FAST團(tuán)隊(duì)把不可能變可能

任芳言　陳歡歡

FAST團(tuán)隊(duì)在貴州現(xiàn)場(chǎng)。圖片|FAST團(tuán)隊(duì)

102顆新脈沖星！這是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（下稱FAST）試運(yùn)行期間交出的成績(jī)單。2020年1月11日，F(xiàn)AST通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，正式開(kāi)放。對(duì)中國(guó)的天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，初露鋒芒的“天眼”值得期待。

正如FAST其名，“快一點(diǎn)、再快一點(diǎn)”，讓中國(guó)人盡早用上探索宇宙的利器，是“天眼”之父南仁東生前最大的愿望，也是整個(gè)FAST團(tuán)隊(duì)的使命。數(shù)年間，一批有個(gè)性、有想法的科學(xué)家和工程師聚到一起，一次又一次攻克難關(guān)。從選址到竣工，南仁東把人生最后22年給了FAST，創(chuàng)造出一個(gè)奇跡。為了國(guó)家需求，為了不辜負(fù)期望，南仁東的后繼者必須讓奇跡延續(xù)。

直到今天，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)主任兼總工程師姜鵬仍不忘鞭策自己：“如果南老師還在，他會(huì)怎么評(píng)價(jià)我們的工作？”

把不可能變可能，這樣的精神一直留存于貴州的大窩凼。

“距FAST竣工還有2011天?！?011年3月25日，F(xiàn)AST項(xiàng)目準(zhǔn)備開(kāi)工，時(shí)任FAST工程常務(wù)副經(jīng)理鄭曉年在手機(jī)上設(shè)下倒計(jì)時(shí)。每天零點(diǎn)，手機(jī)屏亮起，就意味著離“大考”終點(diǎn)又近一天。

這2000多天有無(wú)數(shù)的挑戰(zhàn)與不可控。但FAST本身實(shí)在太有誘惑力：其探測(cè)范圍直達(dá)宇宙邊緣，可實(shí)時(shí)追蹤脈沖星，工程任務(wù)融合天文、機(jī)械、材料、無(wú)線電等領(lǐng)域，每項(xiàng)工藝都可謂前無(wú)古人。團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人都清楚，這是南仁東用十幾年努力爭(zhēng)取來(lái)的機(jī)會(huì)。

1993年，建FAST的想法剛萌芽，彼時(shí)中國(guó)最大的射電望遠(yuǎn)鏡口徑為25米，要想把口徑500米的望遠(yuǎn)鏡搭起來(lái)，其反射面總面積將達(dá)25萬(wàn)平方米，附近還不能有電磁信號(hào)干擾。

1994年起，時(shí)任中科院北京天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)的南仁東從幾百?gòu)埿l(wèi)星遙感圖中反復(fù)挑選，到大山里挨個(gè)踩點(diǎn)，在眾多喀斯特地貌中找到最接近正圓形的洼坑。2006年，借貴州黔南天然之勢(shì)，南仁東終于為FAST找到了安身之地。

2007年，F(xiàn)AST作為“十一五”重大科學(xué)裝置被國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)，建設(shè)任務(wù)走向正軌，但挑戰(zhàn)難度愈發(fā)“魔鬼”。望遠(yuǎn)鏡靠6座巨型支撐塔固定、為接收來(lái)自天體的無(wú)線電波信號(hào)，可調(diào)節(jié)的反射面需要同等直徑的索網(wǎng)支撐、用于接收電磁波的饋源艙運(yùn)動(dòng)范圍超過(guò)200米，運(yùn)動(dòng)精度還要控制在毫米級(jí)別……

“到底要怎么實(shí)現(xiàn)？”項(xiàng)目開(kāi)工前，博士畢業(yè)的姜鵬帶著好奇把簡(jiǎn)歷遞到南仁東面前;已在國(guó)家天文臺(tái)工作了21年的研究員孫才紅主動(dòng)申請(qǐng)進(jìn)組;盡管最初覺(jué)得“很瘋狂”，朱明還是結(jié)束了夏威夷聯(lián)合天文中心的派駐任務(wù)，加入FAST科學(xué)部……

