同時(shí)工作的。那為何不把閑置的饋源裝置“請(qǐng)”出饋源艙呢？探測(cè)時(shí)使用哪一個(gè)，就把哪一個(gè)饋源裝置裝進(jìn)饋源艙，“塞不下”的問題不就迎刃而解了嗎？

這個(gè)大膽的想法讓姚蕊激動(dòng)得徹夜未眠，次日天剛蒙蒙亮，她就急匆匆趕到研發(fā)中心，按照這一思路，和團(tuán)隊(duì)開始了新一輪的設(shè)計(jì)改造工作……

在不久后的饋源艙詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)上，姚蕊的這一方案得到了專家組的一致認(rèn)可！

就這樣，“中國天眼”的饋源艙依照姚蕊提出的新方案，陸續(xù)進(jìn)入了研發(fā)打造、安裝調(diào)試的新階段。

會(huì)工作也懂生活，

樂做天眼“瞳孔”守護(hù)人

2016年7月3日11時(shí)，平塘500米口徑大射電望遠(yuǎn)鏡安裝現(xiàn)場(chǎng)，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。整個(gè)“天鍋”由4450塊鋁合金材質(zhì)的反射單元面板組成，單塊面板重量達(dá)八九百斤，面積超過50平方米。作為全世界目前最大的一口“鍋”，其鍋口面積約相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)面積的總和。

這只天眼的主要功能，是依靠約25萬平方米的巨大反射面和重達(dá)30噸的饋源艙收集來自外太空的信息。其中反射面用于匯聚無線電波，饋源艙里的7套饋源裝置——相當(dāng)于接收天線，則用于接收電波。相對(duì)來說，饋源艙更為精密復(fù)雜，是天眼的最核心部分。它位于整個(gè)“天眼”望遠(yuǎn)鏡球面的中心位置，正式投入運(yùn)行后，它會(huì)根據(jù)探測(cè)的需要沿球面中心軸做上下運(yùn)動(dòng)，而支持它運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)為饋源塔，一共有6座，位于望遠(yuǎn)鏡圈梁邊的山上，通過鋼纜拉動(dòng)饋源艙升降。

姚蕊親自帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員鉆到望遠(yuǎn)鏡的底部，對(duì)饋源艙內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行精心調(diào)試。然后，他們又展開了升艙調(diào)試，也就是跟著索驅(qū)動(dòng)機(jī)器人一起進(jìn)行整體聯(lián)合調(diào)試，以驗(yàn)證饋源艙的升降是否符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)果證明，整個(gè)天眼系統(tǒng)的運(yùn)行都十分正常！

2017年12月，饋源艙驗(yàn)收工作圓滿完成，F(xiàn)AST正式“睜開”了它探索宇宙的大眼睛。

在現(xiàn)代前沿科技領(lǐng)域，西方國家一向自視甚高，認(rèn)為只有他們才掌握科學(xué)的真相。但隨著中國科技實(shí)力的快速崛起，這一局面逐漸被打破。其中最典型的案例，就是“中國天眼”的誕生在中西方科學(xué)界引發(fā)的震動(dòng)。

南仁東等天文科學(xué)家，總共耗費(fèi)了22年的心血，才成功打造了FAST——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。很快，F(xiàn)AST就被美國權(quán)威科學(xué)雜志評(píng)選為“21世紀(jì)全球最大最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡”。僅憑這只天眼，中國的天文科研水平就能持續(xù)領(lǐng)先世界20年！

遺憾的是，F(xiàn)AST射電望遠(yuǎn)鏡剛建成不久，“中國天眼之父”南仁東先生就因病逝世。姚蕊在傷心之余，時(shí)刻牢記這位偶像和導(dǎo)師生前的一句名言：“用科學(xué)報(bào)國，是一個(gè)科學(xué)家最大的榮耀！”

探索未知的宇宙，搜尋和發(fā)現(xiàn)脈沖星是FAST的主要科學(xué)目標(biāo)之一，從2016年9月25日天眼落成，到2019年8月底，它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)132顆優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，其中有93顆已被確認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)的脈沖星，極大地增加了人類對(duì)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，而西方天文學(xué)家只能眼巴巴地看著，這種情形當(dāng)真讓國人揚(yáng)眉吐氣。

如今，已經(jīng)博士畢業(yè)的姚蕊，仍是這只“天眼”的“瞳孔”守護(hù)人。天眼的正常運(yùn)行，始終離不開她和她的團(tuán)隊(duì)在背后默默的技術(shù)支持。

用姚蕊詩意的解釋，F(xiàn)AST射電望遠(yuǎn)鏡的作用，就是幫助人類從宇宙的白噪聲中，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(hào)，可以從雷聲中聽見蟬鳴。因?yàn)槟先蕱|老人和姚蕊等后輩的堅(jiān)持付出，一個(gè)當(dāng)初沒有多少人看好的夢(mèng)想，最終成為一個(gè)國家的驕傲！

2019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(píng)論》年度“35位35歲以下科技創(chuàng)新青年”名單。從榜單中，我們看到了中國創(chuàng)新科研力量的崛起。

但在忙碌的工作之余，姚蕊對(duì)生活同樣熱愛，她喜歡穿上風(fēng)情萬種的旗袍跟閨蜜一起去喝咖啡，會(huì)在休假的日子去瑜伽館練瑜伽，或者和丈夫一起四處旅行。這位女博士在工作中很拼，對(duì)待生活也十分認(rèn)真投入，按照丈夫的說法，她集科學(xué)之美和女性之美于一身。

姚蕊表示，美麗的宇宙太空以它的神秘和絢麗吸引著人類探索的目光，未來她會(huì)繼續(xù)做好中國天眼的“守護(hù)人”，不懈努力，盡快完成饋源艙的后續(xù)優(yōu)化任務(wù)。她表示，作為年輕的科研工作者，她和她的團(tuán)隊(duì)有精力、有干勁，一定會(huì)為國家項(xiàng)目貢獻(xiàn)他們更大的力量！

〔編輯：馮士軍〕