2016年9月25日，F(xiàn)AST迎來(lái)整體竣工?？粗謾C(jī)屏幕上最后一次倒計(jì)時(shí)，鄭曉年長(zhǎng)舒一口氣，他自己也沒(méi)想到，實(shí)際竣工日期竟同計(jì)劃一天不差。

按理說(shuō)，500米口徑的望遠(yuǎn)鏡只要建成就是世界之最，但這并非團(tuán)隊(duì)的終極目標(biāo)。他們要讓FAST建得美、動(dòng)得準(zhǔn)、調(diào)得靈，讓FAST成為一臺(tái)真正好用的望遠(yuǎn)鏡。

FAST工程副經(jīng)理兼辦公室主任張蜀新曾問(wèn)南仁東，為何望遠(yuǎn)鏡的6根支撐塔要等間距分布在反射面外圍，“打亂排不是能減少很多工作量嗎？”南仁東只說(shuō)了一句話：“那樣不好看。”

FAST運(yùn)行和發(fā)展中心測(cè)量與控制工程部主任孫京海，在研究生階段就參與了項(xiàng)目建設(shè)。先后承擔(dān)了饋源支撐控制系統(tǒng)、望遠(yuǎn)鏡防雷系統(tǒng)和電磁屏蔽等方面的工作。他告訴記者，這些工作之間“完全不相干”，需要不斷帶著疑問(wèn)學(xué)習(xí)。但他總能讓同事放心，只要給出明確目標(biāo)，就能圓滿完成。

“這個(gè)望遠(yuǎn)鏡太靈敏啦，看得很清楚！”對(duì)姜鵬而言，這可能是他在望遠(yuǎn)鏡試運(yùn)行期間聽(tīng)到的最稱心的評(píng)價(jià)。為了讓望遠(yuǎn)鏡更靈敏，團(tuán)隊(duì)成員必須讓反射面的拋物面更完美、讓接收機(jī)離焦點(diǎn)更近。這樣的要求近乎苛刻。FAST現(xiàn)場(chǎng)高度差150米，氣壓有25毫帕的變化，可能產(chǎn)生5～10毫米的誤差，測(cè)量反射面的全站儀若想保證絕對(duì)精度，還要考慮地球曲率、夾角產(chǎn)生的誤差……為保準(zhǔn)確，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)在6個(gè)月內(nèi)研發(fā)出一套全新的測(cè)量技術(shù)，反射面測(cè)量精度可達(dá)1毫米以內(nèi)。

“你越了解細(xì)節(jié)，走的彎路就越少?！被叵雱傞_(kāi)始調(diào)試的那段日子，姜鵬挨個(gè)找團(tuán)隊(duì)成員談話：沒(méi)有誰(shuí)的知識(shí)儲(chǔ)備能應(yīng)付所有調(diào)試任務(wù)，關(guān)鍵就在于發(fā)動(dòng)集體力量，心往一處想，勁往一塊使。

2019年4月通過(guò)工藝驗(yàn)收時(shí)，多項(xiàng)因FAST而生的技術(shù)被鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平。“心里一塊大石頭落了地，天也是格外藍(lán)?！毕肫鹜ㄟ^(guò)工藝驗(yàn)收那天，孫才紅的眉頭都在舒展。

如何丈量每個(gè)人為FAST付出的時(shí)間？

因?yàn)橥涤诒本┖唾F州，姜鵬這些年的飛行里程能繞地球11圈;建設(shè)期間，每一次貴州當(dāng)?shù)乇却汗?jié)還隆重的冬至節(jié)，鄭曉年都在現(xiàn)場(chǎng);孫才紅、朱明等前輩將在這里走完職業(yè)生涯的最后一程;越來(lái)越多的新生力量將走上科研一線，把自己的青春留在這里。

“現(xiàn)在我們的工作重心以天文觀測(cè)為主，同時(shí)要優(yōu)化望遠(yuǎn)鏡性能?！盕AST饋源支撐系統(tǒng)助理工程師李銘哲告訴記者。貴州多變的天氣讓人容易感冒，但李銘哲更擔(dān)心氣候變化是否會(huì)影響望遠(yuǎn)鏡精度。為防止饋源艙?？科脚_(tái)設(shè)備受潮，他還要定期走到FAST最底端做維護(hù)。

◎ 來(lái)源|中國(guó)科學(xué)報(bào)